I Seminario Internacional de Energización con Fuentes Alternativas Universidad de Nariño, UPME, CCEP - USAID Planeamiento energético y energías alternativas en Colombia Angela Inés Cadena et al. Directora General Unidad de Planeación Minero Energética Pasto, Universidad de Nariño, 14 de noviembre de 2013 Agenda • • • Introducción Planeamiento energético (PEN) Planeamiento de la generación en el SIN y retos: diversificación de la canasta e integración de recursos intermitentes, requerimientos de transmisión • Planeamiento Indicativo de Expansión de la Cobertura – PIEC: cobertura y universalización del servicio • Planeamiento del suministro de energía en las ZNI: esquemas híbridos, empresariales y sostenibilidad de las soluciones, los PERS • • • Generación localizada, distribuida o recursos distribuidos Hacia una nueva red y sistemas de energía Fuentes no convencionales en los sectores de demanda 1. Introducción La UPME Realiza la planeación integral del sector minero energético mediante evaluaciones, diagnósticos de la oferta - demanda de los recursos y elaboración de planes indicativos, como apoyo al Ministerio de Minas y Energía y los decisores de inversión. Gestiona y administra de forma integral la información del sectores minero energético para apoyar la toma de decisiones de los agentes públicos y privados. Tiene a cargo la realización de las convocatorias del STN, evaluación de proyectos de cobertura y emisión de conceptos, por delegación del Ministerio de Minas y Energía y otros Ministerios. Perspectivas de crecimiento energético (Fuente: EIA-DOE 2013) 56% en 30 años (2010 – 2040): El 60% en los países No-OECD de Asia Los fósiles seguirán atendiendo una parte importante de la demanda. Casi el 15% de líquidos son crudos no convencionales. Tendencia del aumento de participación del gas. El carbón crece en países no OECD Asia. ELC crece en 84% en el periodo de análisis CARG ELC 2,3 (RNW y Nuclear 2,5%) Balances energéticos - comparativo (Fuente: Energy Balances of OCDE countries y Energy Balances of Non-OCDE countries, AIE, edición 2011 y UPME) Consumo de energía final 2010 (Fuente: UPME, Balances) Por energético: • • • • Por sectores: • • Cifras Balance Energético 2010, UPME La participación de derivados del petróleo en el consumo nacional está por encima de la media internacional. La del gas natural se ha venido incrementado en las dos últimas décadas. La electricidad representa el 18% de la energía final consumida en el país, con una alta contribución de recursos hídricos en su producción. La participación de la biomasa es del 12% El sector transporte es el mayor consumidor de energía, seguido por el sector industrial. Esta participación es contraria a la de los países industrializados. Balances energéticos - comparativo (Fuente: Energy Balances of OCDE countries y Energy Balances of NonOCDE countries, AIE, edición 2011 y UPME) Energía final renovable y fósil - 2010 25% es ER Proyección de demanda (Fuente: UPME) Tasa de Crecimiento Medio Anual: 2.46% Escenario base 350 Proyección Historia 300 Diesel 200 150 2.69% 3.48% Electricidad 100 50 3.10% Gas Natural Gas natural Biomasas Fuente: UPME Gasolina GLP Electricidad Combust. Aviac. Diesel Otros derivados Carbón 2030 2028 2026 2024 2022 2020 2018 2016 2014 2012 2010 2008 2006 2004 2002 0 2000 Millones BEP 250 Fuentes no convencionales de energía Decreto No. 3683 de diciembre 19 de 2003 por el cual se reglamenta la Ley 697 de 2001 Articulo 2° Fuentes no convencionales de energía: Son aquellas fuentes disponibles a nivel mundial que son ambientalmente sostenibles, pero que en el país no son empleadas o son utilizadas de manera marginal y no se comercializan ampliamente. Se consideran fuentes no convencionales de energía, entre otras, la energía solar, energía eólica, energía geotérmica, energía proveniente de fuentes de biomasa, pequeños aprovechamientos hidroenergéticos, energía proveniente de los océanos. Aplicaciones de las fuentes no convencionales de energía • • • • • • • • Generación de energía eléctrica en el SIN Generación y producción de energía en las ZNI Generación localizada, generación distribuida Cogeneración o autogeneración en la industria Otras aplicaciones industriales Nuevos opciones en el sector transporte (nuevos combustibles) Vehículos eléctricos, generación local, microredes Redes inteligentes, ciudades inteligentes Aplicaciones de las FNCE en Colombia Capacidad (potencia) instalada FNCE - energías renovables Electricidad (MW) Tecnología 4,5 Sistemas aislados Solar fotovoltaica 4,5 Aplicaciones profesionales Eólico (generación electricidad) 19,5 Parque Jepirachi PCH's (<10MW) 168,7 PCH's (10MW<P<20MW) Calor (Mwtérmicos) 296 Biomasa‐Cogeneración 268,22 (8 ingenios) Total 761,42 Biomasa‐Calordirecto Energía mecánica (#) Observación Solar fotovoltaica -- Sin información Solar térmica (calentadores de agua) 77 110.000m2 de colectores solares* Nuclear 0,1 reactor Investigación Total *IEASHC(2004) Capacidad Molinos de viento Gaviotas, Jober, Indusierra y otros Converting solar thermal collector area in to installed capacity. Paris. 