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ALEXANDER VALENCIA RENDON - 2018
GESTIÓN DE RIESGOS Y TENDENCIAS EN
ENERGÍA SOLAR DISTRIBUIDA
I.I Universidad Nacional- MSc (asc) Ingenieria Sistemas Energéticos
Email: [email protected]
ENFOQUE DE PROJECT MANAGEMENT
GESTIÓN DEL PROYECTO
PREGUNTAS
• Cuál es la necesidad del proyecto?:• AutoConsumo
• Generación Distribuida
• Cumplimiento certificaciones sostenibilidad
• Sustitución de un energético por otro
• Respaldo
• Otros
OBJETIVOS DEL PROYECTO?
• Cuál es la la motivación del cliente?:• Necesidad Básica Insatisfecha
• Económica: Gestión costos energía.
• Económica: Generar para la venta al SIN
• Compensación social
• Status, Early Adopter
• Otros
PREGUNTAS
• Cuál es el Grupo de interés?:• Del lado del usuario
• Del lado del cliente
• Del lado del inversionista
• Entidades entes regulatorios
• De la empresa que presta el servicio
• Gestionar!
FACTORES CLAVES?
• Cuáles son los factores claves de éxito?:• Técnicos
• Económicos
• Sociales
• Ambientales
• Otros?
ENFOQUE DE PROJECT MANAGEMENT
1) PRE-FACTIBILIDAD.
Pre-factibilidad: • Toma de información
• Potencial energético
• Desarrollo conceptual
• Riesgos y restricciones
• Resultados de simulación
factibilidad: • Ingeniería básica
• Selección tecnológica
• Unifilares, layouts
generales
• Resultados de simulación
• Primera aproximación al
coste
• Normatividad aplicable
DESARROLLO CONCEPTUAL
1) PRE-FACTIBILIDAD, FACTIBILIDAD.
CLASIFICACIÓN SEGÚN
CREG
• AUTOGENERADOR (AG) • GENERADOR DISTRIBUIDO (GD)
Capacidad nominal de 1.001
-5000 kW.
• A PEQUEÑA ESCALA
Atiende sus propias
necesidades
energéticas
Exclusivamente produce
energía para vender al
sistema.
• A GRAN ESCALA
Capacidad nominal de 1-
1.000 kW.
Resolución CREG 024 de 2015
Resolución CREG 030 de 2018
Resolución CREG 030 de 2018
Capacidad nominal de 1-
5.000 kW.
• Ahorros en la factura de
energía al SIN
• Venta de excedentes
energéticos
• Cobertura ante situaciones
climáticas adversas (niño)Fuente: Creg
CLASIFICACIÓN SEGÚN
CONEXIÓN
Generador a Gran
Escala: 2MW-19.9MWGD < 1.000kWp
CLASIFICACIÓN POR TIPO DE RED / Potencia / Uso
• GENERADOR DISTRIBUIDO • PARQUE SOLAR
Fuente: Celsia
Fuente: EnelGreepower
Planta despachable a
Gran Escala: 20MW en
adelante
Fuente EPM
Plantas Menores Cap < 10 MW. Son
despachable Centralmente, no participarán
en el Mercado Mayorista de electricidad.
Plantas Menores Cap. 10 MW -20 MW.
Podrán optar por acceder al Despacho Central,
y pueden participar del Mercado Mayorista de
electricidad Creg 086 de 1996
OPORTUNA, LEGIBLE, VERAZ Y
RECIENTE
QUÉ INFORMACIÓN?
• SECUNDARIA:• Consumo energético: Diario, Mes, Estacional
• Perfil de demanda: Pareto de equipos, Potencia.
• Vocación productiva del usuario: Ciclo de uso de la energía.
• Costos del servicio: Factura de energía, Costo de energéticos, etc
• Localización: Dirección física, localización geo-referenciada, mapas.
• Planos arquitectónicos: Cubierta, niveles, vista en planta y en corte.
• Planos eléctricos: (si existen)
• Fotografías: De alrededores, sitio en específico
• Naturaleza propiedad del predio: Propio, arrendado, comunal,
• Permiso de explotación (POT): Industrial, agro-industrial, etc.
• Conceptos ambientales previos: Si aplica
• Caracterización de población de usuarios: Si aplica
QUÉ INFORMACIÓN?
CONCEPTUALIZACIÓN:
http://globalsolaratlas.info/
https://maps.nrel.gov
http://atlas.ideam.gov.co/visorAtlasRadiacion.html
https://solargis.info/pvplanner
• Identificar el potencial de generación solar
• Calcular potencial de generación para un área específica
• Identificar información faltanta que amerite una visita de ínspección.
QUÉ HERRAMIENTAS?
• Identificar el potencial de generación solar
• Calcular potencial de generación para un
área específica
https://solargis.com/products/pvplanner/overview/
http://globalsolaratlas.info
• PRIMARIA:• Planeación de la visita:
• Herramientas: Cámara, GPS, Multímetro, brújula, Lista de chequeo, dron,
analizador de redes
• Proteccion: Casco, Botas diel, Lentes Protec UV, Agua, Autocuidado.
