Bogotá - Ingeniería - Maestría en Ingeniería - Ingeniería Eléctrica · 2022
Propuesta de esquema de negocio para fomentar la sustitución o complementariedad de la generación con diésel y reducir los costos de prestación del servicio de energía eléctrica en un caso de estudio de las zonas no interconectadas de Colombia
Las Zonas No Interconectadas de Colombia (ZNI) atienden actualmente a 200.956 usuarios en 1.769 localidades, y a 36.000 usuarios con soluciones solares individuales. La capacidad instalada es de 303.409 kW en total, de la cual 265.666 kW corresponden a plantas Diésel, equivalentes al 88%. Las emisiones en ZNI son de 855 gCO2Eq/kWh y el Costo Unitario (CU) es más de dos veces superior al del Sistema Interconectado Nacional (SIN). Buscando alternativas para la reducción de costos se selecciona una localidad de estudio, aplicando criterios de selección basa-dos en tamaño, calidad, eficiencia y costo, resultando seleccionada Miraflores (Guaviare). To-mando como base el Costo Nivelado de la Energía (LCOE, por sus siglas en inglés) del Diésel de 1.307 $/kWh, se encuentra que una Microrred con paneles solares por 692 kW, baterías por 2.790 kWh y generación con Gas Licuado del Petróleo (GLP) por 470 kW atienden la demanda con un LCOE de 1.032 $/kWh, 275 $/kWh menor al Diésel, reduciendo emisiones un 72%. Se incluye la valoración de los aportes ambientales y sociales a través de los Bonos de Carbono y Energía No Suministrada (ENS), obteniendo beneficios por 148 $/kWh y 254 $/kWh, asimilables como incentivo a la sustitución o como herramienta para evaluación de sustitutos. Finalmente, se analizan posibles medidas de Política Pública para el desarrollo de modelos de negocio basados en incentivos a la inversión privada y la priorización de inversiones públicas. (Texto tomado de la fuente)
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Contenido
- Lista de Figurasp. 11
- Lista de Tablasp. 12
- Lista de Ecuacionesp. 13
- Introducciónp. 17
- Normatividad Aplicable a la Sustitución de Diéselp. 19
- 1.1. Disposiciones Normativas para la Sustitución de Diésel en ZNIp. 22
- 1.1.1. Leyes aplicables a la Sustitución de Diésel en ZNIp. 22
- 1.1.2. Decretos aplicables a la Sustitución de Diésel en ZNIp. 24
- 1.1.3. Resoluciones aplicables a la Sustitución de Diésel en ZNIp. 25
- 1.2. Definición de sustitución o complementariedad de Diésel en ZNIp. 26
- 1.3. Caracterización de las Localidades en las ZNIp. 26
- 1.3.1. Contexto Geográfico de la atención de usuarios a través de ZNIp. 27
- 1.3.2. Disposiciones Regulatorias para la prestación del servicio en las ZNIp. 29
- 1.3.3. Localidades con sistemas de Telemetríap. 29
- 1.4. Variables Técnicas Indicativas de la prestación del servicio en las ZNIp. 30
- 1.4.1. Variables para la priorización de proyectos de sustituciónp. 30
- 1.4.2. Variables para la evaluación de sustitutos o complementos al Diéselp. 31
- Estudiop. 19
- 1.5.1. Variables Indicativas disponibles y ponderación asignadap. 31
- 1.5.2. Selección del Caso de Estudiop. 32
- Capítulo 2: Alternativas Operativas de Reducción de Costosp. 34
- 2.1. Características técnicas de la localidad del Caso de Estudiop. 34
- 2.2. Estado de la prestación del serviciop. 35
- 2.3. Análisis de Eficienciap. 36