77,1 >5000 Bombeo de agua PROURE - Metas, avances y retos en FNCE y EE PROURE Subprogramas estratégicos de carácter transversal SPE -5 Gestión y seguimiento de metas e indicadores Metas de participación de las fuentes no convencionales de energía: 1. Al año 2015 • 3.5 % en zonas interconectadas • 20 % en zonas no Interconectadas 2. Al año 2020 • 6.5 % en zonas interconectadas • 30 % en zonas no Interconectadas Metas de Eficiencia Energética: 1. Al año 2015 (electricidad) • 14.75 % en el nivel nacional • 8.66 % en el sector residencial • 3.43 % en el sector industrial • 2.66 % en el sector comercio, público y servicios otros energéticos • 2.5 % en el nivel nacional • 0.55 % en el sector residencial • 0.25 % en el sector industrial • 1.29 % en el sector transporte Actualización de potenciales de oferta local de las FNCE - ER Evaluación del potencial hidroenergético de Colombia (UPME-COLCIENCIAS-U. JAVERIANA-IDEAM-IGAC) 2012-2013 •Evaluar el Potencial Hidroenergético de Colombia , mediante SIG, el modelo de elevación digital de Colombia de 30 por 30 metros y las bases de batos y resultados del Estudio Nacional del Agua. •Se realizó una convocatoria con Colciencias – UPME, en la cual participaron los grupos de investigación y que fue elegida en primer instancia la Pontificia Universidad Javeriana. Trabaja con la colaboración de UPME-IDEAM y UPME-IGAC Propuesta de Actualización de los atlas solar y de viento (UPME-IDEAM 2013-2014) •Busca actualizar con información nueva de los recursos solar y eólico en Colombia, proveniente de cerca de 10 años de series de medición y de un mayor número de estaciones, actualizar y mejorar los modelamientos y la información contenida en los Atlas del año 2005 y 2006 •Se realizaría conjuntamente con el IDEAM Propuesta de Programa de Evaluación de los recursos eólico y solar con énfasis en la Guajira 2013-2016 •Busca diseñar e implementar un programa piloto regional para evaluar a escala regional el recurso eólico y solar en la costa caribe, con énfasis en la Región Guajira, en razón a los retos y tareas actuales que desde lo regional pueden generar beneficios regionales y nacionales. •Se están preparando las gestiones para realizarlo mediante una convocatoria con Colciencias 2. Plan Energético – Propósitos de rigor (Inspitado en: WEC – Trilemma energético) 1. Seguridad del suministro y diversificación • • 2. Confiabilidad y calidad del servicio Cubrimiento de demanda Asequibilidad y equidad social • • 3. Universalización del servicio Costos de la energía y capacidad de pago Minimización de impactos de obras de infraestructura • • Mitigación de impactos ambientales y de los efectos negativos del cambio del clima: Eficiencia energética, Energías renovables, Bajas emisiones de CO2, reducción de vulnerabilidad Generación de valor en obras de infraestructura y reducción de efectos negativos sobre las comunidades Otros conceptos y elementos de un Plan Energético • • • • • El desarrollo y la energía El cambio técnico, las ciudades inteligentes El valor compartido Institucionalismo energético Estrategias y los mapas de ruta y el PEN Objetivos propuestos para el próximo PEN • OFERTA: Diversificación de la canasta energética y seguridad en el suministro • DEMANDA: Universalización y asequibilidad del servicio • DEMANDA: Eficiencia energética, procesos limpios, industria y transporte eficientes • INTERCAMBIO ENERGÉTICO INTERNACIONAL Y MAS VALOR AGREGADO: Aumentando el valor agregado de los bienes transables (commodities) tradicionales • AMBIENTAL Y SOCIAL • INSTITUCIONALIDAD DEL SECTOR ENERGÉTICO OFERTA: Diversificación de la canasta energética y seguridad en el suministro (I) 1. Diversificación de la canasta energética en generación eléctrica, con el fin de reducir la vulnerabilidad. Valoración de la generación con líquidos vs. el objetivo de eficiencia productiva y el riesgo de racionamiento. La nueva estructura productiva sostenible: hacia gas natural confiable, renovables (complementariedades, requisitos de transmisión) y ¿carbón limpio? ¿mininucleares en el mediano y largo plazo? Los nuevos actores: Generación distribuida, el generador no dedicado (cogeneración, autogeneración y su validez como actores) 2. Generación local vs transmisión de electricidad (las restricciones ambientales y sociales, la disponibilidad de suelo el ordenamiento urbano). 3. Diversificación de la canasta de transporte. El gas natural y el GLP. Los biocombustibles (nuevas formas de producción). Los nuevos portadores energéticos, el hidrógeno. 4. Diversificación energética en la canasta de fósiles. Gases no convencionales (shale y tight).Gas metano del carbón. Biometano. ¿Implantar tecnologías de Clean Coal en Colombia, barreras y retos? El GLP y su mayor oferta. OFERTA: Diversificación de la canasta energética y seguridad en el suministro (II) 5. Seguridad en el suministro (interconexiones gasíferas y eléctricas). 6. Vulnerabilidad y diversificación (eléctrica). El caudal ecológico y el manejo de cuencas. 7. Confiabilidad y seguridad, ¿cómo explicitar la aversión al racionamiento? El problema del bien público y el bien común 8. Los nuevos energéticos en el transporte. Los biocombustibles en el corto plazo, la electricidad en el mediano, el hidrogeno en el largo plazo. DEMANDA: Asequibilidad y Universalidad del servicio 1. La demanda esperada - posible. País industria manufacturera vigorosa. Requerimientos de transporte y comercio asociados. 2. Profundización de los mecanismos de mercado. Aumentó del poder de decisión de los usuarios (elasticidad). Incrementando su “conocimiento energético”. Usuarios y tomadores de decisión más conocedores y “energointeligentes” (redes inteligentes, respuesta de la demanda y generación distribuida, sistemas de información). 3. Universalidad del servicio como objetivo estatal, apalancador del desarrollo y como instrumento para la transición hacia la paz (la biomasa (agricultura) en los procesos de reparación y devolución de tierras). Costos y beneficios. La cobertura y los planes de energización rural. Soluciones hibridas. Esquemas empresariales. 4. Precios eficientes de los energéticos (mantener una política de precios y de competencia entre energéticos teniendo en cuenta la disponibilidad a pagar). DEMANDA: Eficiencia energética, procesos limpios, industria y transporte eficientes 1. Eficiencia energética en toda la cadena (línea transversal inherente al diseño de las estrategias del PEN). 