• Logística: Cuándo, Quien guía, identifiación, estado del clima, horarios,
certificados
• Personal: Entrenado, certificado y alerta.
QUÉ INFORMACIÓN?
https://www.homepower.comhttp://www.solmetric.com/sosu.html
• PRIMARIA:• Durante la visita:
• Análisis del entorno
• Check list eléctrico
• Notas de campo
• Matriz de interesados
• Acta de vecindad
• Aspectos logísticos
• Seguridad en sitio
• Capacidad cubierta
• AutoCuidado.
QUÉ INFORMACIÓN?
Fuente: RERH program Checklist
FACTIBILIDAD: Análisis de la Demanda del cliente.
Fuente: Megger.com
• ANÁLISIS: Sistemas Grid tied• Análisis de Curva de
potencia
• Análisis de reactivos
• Ciclo de consumo
semanal
• Equipos: Analizador de
redes.
FACTIBILIDAD: Análisis de la Demanda del cliente.
Fuente: Propia
• ANÁLISIS: off-grid• Cuadro de Cargas
• Horas de uso
• Potencia Pico
• Ciclos de uso.
# Área/Equipo Q DescripQ
Bombillo
s
Potencia
en Watios
Total
Watios del
Equipo
Total
Horas x
día
Total Kw
hora/ dia
2 Nevera 520 LTS 1 Oficina 1 230 230 12 2,8
3 Computadores 10 Oficina 1 60 600 13 7,8
3 CONGELADORES HORIZOTALES 1 Cas ino 1 480 480 12 5,8
4 Electrodomésticos cocina 1 Cas ino 1 350 350 4 1,4
5 AIRES minisplit de 18.000 btu (1,5 TON) 1 Oficina principal 1 1200 1200 10 12,0
6 Impresoras, electrónics auxiliares 1 Oficinas 0 1800 0 11 0,0
7 Ventilador 3 HUNTER 2 oficinas 1 80 160 12 1,9
8 Ventilador DE BASE 10 1 x 10 habitación 1 70 700 12 8,4
Descripción de los equipos que consumen energía
FACTIBILIDAD: Análisis de la Demanda del cliente.
Fuente: Propia
• ANÁLISIS: Proporción de autoconsumo y
exportaciones
FACTIBILIDAD: Diseño-Layout- Redes
• ANÁLISIS REDES Y CONEXIÓN:
Off Grid• Tensión de conexión para
inversores o transformador
• Tensión banco de baterías
• Tensión max del
controlador de carga
• Profundidad de descarga
de baterías
• Coordinación de
protecciones
Tensíón en cadenas
150VDC – 400VDC
Tensíón en bancos
12/24/48 VDC
Tensíón minired
120 VAC
FACTIBILIDAD: Diseño-Layout- Redes
Fuente: Buitron et al, EPN Ecuador
Grid-tied, Residencial
150VDC – 600VDC
Grid-tied, Comercial.
380VDC – 1000VDC
Utility
1000-
1500VDC
Grid-tied,
Residencial
110-220
monofásico /
Spli
Grid-tied,
Comercial, utility
220- 480 / 600
VAC
13.2kV /
44kV
Medidor
Bi-
direccion
al
• ANÁLISIS REDES Y
CONEXIÓN: Grid Tied• Tensión de conexión
para inversores o
transformador
• Capacidad de
tableros de
conexión/
subertación
• Capacidad de la red
del OR
• Análisis de sistema de
puesta a tierra
• Análisis del
apantallamiento
• Coordinación de
protecciones
FACTIBILIDAD: Diseño-Layout- Cubierta
• ANÁLISIS LAYOUT:• Tipo de cubierta y tejado
• Capacidad portante:
(estudio estructural)
• Estudio topográfico
• Análisis de orientación
espacial
• Ayúdese con herramientas
GPS
Techo plano Shingle Fibro-cemento Lámina trapezoidalLamina dobladaEn piso libre
Fuente: K2
UNO, DOS, 4 AGUAS
FACTIBILIDAD: Diseño-Layout- Cubierta
• ANÁLISIS LAYOUT:• Inclinación de cubierta
• Material de cubierta
• Sombreado
• Áreas de servicio
Fuente: Propia
Cubierta a dos aguasEspacio para
Redes de
conexión
Espacio para
String Boxes y
área de
servicio
Espacio para
líneas de vida
y tránsito
Espacio para
las cadenas
de módulos• 15% al 20% en
espacio para
servicios del sistemafotovoltaico
FACTIBILIDAD: Diseño-Layout- Redes
• ANÁLISIS BANDEJAS-
ALIMENTADORES
• RETIE Y NTC 2050
• Conductores separados
por bandeja
• Marcaciones adecuadas.
• Confirmar medidas en
sitio
• Registro fotográfico
• Evitar el paso por
fachadas.
• Consulte con el usuario!!
Fuente: Propia/Dawn Electric
FACTIBILIDAD: HSE – Logística- Obras Civiles
Fuente: Wsj.com / Propia
• ANÁLISIS:• Sistemas protección
contra caidas
• Escaleras seguras
• Es necesario andamios?