- 2.3.1. Modelo de Eficiencia según porcentaje de cargap. 37
- 2.3.2. Modelo de consumo de combustible según su Potenciap. 39
- 2.4. Optimización de operación y uso del Combustiblep. 41
- 2.4.1. Operación según curva de carga actualp. 41
- 2.4.2. Operación con curva de carga ajustadap. 43
- 2.5. LCOE de la generación de Diéselp. 46
- 2.6. Microrredes implementadas en Colombiap. 47
- 2.6.1. Microrred de Unguía (Chocó)p. 47
- 2.6.2. Microrred de Puerto Inírida (Guainía)p. 48
- Capítulo 3: Esquema de Sustitución o Complementariedad al Diésel en Mirafloresp. 50
- 3.1. Proyección de generación de energíap. 50
- 3.2. Potencial Energético Localp. 51
- 3.2.1. Potencial Solarp. 52
- 3.2.2. Potencial Eólicop. 52
- 3.2.3. Potencial de Biomasap. 53
- 3.3. Análisis técnico de generación híbridap. 54
- 3.3.1. Parámetros del Generador Diéselp. 54
- 3.3.2. Parámetros del Generador a GLPp. 55
- 3.3.3. Parámetros de los Paneles Solaresp. 55
- 3.3.4. Parámetros de las Bateríasp. 55
- 3.4. Iteraciones de Microrred Óptimap. 56
- 3.4.1. Microrred Óptima utilizando Diéselp. 56
- 3.4.2. Microrred Óptima utilizando GLPp. 57
- 3.5. Estimación de costosp. 58
- 3.6. Factores adicionales para la viabilidad de proyectosp. 58
- 3.6.1. Reducción de costosp. 19
- 3.6.2. Valoración de beneficios ambientalesp. 59
- 3.6.3. Valoración de beneficios socialesp. 60
- 3.6.4. LCOE comparativo incluyendo otros beneficiosp. 62
- 3.7. Costos asociados a una sustitución masivap. 62
- 3.7.1. Inversiones estimadasp. 63
- 3.7.2. Costos de AOM asociadosp. 63
- 3.7.3. Beneficios de la sustituciónp. 63
- las ZNIp. 65
- 4.1. Incentivos existentes a Inversiones Privadas en FNCEp. 65
- 4.2. Nuevos incentivos propuestos para Inversiones Privadas en FNCEp. 66
- 4.2.1. Condiciones especiales de evaluación de sustitutosp. 66
- 4.2.3. Incentivo por reducción de costosp. 66
- 4.2.4. Incentivo por aportes ambientalesp. 66
- 4.2.5. Incentivo por aportes socialesp. 66
- 4.2.6. Límite de los incentivosp. 70
- 4.3. Señales de Política Pública y regulación complementariasp. 71
- 4.3.1. Modernización regulatoria de las ZNIp. 71
- 4.3.2. Ampliación de esquemas de expansión de coberturap. 73
- 4.3.3. Nuevas señales para agentes, mercados y esquemas de prestaciónp. 75
- 4.4. Metodología de priorización para esquemas de financiación públicap. 77
- 4.5. Esquemas de financiaciónp. 77
- 4.6. Gestión Socioambiental para la implementaciónp. 78
- 4.6.1. Gestión socialp. 78
- 4.6.2. Gestión Ambientalp. 80
- 4.7. Esquema de negociop. 81
- Conclusiones y Recomendacionesp. 84
- Conclusionesp. 84
- Recomendacionesp. 86
- Referenciasp. 89
- Anexosp. 94
- Anexo 1: Ecuaciones y Cálculosp. 94
- Anexo 2: Metodología de Priorizaciónp. 94
- Anexo 3: Modelo de Eficiencia y Carga y consumo por potenciap. 94
- Anexo 4: Simulación Microrred de Miraflores-Guaviarep. 94
- Figura 1. Estructura del Documentop. 19
- Figura 2. Caracterización General de las ZNIp. 27
- Figura 3. Departamentos con Localidades No Interconectadasp. 28
- Figura 4. Pesos asignados a los Tipos de Variables contempladas para la Priorizaciónp. 32
- Figura 5. Curva de carga mensual de la localidad de Mirafloresp. 35
- Figura 6. Horas promedio de prestación del servicio en la localidad de Mirafloresp. 36
- Figura 7. Consumo de combustible según porcentaje de cargap. 38