2. Transporte limpio, cambio radical en modos y portadores energéticos (competitividad como país – transporte de carga). El Plan de desarrollo en transporte y su impacto en la balanza energética 3. Industria eficiente, a través de la estructura de precios y señales adicionales. Competitividad, energía y PIPE. 4. Barreras a la EE, re-diagnóstico sobre la implantación de la ley 697. Diseño institucional. Esquemas de financiamiento. 5. Efectos del cambio del clima sobre patrones de consumo. Intercambio energético internacional y más valor agregado 1. Interconexiones eléctricas. El mercado compatible de América Latina. 2. Internacionalización del GN, adicional al gasoducto con Venezuela. Las plantas de regasificación, interconexiones gasíferas con Ecuador, y Perú (dada la alta oferta de este último). Las exportaciones de gas. 3. Avance hacia la obtención del “shared value” en los procesos de explotación y exploración. 4. Generación de clusters. Aumento del valor agregado de la explotación energética. 5. Nuevos desarrollos tecnológicos requeridos. Ambiental y social (I) 1. Definición de las líneas de trabajo ambiental y social prioritarias en el sector energía. 2. Las externalidades ambientales, su valoración. Costos de agotamiento y su inclusión en el precio. Impuestos Verdes, Mercados Verdes, Certificados de emisiones, Tarifas de Promoción, y otros mecanismos. 3. El (pre)-licenciamiento de los proyectos de infraestructura. 4. Los impactos sociales de los proyectos y su manejo. La vinculación de las comunidades más allá de los programas de responsabilidad social (shared value). 5. Sostenibilidad de los sistemas energéticos, las energías limpias, las energías alternativas. El valor del agua. El valor del medio ambiente como activo común de la sociedad. Ambiental y social (II) 5. Las energías renovables como portadores mayoritarios en el largo plazo. 6. La generación distribuida y las redes inteligentes, y su capacidad de mitigación del impacto ambiental. 7. La racionalidad en el consumo a través del esquema de precios. Contadores de doble vía, la inclusión del usuario como “generador simple, no dedicado”, modificación de la regulación para flexibilizar los requisitos de entrada, levantamiento de barreras al pequeño generador y al generador 8. El sistema de transporte y los impactos ambientales de los nuevos portadores energéticos. 9. Las biorefinerías, y su aplicación como generador de valor. Su impacto en los programas de paz. Su impacto en el uso de la tierra. El campesino productor energético. Institucionalidad del sector energético 1. Avanzar hacia un modelo de mercado energético – eléctrico mas flexible. 2. La regulación de los hidrocarburos no convencionales. 3. La institucionalidad de la eficiencia energética. 4. La institucionalidad del agua. 5. El ordenamiento del territorio. La información necesaria. 3. Planeamiento de la expansión eléctrica en el SIN Metodología PROYECCIONES DE DEMANDA: ENERGÍA Y POTENCIA GENERACIÓN (indicativo) TRANSMISIÓN (de ejecución) Visión largo plazo Análisis de recursos Diagnóstico de la red actual Expansión Cargo por Confiabilidad (Subastas) Proyectos en construcción y expansión definida Análisis de mediano y corto plazo Escenarios Señales a los STR (OR) Requerimientos (adicionales al CxC) Obras STN Convocatorias Energía no suministrada Agotamiento de la red Reducción pérdidas STN Reducción costo operativo y restricciones Confiabilidad y seguridad Costos de racionamiento Generación de energía eléctrica en el SIN • • • • • • • Complementariedad de recursos. Sistemas y esquemas de interconexión. Generación de seguridad para la generación intermite, desvíos. Financiamiento, fondos de pensiones. Cooperación internacional. Información Capacitación. Capacidad instalada por tecnología Ata dependencia del recurso hídrico para generación de electricidad (junio de 2013) PARTICIPACION POR TECNOLOGIA (%) 4.9% Tecnología Potencia (MW) Participación (%) 0.4% Hidráulica 30.8% Hidráulica 9,197.9 64.0% Térmica 4,426.0 30.8% Menores 701.1 4.9% 57.3 0.4% Térmica Menores Cogeneradores Cogeneradores 64.0% Fuente de datos: Informe ejecutivo mensual XM - Junio 2013. Fuente de grafica: UPME. Total 14,382.3 - Generación de energía eléctrica en el SIN Históricamente, la generación eléctrica ha sido altamente dependiente del recurso hídrico. En 2012, la energía generada fue de 59,995 MWh con una participación hídrica del 75%. En los años de bajos aportes hídricos, la generación térmica se incrementa Generación Eléctrica 2007-2012 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Tecnología (MWh) % (MWh) % (MWh) % (MWh) % (MWh) % (MWh) % Hidráulica 41 823 78% 43 520 80% 38 714 69% 38 089 67% 45 583 78% 44 924 75% Térmica 9 042 17% 7 733 14% 14 488 26% 15 591 27% 9 384 16% 11 506 19% Otra 2 802 5% 3 179 6% 2 785 5% 3 218 6% 3 662 6% 3 566 6% 53 666 100% 54 433 100% 55 986 100% 56 897 100% 58 629 100% 59 995 100% Total Fuente de datos: Informe ejecutivo mensual XM - Junio 2013. Fuente de grafica: UPME. Proyectos en construcción y registrados Proyectos registrados UPME Rango de Capacidad (MW) Número de proyectos Capacidad total (MW) Participación por cantidad de proyectos 0 - 20 97 1022.92 72.9% 20 - 100 27 1336.53 20.3% > 100 9 3027.74 6.8% Registro proyectos UPME 15 de Junio de 2013 Nombre Amoya Cucuana Gecelca 3 Termocol Sogamoso unidad 3 Sogamoso unidad 3,2 Sogamoso unidad 3,2,1 El Popal El Quimbo San Miguel Ambeima C Lleras Tasajero II Gecelca 32 Termonorte Ituango unidad 1 Ituango unidad 1,2 Ituango unidad 1,2,3 Ituango unidad 1,2,3,4 Ituango unidad 1,2,3,4,5 Ituango unidad 1,2,3,4,5,6 Ituango unidad 1,2,3,4,5,6, 7 Ituango unidad 1,2,3,4,5,6,7,8 Porvenir II Capacidad (MW) 78.0 60.0 164.0 201.6 266.7 533.3 800.0 19.9 420.0 42.0 45.0 78.1 160.0 250.0 88.3 300.0 600.0 900.0 1,200.0 1,500.0 1,800.0 2,100.0 2,400.0 351.8 Tipo Hidro Hidro Térmico Térmico Hidro Hidro Hidro Hidro Hidro Hidro Térmico Térmico Térmico Hidro Hidro Fecha Entrada abr-2013 oct-2013 dic-2013 dic-2013 feb-2014 abr-2014 may-2014 jun-2014 