Desarrollo de una modelo de planificación de una microrred considerando aspectos de contaminación lumínica

Abstract

Este trabajo se enmarca en el contexto de la transición energética, proceso global que busca reemplazar los sistemas energéticos basados en combustibles fósiles por alternativas renovables en todo el país. La motivación principal radica en que uno de los propósitos clave de esta transición es ''el acceso equitativo de los servicios energéticos y calidad de vida''. Para lograrlo, una medida fundamental es la descentralización energética, en la que las microrredes emergen como una solución estratégica. Estos sistemas capaces de operar de forma aislada o conectados a la red principal, habilitan el acceso a la energía en comunidades remotas y desatendidas, permitiendo cumplir con estándares de confort térmico y lumínico esenciales para el bienestar humano. No obstante, en octubre de 2024 entró en vigencia el Decreto Supremo 1 que establece la norma de emisión de luminosidad artificial generada por el alumbrado exterior. Por tanto, perseguir estándares de confort lumínico exige el cumplimiento de las regulaciones ambientales sobre contaminación lumínica. Este desafío adquiere especial relevancia en las regiones con observatorios astronómicos, así como por sus efectos en la salud humana y los ecosistemas. Con este propósito, el estudio presenta el desarrollo de un modelo de planificación de microrredes que incorpora restricciones asociadas a la contaminación lumínica, con el objetivo de garantizar el cumplimiento de la normativa lumínica. Este modelo matemático integra variables técnicas, económicas y ambientales, considerando tanto las particularidades del sistema eléctrico como las exigencias normativas sobre alumbrado público, en especial de alumbrado vehicular. Para validar su aplicabilidad, se utiliza el sistema de prueba IEEE de 37 barras, el cual fue adaptado para representar una microrred aislada con datos reales de un sistema en la región de Antofagasta, permitiendo evaluar su desempeño bajo diferentes escenarios(...).

This work is set within the context of the energy transition, a global process aimed at replacing fossil fuel based energy systems with renewable alternatives across the country. The primary motivation lies in the fact that one of the key objectives of this transition is “equitable access to energy services and quality of life.” Achieving this requires, as a fundamental measure, energy decentralization, in which microgrids emerge as a strategic solution. These systems, capable of operating either in isolation or connected to the main grid, enable access to electricity in remote and underserved communities, allowing compliance with essential thermal and lighting comfort standards that are critical to human well being. However, in October 2024, Supreme Decree No. 1 came into force, establishing emission standards for artificial light generated by outdoor lighting. Therefore, pursuing lighting comfort standards requires compliance with environmental regulations on light pollution. This challenge is particularly significant in regions hosting astronomical observatories, as well as due to its effects on human health and ecosystems. To address this, the study presents the development of a microgrid planning model that incorporates constraints related to light pollution, with the objective of ensuring compliance with lighting regulations. This mathematical model integrates technical, economic, and environmental variables, taking into account both the specific characteristics of the electrical system and the regulatory requirements for public lighting, particularly vehicular lighting. To validate its applicability, the IEEE 37-bus test system was adapted to represent an isolated microgrid using real data from a system in the Antofagasta region, allowing for performance assessment under different scenarios(...)