- Figura 8. Consumo de plantas Diésel en potencias menores a 200 kWp. 39
- Figura 9. Consumo de plantas Diésel en potencias mayores a 200 kWp. 40
- Figura 10. Curva de demanda de la localidad de Mirafloresp. 42
- Figura 11. Curva de demanda de Miraflores ajustada a 24 horasp. 44
- Figura 12. Estructura tarifaria de las ZNIp. 46
- Figura 13. Costo Unitario de Mirafloresp. 47
- Figura 14. Crecimiento anual de la Energía del SINp. 50
- Figura 15. Curva de Demanda de Miraflores proyectada a 25 añosp. 51
- Figura 16. Potencial de Energía Solar en Mirafloresp. 52
- Figura 17. Potencial de Energía Eólica en Mirafloresp. 52
- Figura 18. Potencial de Biomasa nacionalp. 53
- Figura 19. Microrred económica con Diéselp. 56
- Figura 20. Microrred sustituta con Diéselp. 56
- Figura 21. Microrred económica con GLPp. 57
- Figura 22. Microrred sustituta con GLPp. 57
- Figura 23. Nuevos Incentivos a la sustitución de Diéselp. 66
- Figura 24. Fuentes de financiación de proyectos de sustituciónp. 78
- Figura 26. Enfoque de Gestión Socialp. 79
- Figura 27. Enfoque de Gestión Ambientalp. 80
- Figura 28. Esquema de Negocio para la sustitución de Diéselp. 81
- Figura 29. Aplicación del esquema de negocio por localidadp. 82
- Tabla 1. Parámetros de prestación del servicio en las ZNIp. 29
- Tabla 2. Variables de priorización de localidades de las ZNI a sustituirp. 30
- Tabla 3. Variables de selección de sustitutos o complementos al Diéselp. 31
- Tabla 4. Variables de Priorización según disponibilidad de informaciónp. 32
- Tabla 5. Priorización de Localidades al aplicar la Metodologíap. 32
- Tabla 6. Infraestructura de generación de la localidad de Mirafloresp. 34
- Tabla 7. Resultados de operación con máquina únicap. 42
- Tabla 8. Resultados de operación con máquinas en redundanciap. 43
- Tabla 9. Resultados de operación con máquina única ajustado a 24 horasp. 44
- Tabla 10. Resultados de operación con máquinas en redundancia ajustado a 24 horasp. 45
- Tabla 11. Características Técnicas de la Microrred de Unguía (Chocó)p. 48
- Tabla 12. Costo de la Microrred de Unguía (Chocó) por tecnologíap. 48
- Tabla 13. Características Técnicas de la Microrred de Puerto Inírida (Guainía)p. 48
- Tabla 14. Costo de la Microrred de Puerto Inírida (Guainía) por tecnologíap. 49
- Tabla 15. Resumen escenarios con remuneración por Servicios Ambientales y Socialesp. 62
- Tabla 16. Estimaciones de la aplicación de incentivos para el Caso de Estudiop. 70
- Ecuación 1. Relación de eficiencia y unidades de conversiónp. 37
- Ecuación 2. Consumo específico de combustible a plena cargap. 40
- Ecuación 3. Consumo específico de combustible al 50% de la cargap. 40
- Ecuación 4. Estimación de ahorros anuales por implementación de Microrredesp. 59
- Ecuación 5. Estimación de parámetros ambientalesp. 59
- Ecuación 6. Estimación de remuneración de servicios ambientalesp. 59
- Ecuación 7. Relación unitaria del bono de carbonop. 60
- Ecuación 8. Estimación de emisiones de la Microrredp. 60
- Ecuación 9. Balance de beneficios ambientalesp. 60
- Ecuación 10. Diferencias de energía para 24 horas de prestación del serviciop. 61
- Ecuación 11. Diferencias de energía para 24 horas de prestación del serviciop. 61
- Ecuación 12. Valoración de la Energía No Suministrada (ENS)p. 61