dic-2014 dic-2015 dic-2015 dic-2015 dic-2015 dic-2015 dic-2017 sep-2018 dic-2018 mar-2019 jun-2019 sep-2021 dic-2021 mar-2022 jun-2022 dic-2018 Proyectos en desarrollo por 3958 MW, producto de la subastas realizadas en los años 2008 y 2011 Plan de expansión de generación – Escenarios de corto plazo Escenario Base Retraso proyectos CXC No entrada proyectos CXC Escenario de Demanda Alta Precios combustible referencia Recursos Convencionales (Agua, Gas, Carbón) Proyectos existentes y en construcción Sin Interconexiones Internacionales Sensibilidad en demanda media y baja Demanda Alta Precios combustible referencia Recursos Convencionales (Agua , Gas, Carbón) Atrasos de proyectos Sin Interconexiones Internacionales Sensibilidad en demanda media y baja Demanda Alta Precios combustible referencia Recursos Convencionales (Agua, Gas, Carbón) No entrada de proyectos Sin Interconexiones Internacionales Sensibilidad en demanda media y baja Plan de expansión de generación – Escenarios de largo plazo Escenarios Base Largo Plazo Interconexiones Internacionales FNCE UEE Escenarios de Demanda Alta, Media y Baja Precios combustible referencia Sin restricciones en el suministro de combustibles Recursos Convencionales (Agua, Gas, Carbón, Líquidos y Cogeneración) y no Convencionales (Eólico, Geotermia) Sin Interconexiones internacionales Demanda Alta Precios combustible referencia Interconexiones con Ecuador y Centroamérica Recursos Convencionales (Agua, Gas, Carbón, Líquidos y Cogeneración) Sensibilidad recursos no convencionales Escenarios de Demanda Alta, Media y Baja Precios combustible referencia Recursos No Convencionales (Eólica vs. Agua, Gas, Carbón) Sin Interconexiones internacionales Escenario de demanda alta incorporando las metas actualizadas del PROURE Precios combustible referencia Sin interconexiones Recursos convencionales y no convencionales ALTERNATIVA 4A - Escenario Base de Largo Plazo Expansión por tipo de combustible Expansión en Generación Tecnología Hidroelectricidad Gas Carbón Cogeneración [MW] [MW] [MW] [MW] 2013 157.9 2014 1,239.90 2015 165.1 164 Combustibles líquidos (sustituto) [MW] 5,000 410 88.3 951.8 600 2,000 2021 600 2022 600 250 1,000 300 2026 Total [MW] 5,414.70 500 874 7,092.60 14 289.9 Combustibles líquidos (sustituto) Carbón Hidroelectricidad Cogeneración Gas Fuente: UPME Fuente: UPME Bajo estos supuestos, se observa que el sistema de interconexión nacional requiere la instalación progresiva de 3,100 MW adicionales. El primer refuerzo se requeriría a partir del año 2021. 2027 2026 2025 2024 2023 2022 2021 2020 2019 2018 2017 250 2016 1,100 2015 2013 2024 2014 0 2023 2027 Subtotal [MW] 4,000 3,000 2020 2025 6,000 14 2017 2019 7,000 201.6 2016 2018 8,000 MW Año ALTERNATIVA 4B - Escenario Alternativo de Largo Plazo Expansión en Generación Expansión por tipo de combustible Capacidad por Tecnología (MW) 8,000 Año 7,000 MW 6,000 2013 157.9 2014 1,239.90 2015 165.1 5,000 2016 4,000 2017 3,000 Hidroeléctrica Gas Carbón Cogeneración 1,000 Gas Eólica Carbón Geotérmica 2027 2026 2025 2024 2023 2022 2021 2020 2019 2018 2017 2016 2015 2014 2013 Hidroeléctrica Cogeneración Combustibles Líquidos 201.6 410 140 88.3 2018 951.8 2019 600 100 2021 600 2022 600 100 250 50 50 100 2024 2025 1,100 250 5,414.70 500 2026 2027 Subtotal [MW] Total [MW] Fuente: UPME Combustibles Líquidos 14 2023 0 Geotérmica 164 2020 2,000 Eólica 574 154 300 100 289.9 7,332.60 Fuente: UPME Bajo estos supuestos, se observa que el sistema de interconexión nacional requiere la instalación progresiva de 3,340 MW adicionales. El primer refuerzo se requeriría a partir del año 2021. Comparación de alternativas – Costos marginales 90.00 Alt. 4B - Dem. Alta Alt. 4 - Dem. Alta Alt. 4B - Dem. Media Alt. 4 - Dem. Media Alt. 4B - Dem. Baja Alt. 4 - Dem. Baja 80.00 US$/MWh 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 01/2013 07/2013 01/2014 07/2014 01/2015 07/2015 01/2016 07/2016 01/2017 07/2017 01/2018 07/2018 01/2019 07/2019 01/2020 07/2020 01/2021 07/2021 01/2022 07/2022 01/2023 07/2023 01/2024 07/2024 01/2025 07/2025 01/2026 07/2026 01/2027 07/2027 20.00 Entre las alternativas 4B y 4A existe una diferencia de capacidad instalada de 240 MW, sin embargo, para los tres escenarios de demanda estudiados se observa un menor costo marginal con la opción 4B. Los ahorros promedios son de 3.37, 6.87 y 6.88 US$/MWh, en demanda alta, media y baja, respectivamente. 5,250 5,000 4,750 4,500 Comparación de alternativas 4A y 4B 4,250 01/2013 07/2013 01/2014 07/2014 01/2015 07/2015 01/2016 07/2016 01/2017 07/2017 01/2018 07/2018 01/2019 07/2019 01/2020 07/2020 01/2021 07/2021 01/2022 07/2022 01/2023 07/2023 01/2024 07/2024 01/2025 07/2025 01/2026 07/2026 01/2027 07/2027 4,000 Hidráulica Alt 4B Térmica Alt 4B Hidráulica Alt 4 8,000 7,750 1,625 7,500 1,500 7,250 1,375 7,000 No Convencionales Alt 4B 1,250 6,750 1,125 GWh - mes 6,500 6,250 6,000 5,750 5,500 1,000 875 750 625 5,250 500 5,000 375 4,750 250 4,500 125 4,000 0 01/2013 07/2013 01/2014 07/2014 01/2015 07/2015 01/2016 07/2016 01/2017 07/2017 01/2018 07/2018 01/2019 07/2019 01/2020 07/2020 01/2021 07/2021 01/2022 07/2022 01/2023 07/2023 01/2024 07/2024 01/2025 07/2025 01/2026 07/2026 01/2027 07/2027 4,250 Térmica Alt 4B Térmica Alt 4 01/2013 07/2013 01/2014 07/2014 01/2015 07/2015 01/2016 07/2016 01/2017 07/2017 01/2018 07/2018 01/2019 07/2019 01/2020 07/2020 01/2021 07/2021 01/2022 07/2022 01/2023 07/2023 01/2024 07/2024 01/2025 07/2025 01/2026 07/2026 01/2027 07/2027 GWh - mes Térmica Alt 4 1,750 No Convencionales Alt 4B Se identifica una reducción en la generación térmica para la opción 4B (191.1 GWh-mes en promedio). Esta diferencia puede llegar a ser superior a 500 GWh-mes, debido a la generación con renovables. 1,625 1,750 1,500 Desde el punto de vista de confiabilidad energética, ambas alternativas garantizan que el número de casos con déficit, VERE y VEREC, sean inferiores a 5, 1.5 % y 3 %, respectivamente, esto es son equiparables. No 1,125 obstante, la opción 4A necesita menor capacidad instalada para satisfacer dichas condiciones. 1,375 Wh - mes 1,250 1,000 .875 750 COMPLEMENTARIEDAD – Recurso eólico e hidroelectricidad Aerogenerador de 1.3 MW [MW] 3.3 Aerogenerador de 3 MW [MW] 3.0 120 metros de altura al eje del rotor 2.7 Potencia [MW] 2.4 2.1 1.8 1.5 1.2 0.9 60 metros de altura al eje del rotor 0.6 0.3 0.0 0 5 10 15 20 Velocidad viento [m/s] 25 30 Características Aerogeneradores Se calcula la producción teórica de electricidad (con base en las series hidrológicas del IDEAM para 8,5 años) y se compara con la energía de grandes plantas hidroeléctricas. Se estima complementariedad energética del recurso eólico en la Región Guajira vs el recurso hídrico en el centro del país. La complementariedad energética de los recursos eólico e hidro depende de la tecnología eólica a implementar (23.4% para aeroturbinas de1.34 MW y 59% para aeroturbinas de 3 MW). El valor medio del factor de capacidad en el periodo de los 8,5 años del ejercicio fue respectivamente del 50% y 70% para los parques eólicos de aeroturbinas de 1,34 MW y 3 MW. 35 COMPLEMENTARIEDAD – Recurso eólico e hidroelectricidad Despacho de energía Alternativa 4B (GWh) 600 600 500 500 Se encuentra complementariedad energética entre las dos regiones norte eólico y centro hidroeléctricidad La variación de la generación hidroeléctrica es mayor al 50% de los máximos de generación, mientras que en el caso eólico es mucho menor que el 50% Las variaciones eólicas son mas suaves en los promedios de generación mensual que los hidroenergético, lo cual puede aportar benéficos adicionales a la complementariedad ene.-25 oct.-24 jul.-24 abr.-24 ene.-24 oct.-23 jul.-23 abr.-23 ene.-27 ene.-26 ene.-25 ene.-24 ene.-23 ene.-22 ene.-21 ene.-20 0 ene.-19 0 ene.-18 100 ene.-17 100 ene.-16 200 ene.-15 200 ene.-23 300 oct.-22 300 Total Eolicas 400 jul.-22 400 abr.-22 (GWh) 700 ene.-14 Guavio 800 700 ene.-13 (GWh) Total Eolicas ene.-22 Guavio 800 Factor de emisión de CO2 de las alternativas de expansión 140 120 kgCO2/MWh 100 80 60 40 Alternativa 4 Alternativa 6. URE 2017 con 3,100 MW 2026 2025 2024 2023 2022 2021 2020 2019 2018 2017 2016 2015 2014 2013 20 Alternativa 4B Alternativa 6. URE 2020 con 3,100 MW El factor de emisión de las alternativa 4B es menor en comparación con el de la alternativa 4A ya que considera la integración de generación renovable, la cual desplaza generación térmica, y no genera emisiones. El factor de emisión de la alternativa 6, independientemente del año de implementación de las metas de ahorro, es menor comparándola las demás opciones. Esto se debe principalmente a la reducción de la demanda de electricidad, lo cual ocasiona menores requerimientos de generación, particularmente de centrales térmicas. Integración de fuentes no convencionales de energía - renovables • • • • • Requerimientos de conexión Sistemas y esquemas de interconexión Requisitos financieros y regulatorios Generación de seguridad para la generación intermitente, desvíos Agentes y portafolios óptimos de tecnologías Integración de renovables Análisis de impacto de integración de eólica en el SIN (UPME, BID, COWI) Se analizan varios casos de estudio para el área Guajira: – Capacidades instaladas que oscilan entre 100 – 300 y 400 MW. Se identifica refuerzos en transformación, líneas de transmisión y compensación. – Opc 1:Para una capacidad instalada menor a 400 MW, se necesitaría un incremento de la capacidad de transporte en los circuitos existentes a nivel de 220 kV Santa Marta – Termocol, Termocol – Guajira, Guajira – Santa Marta, y los segundos circuitos Copey – Fundación II 220 kV y Cuestecitas – Valledupar II 220 kV. – Opc 2:Si la capacidad instalada es superior, sería conveniente construir una línea en doble circuito a 500 kV entre la subestación Copey y Puerto Bolívar. – Opc 3: Para valores superiores, se ve la necesidad de estudiar tecnologías tipo HVDC y almacenadores de energía (gestión de la intermitencia) con el fin de integrar esta generación con el interior del país. Incorporación energías renovables no convencionales al SIN – Caso Guajira Potencial Eólico Opc 2 Opc 1 Opc 3 Plan indicativo de Expansión de la Cobertura PIEC • • • • • • • • Objetivo Marco normativo Índice de cobertura de Energía Eléctrica Infraestructura existentes: subestaciones y plantas Resultados del Plan 2012 – 2017 Cobertura alcanzable y alternativas de prestación del servicio Acciones a seguir ZNI: Soluciones híbridas y esquemas empresariales Objetivo Plan Indicativo de Expansión de Cobertura Estimar las inversiones requeridas tanto públicas que deben realizarse y las privadas que deben estimularse, para la universalización del servicio de energía eléctrica. Modelo PIEC La UPME desarrolló un Modelo SIG, que permite evaluar económicamente la mejor alternativa para la prestación del servicio de energía eléctrica, entre interconexión al SIN y generación aislada a partir de combustible diésel, en centros poblados que no cuentan con este servicio. Antecedentes y marco normativo Marco normativo Ley 142 de 1994 Elaborar cada cinco años un plan de expansión de la cobertura del servicio público, en el cual se determinen las inversiones públicas que deben realizarse y las privadas que deben estimularse. Ley 143 de 1994 Al Estado le corresponde: Alcanzar una cobertura en los servicios de electricidad a las diferentes regiones y sectores del país, que garantice la satisfacción de las necesidades básicas de los usuarios de los estratos I, II y III y los de menores recursos del área rural, a través de los diversos agentes públicos y privados que presten el servicio. El Gobierno Nacional asignará y apropiará los recursos suficientes en el Plan Nacional de Desarrollo, en el Plan Nacional de Inversiones Públicas y en las leyes anuales del presupuesto de rentas y ley de apropiaciones, para adelantar programas de energización calificados como prioritarios, tanto en las zonas interconectadas como en zonas no interconectadas con el objeto de que en un período no mayor de veinte (20) años se alcancen niveles igualitarios de cobertura en todo el país, en concordancia con el principio de equidad de que trata el artículo 6o. de la presente Ley. Antecedentes y marco normativo Marco normativo Decreto 388 de 2007 Establece la política que debe seguir la CREG para fijar la metodología de remuneración de activos a fin de alcanzar la universalización del servicio STR y SDL. Res. CREG 097 de 2008. La UPME deberá elaborar y oficializar un “Plan Indicativo de Expansión de la Cobertura del Servicio de Energía Eléctrica” en el área de influencia del SIN. Deberá ajustarse anualmente, cuando así amerite. Decreto 1122 de 2008 Reglamenta el FAER cuyos recursos serán asignados como resultado de la evaluación de los planes de expansión de cobertura que deben presentar los OR. Decreto 3451 de 2008 Para la expansión de los STR y cuando no exista interés por parte del OR en la construcción de un proyecto del SDL, el Ministerio de Minas y Energía o la entidad que éste delegue podrá realizar convocatorias públicas, para adjudicar la construcción y/o operación en caso de STR y para la construcción en caso de SDL. Res. MME 180465 Reglamento para la presentación, evaluación y aprobación de los planes de expansión que presenten los OR, así como para la asignación de recursos FAER. Res. MME 90066 Por la cual se modifica la resolución MME 180465, respecto a los plazos para la concertación de metas con la UPME, así como para la presentación, evaluación y aprobación de los planes de expansión que presenten los OR. 120% 100% 40% 0% Cauca Putumayo La Guajira Antioquia Córdoba Magdalena Bolívar Chocó Casanare Santander Tolima Nariño Meta Boyacá Cesar Norte de Santander Valle Huila Caquetá Amazonas Guaviare Vichada Cundinamarca Sucre Arauca Atlántico Guainía Vaupés Caldas Risaralda Quindío BOGOTA D.C. San Andres y Providencia Índice de Cobertura de Energía Eléctrica ICEE 2012 ÍNDICE DE COBERTURA DE ENERGÍA ELÉCTRICA - 2012 3,99% 80% 60% 96,01% 20% ICEE Total Deficit de cobertura total Índice de Cobertura de Energía Eléctrica ICEE 2012 Número de Viviendas Sin Servicio - VSS Viviendas sin servicio de energía eléctrica - VSS- 2012 50.000 45.000 40.000 35.000 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0 15.685 Infraestructura eléctrica • Infraestructura eléctrica georeferenciada 1.167 S/E 13,2 kV del SIN, reportadas por los OR 1.438 plantas diesel / fuente IPSE Infraestructura eléctrica • Infraestructura eléctrica georeferenciada - Nariño 44 Subestaciones 539 plantas diesel Resultados del Plan 2013 - 2017 Valor de la inversión necesaria para la universalización del servicio de EE Número de Usuarios Número de Viviviendas Número de Viviendas sin servicio - VSS 11.594.208 12.064.452 470.244 Inversión (Millones $) Número de Viviendas sin servicio - VSS Participación Incremento de Cobertura Total nacional para la universalización 4.318.858 470.244 Interconectable 3.832.896 414.435 88,13% 3,44% 11,87% 0,46% Estado actual cobertura Resultados PIEC Cobertura Deficit 2012 cobertura 96,10% 3,90% Por parte del Operador de Red OR vía tarifa actual 442.553 Inversión del N1 con cargo actual 21.050 Inversión del N2 con cargo actual 12.809 80.268 Con recursos del FAER (Propuesta) FAER (Para inversión de Nivel 1) FAER (Para inversión de Niveles 2 y 3) No interconectable 360.524 3.008.769 485.962 334.167 55.809 Resultados del Plan 2013 - 2017 Aumento de cobertura, escenario de universalización. Aumento de cobertura con recursos públicos y privados Universalización 45% Índice de cobertura ICEE (%) 40% Incremento en Nariño: Tarifa OR Faer Fazni Total 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% Incremento con la tarifa actual Incremento con FAER Incremento con FAZNI 1,18% 2,50% 0,32% 3.99% Recursos públicos disponibles Disponibilidad limitada de recursos públicos FONDO 2.013 2.014 2.016 2.017 70.000 70.000 MILLONES DE ($) FAER 159.932 84.874 FAZNI 80.000 108.615 Fuente: UPME – MME. 2.015 80.000 Total PIEC 2013-2017 464.806 188.615 Resultados del Plan 2013 - 2017 Aumento de cobertura incluyendo recursos privados y recursos públicos disponibles de los Fondos. Aumento de cobertura a 2017 con recursos públicos y privados Incremento en Nariño: Tarifa OR Faer Fazni Total 20% 15% 10% 1,18% 0,51% 0,21% 1.89% 5% Incremento con FAZNI Bogotá D.C. Atlántico Quindío Cundinamarca Antioquia Valle Sucre Risaralda Tolima Caldas Huila Boyacá Norte de Santander Santander Arauca Bolívar Meta Cesar Nariño Incremento con FAER San Andrés y Providencia Incremento con la tarifa actual Magdalena Córdoba Caquetá Guainía Cauca La Guajira Vaupés Vichada Chocó Guaviare Casanare Amazonas 0% Putumayo Índice de cobertura ICEE (%) 25% Resultados del Plan 2013 – 2017 Nariño Universalización Cobertura a 2012 con tarifa OR Recursos disponibles FAER Recursos disponibles FAZNI Cobertura alcanzable a 2017 PIEC 2013-2017, versión Nov8-2013 Inversión M$ 143.651 15.685 24.083 14.738 8.514 47.336 4.623 1.994 820 7.437 VSS Aumento de cobertura 100,00% 96,01% 1,18% 0,51% 0,21% 97,90% Cobertura alcanzable por departamento Cobertura actual año 2012 Cobertura alcanzable 2017 incluyendo recursos Fondos Cobertura Nacional: 97.45% Cobertura Nacional: 96.10% Cobertura Nariño: 96.01% Cobertura Nariño: 97.90% Alternativas de prestación del servicio de energía eléctrica Nacional Nariño PIEC, PECOR y PEC Centros poblados interconectables y costos. Centros poblados no interconectables y costos. Plan Indicativo de Expansión de Cobertura PIEC Valor de las inversiones públicas y privadas. Incremento tarifario (considerando recursos públicos). Metas de cobertura alcanzables en el periodo. Proceso de concertación Plan de expansión de Cobertura OR PECOR Evaluación (UPME) Priorización (GAT) Plan de Expansión de Cobertura PEC 5. Generación y producción de energía en las ZNI • • • • • • • • • Planes Energéticos Regionales Sostenibles (PERS): Nariño Otros PERS Soluciones híbridas Esquemas empresariales Regulación de esquemas, tarifas. Normas técnicas Monitoreo y supervisión Microredes Financiamiento, información, capacitación ¿Qué son PERS? Son Planes que a partir de un análisis de los elementos regionales relevantes en materias de energización, productividad y emprendimiento, establecen lineamientos de política pública energética para identificar, formular y estructurar proyectos integrales y sostenibles en un período de mínimo 15 años, que además de generar energía, apoyen el crecimiento y el desarrollo de las comunidades rurales de las regiones objetivo. PERS = PLAN DE ENERGIZACIÓN RURAL SOSTENIBLE ¿Qué se pretende con los PERS? ALCANCE Recopilar y clasificar la información disponible Analizar la oferta de recursos energéticos OBJETO Estructurar y elaborar el Plan de Energización Rural Sostenible Regional y/o Departamental que permita dar lineamientos de política energética e identificar, formular y estructurar proyectos integrales y sostenibles en el corto, mediano y largo plazo, para un periodo mínimo de 15 años. Caracterizar el consumo básico de energía por uso y fuente en los sectores que aplique y estimar la demanda energética de las poblaciones de la Región y/o Departamento por sector para el periodo señalado. Evaluar las alternativas energéticas seleccionadas para los diferentes proyectos identificados Formular proyectos integrales sostenibles, económica, tecnológica, ambiental y socialmente Energizar Emprender Elaborar el Plan de Energización Rural Sostenible Regional y/o Departamental para el periodo señalado ¿Cuáles son los resultados esperados de los PERS? Demanda caracterizada Recomendaciones sobre acciones a seguir para la implementación del PERS Lineamientos de política energética a nivel departamental Oferta energética identificada CIRCULO VIRTUOSO Catálogo de proyectos integrales y sostenibles formulados y estructurados a corto, mediano y largo plazo Selección de las alternativas energéticas para los proyectos energéticos identificados Proyectos integrales y sostenibles formulados con los respectivos esquemas empresariales ¿Cuáles PERS están en desarrollo y en proyecto? PERS NARIÑO PERS TOLIMA • Aportantes: UPME-IPSE-UDENAR-TETRA TECH • Fecha Suscripción: diciembre 2012 • Avance ejecución: 92% • Aportantes: UPME-UTOLIMA-SENA TOLIMA-TETRA TECH • Fecha Suscripción: Octubre 2013 • Avance ejecución: 8% • Aportantes: UPME-CANCILLERÍA-TETRA TECH-SENA GUAJIRACORPOGUAJIRA • Fecha Suscripción: Noviembre 2013 PERS GUAJIRA • Avance ejecución: 4% PERS CHOCÓ CONVENCIONES EN DESARROLLO • Aportantes: UPME-TETRA TECH- OTROS • Fecha Estimada Suscripción: Enero 2014 • Avance ejecución: 0% EN PROYECTO ¿Cuáles PERS están en desarrollo y en proyecto? Avance del PERS Nariño Diagnóstico información disponible. Identificación y clasificación de proyectos de energización durante los últimos 15 años, a nivel latinoamericano y del departamento de Nariño; diseño, desarrollo e implementación de base de datos adecuada para almacenar la información tanto de la metodología como del PERS Nariño, a nivel geográfico y alfanumérico; estructuración y avance en la implementación del Sistema de información para el PERS Nariño. Con corte a 31 de octubre de 2013 Avance del PERS Nariño Caracterización de la demanda energética. Identificación de una muestra representativa, socialización del PERS NARIÑO para las comunidades objetivo; levantamiento de información primaria de 3.199 encuestas aplicadas (>100% muestra representativa); aplicación de mediciones; diseño de base de datos para consulta y procesamiento; avance en el procesamiento de información sobre demanda energética residencial por fuente y uso; cálculo de estimación de la demanda por subregión con base en la información del SUI. Con corte a 31 de octubre de 2013 Avance del PERS Nariño Metodología PERS y proyectos. Avance en la formulación y desarrollo de una metodología para la evaluación de alternativas energéticas; avance en la metodología para formulación de PERS regional; preparación de formatos para la formulación de proyectos integrales; selección de 13 proyectos por estructurar (incluye alternativas solar, eólica, biomasa, hídrica e híbridos) y avance en su estructuración correspondiente. Con corte a 31 de octubre de 2013 Acciones en curso y futuras de los PERS IDENTIFICACIÓN DE METODOLOGÍAS • Elaboración de metodologías PERS y selección de la mejor alternativa energética ESTRATEGIAS PARA IMPLEMENTACIÓN PERS • Identificación de acciones concretas para la materialización del PERS dentro del horizonte planteado RÉPLICA EN OTRAS REGIONES Elaboración de PERS en otras regiones CONVENCIONES ACCIONES EN CURSO ACCIONES FUTURAS IMPLEMENTACIÓN SEGUIMIENTO Y EVALUACIÓN 6. Generación localizada, distribuida, microredes • • • • • • Análisis regionales, por áreas operativas Generación eléctrica vs. líneas de transmisión Venta de excedentes Consideraciones regulatorias Normas técnicas y requisitos de conexión Financiamiento Generación localizada como alternativa de expansión Caso área Oriental 1° REFUERZO ORIENTAL Fecha Entrada: 30/Sep/2017 Numero Unidades de generación: 14 / 26 Probabilidad disponibilidad unidades: 100% En el año 2022, se requerirían 22 / 26 Unidades, cuya probabilidad de disponibilidad es del 55 % COMP. DINAMICA ORIENTAL Y OBRAS DE STR Fecha Entrada: 30/Sep/2015 Numero Unidades de generación: 18 / 26 Probabilidad disponibilidad unidades: 95% 2° REFUERZO ORIENTAL Fecha Entrada: 30/Sep/2020 En el año 2026, se requerirían 26 / 26 Unidades, cuya probabilidad de disponibilidad es del 0% Expansión Numero Unidades de generación: 12 / 26 Probabilidad disponibilidad unidades: 100% Expansión Generación de red localizada Articulación de la GD con el SIN El éxito de la GD depende del marco regulatorio que la acompañe. Esto ha dado lugar a considerar: Corto plazo La posibilidad de permitir la entrega de excedentes por parte de auto-generadores, con reglas y límites definidos, y la flexibilización de requisitos para los cogeneradores. En el mediano y largo plazo: La creación de un ente que permita supervisar (técnicamente y de cerca) la operación de los GDs. Que el mismo ente agregue los GDs y facilite su participación en el mercado eléctrico (reducir incertidumbre asociada al pronostico de generación, varias fuentes intermitentes), y finalmente, Que agregue GDs y grupos de consumidores definiendo “pequeños mercados” que faciliten el balanceo entre oferta y demanda. 7. Hacia una nueva red Fuente: Stephen Barrager, Edward Cazalet, Transactive Energy: Keystone of Sustainable Electricity Markets http://www.slideshare.net/barrager/transactive-energy-keystone-of-sustainable-electricity-markets Hacia una nueva red Fuente: Stephen Barrager, Edward Cazalet, Transactive Energy: Keystone of Sustainable Electricity Markets http://www.slideshare.net/barrager/transactive-energy-keystone-of-sustainable-electricity-markets 8. Energías renovables no convencionales en el sector industrial • • • • • • • • • Cogeneración y autogeneración Venta de excedentes, medición neta Potenciales de sustitución o penetración de biomasa y otras energía Incentivos tributarios Normas técnicas Financiamiento Información Capacitación Alianzas público privadas para eficiencia energética Energías renovables no convencionales en la industria Industria energo-intensiva con mayor oportunidad para el uso de biomasa (usos térmicos): • • • • • Industria Cementera Industria Siderúrgica Industria Pulpa y Papel Industria Alimentos Industria Químicos Industria con mayor oportunidad para el uso de concentración solar (usos térmicos): • Industria Alimentos Sustituciones para análisis: • • • • • Carbón mineral sustituido por residuos, pellets y/o carbón leña (cultivos energéticos) Gas natural sustituido por biogás o por gas de síntesis Combustibles líquidos fósiles sustituidos por biocombustibles o líquidos de pirólisis Gas, carbón o combustibles líquidos fósiles a ser sustituidos por energía solar térmica (concentración a altas temperaturas) Electricidad del SIN sustituida por electricidad autogenerada a partir de paneles fotovoltaicos o aerogeneradores Energías renovables no convencionales en el sector transporte • • • • • • • • • • • Vehículos eléctricos Venta de excedentes, medición neta Potenciales de sustitución o penetración de biocombustibles y otras energías Nuevos modos y prácticas en el transporte Ordenamiento urbano y movilidad Incentivos tributarios Normas técnicas Financiamiento Información Capacitación Alianzas público privadas para eficiencia energética Energías renovables no convencionales en los sectores residencial y comercial • • • • • • • • • • • Proyectos demostrativos – San Andrés Generación distribuida Medición avanzada Respuesta de la demanda Venta de excedentes, medición neta Incentivos tributarios Normas técnicas Financiamiento Información Capacitación Alianzas público privadas para eficiencia energética Energías renovables no convencionales en las redes inteligentes y ciudades inteligentes • • • Cooperación internacional Colombia inteligente Trabajo interinstitucional Ciudades inteligentes Ciencia de la ciudad (City Análisis urbanos y modelado Science)1: Proporcionará un enfoque para la comprensión de nuestras ciudades, para el diseño urbano y la planificación, basado en gran cantidad de información y de datos. “Para construir las ciudades que necesita el mundo, necesitamos una comprensión científica que considere nuestros entornos construidos y las personas que los habitan”. (traducción nuestra). 1MIT, Media Lab Initiative, 2012. http://cities.media.mit.edu/ Incentivos y gobierno Redes de movilidad Ciudades Inteligentes Sitios de vivienda y de trabajo Redes de energía Redes electrónica s y sociales Ciudades inteligentes Redes de energía2: Las nuevas tecnologías para redes inteligentes y medición avanzada van a permitir a las redes eléctricas urbanas responder de forma dinámica a la movilidad y a los patrones de comportamiento. Algunos proyectos se centrarán en la exploración de las micro-redes DC para células urbanas compactas que incorporan fuentes de generación de energía renovable localizadas (paneles solares, microturbinas y baterías), vehículos eléctricos, etc. 2MIT, Media Lab Initiative, 2012. http://cities.media.mit.edu/ Análisis urbanos y modelado Incentivos y gobierno Redes de movilidad Ciudades Inteligentes Sitios de vivienda y de trabajo Redes de energía Redes electrónica s y sociales We’re moving into an era where all ways to make or save energy will get to compete fairly, at honest prices, regardless of their type, technology, size, location, and ownership. Amory Lovins, in Utility Fortnightly Inteview, cita mencionada en: Stephen Barrager, Edward Cazalet, Transactive Energy: Keystone of Sustainable Electricity Markets http://www.slideshare.net/barrager/transactive-energy-keystone-of-sustainable-electricitymarkets ¡GRACIAS! Marco Caro, [email protected] Dora Castaño, [email protected] Jorge Fonseca, [email protected] Rubiela Gamboa, [email protected] Carlos García, [email protected] Baisser Jiménez, [email protected] Sandra Mojica, [email protected] Diana Pérez, [email protected] Olga Rey, [email protected] Olga Ramírez, [email protected] Javier Rodríguez, [email protected] Camilo Táutiva, [email protected] Daniel Vesga, [email protected] Henry Josué Zapata, [email protected] www.upme.gov.co