• Se requieren gruas?
• Hay espacio para la
grua?
• Es necesario cerrar vías?
• Certificaciones que
cumplir?
• Especialista en HSE
FACTIBILIDAD: HSE – Logística – Obras Civiles
Fuente: ace-submarinecable.com
• ANÁLISIS Off-Grid:• Es necesario un cuarto
técnico para bancos de
baterías.
• Se requieren
excavaciones?
• Se requieren
adecuaciones
eléctricas?
• Se requieren sistemas
auxiliares?
FACTIBILIDAD: HSE – Logística – Obras Civiles
Fuente: Propia / Celsia
• ANÁLISIS Grid Tied:• Se requiere área para
inversores.
• Se requieren
excavaciones?
• Se requieren
adecuaciones
eléctricas?
• Se requien sistemas
auxiliares?
• Puntos de conexión a
internet
• Abastos de agua para
mantenimiento
Fuente: Archelios
2) FACTIBILIDAD: Selección equipos en el modelo
• MODELAMIENTO 3D:• Checklist:
• Modelamiento
• Selección de marcas
• Módulos
• Inversores
• Controladores de
carga
• Baterías
• Protecciones
• Cableado
• Sistema de montaje
estructural
FACTIBILIDAD: Equipos - Módulos
Fuente: Greenough et al DOI: 10.1016/j.rser.2017.05.095
FACTIBILIDAD: Equipos - Módulos
Material:
Multi-Junct:$$$$$
Silicio cristalino: $$
Thin Film: $
GaAr – InGa: $$
Perovskita/organico: -$
Eficiencia:Multi-Junct: (27%-46%)
Silicio Cristalino: (17%-23%)
Thin Film: (12%)
GaAr-InGa: (9%)
Pervoskita/orgánico: (23%)
Cristal de silicio Tinte orgánico
PerovskitaGalio Arseniuro
Ciclo de Vida:Multi-Junct:+++++
Silicio Cristalino: +++++
Thin Film: ++++
GaAr-InGa: +++
Pervoskita/orgánica:+
Fuente: NREL
Fuente: Bloomberg / Renvu
• Módulos solares Tier 1?
• Clasificación financiera
de Bloomberg al tamaño
en porción de mercado,
salud financiera y
trayectoria de
fabricantes de módulos.
• Bloomberg NO ES un
certificador técnico!
FACTIBILIDAD: Equipos – Módulos
(Video)
Fuente Thomson Reuters
• Otros listados?
• Thomson Reuters: Gestión
financiera, manejo del
riesgo, cadena de
abastecimiento, HSE.
• Fabricantes
• Epcistas
• Integradores
• Tampoco es listado
técnico.
• Verifique listas
especializadas!
FACTIBILIDAD: Equipos – Módulos
Fuente
FACTIBILIDAD: Equipos Balance of System (BOS)
https://www.solarpowerworldonline.com
FACTIBILIDAD: Equipos inversores-
Fuente: Nrel Benchmark Report- 2017 Q3
Fuente
FACTIBILIDAD: Balance of System (BOS)
https://www.solarpowerworldonline.com 2017 Top
List
MICROINVERSORES
APsystems
Enphase Energy
CyboEnergy
INVERSORES STRING/CENTRALES
Chint Power Systems
Delta Products
Fronius
Sma
Kaco
Solectria
Abb
Huawei
Ingeteam
Solaredge
SISTEMAS DE MONTAJE
EcoFasten Solar
Schletter
Unirac
K2
Gonvarri
SnapNrack
OMG Roofing
SunLink
Advanced Racking
FACTIBILIDAD: Simulaciones
SOFTWARE MODELADO CÓDIGO ABIERTO
SAM – NREL https://sam.nrel.gov
PV – MAPPER: http://pvmapper.org/
SOFTWARE MODELADO COMERCIAL
PVSYST: http://www.pvsyst.com/
ARCHELIOS: http://www.trace-software.com/archelios/photovoltaic-pv-software/
PV-SOL PRO https://www.valentin-software.com/en
HELLIOSCOPE: https://www.helioscope.com
HELIOS 3D https://www.helios3d.com/index.php/en/
FACTIBILIDAD: Simulaciones
EJERCICIO USANDO EXCEL
EJERCICIO USANDO SOLAR ATLAS
FACTIBILIDAD: Simulaciones – Herramientas sin
costo
Fuente: Global Solar Atlas
Información
del sitio
Potenciales de
generación
solar
Potenciales de
generación
solar
Producción
solar estimada
(año o dia
típico)
FACTIBILIDAD: Simulaciones – Herramientas
comerciales
Fuente: SolarGis / Archelios / PVsyst
FACTIBILIDAD: Resultados de Simulaciones
Fuente: PVsyst
Radiación Global y
efectiva
[kWh/m2]
Transformación en la celda
[kWh]Pérdidas: Temperatura,
mismatch, cableado
Pérdidas operativas, diseño,
selección de inversor.
Generación efectiva en el punto de
conexión
FACTIBILIDAD: Resultados- Costos
• Costos de equipos• Modulos solares
• BOS: Inversores, (baterías
y controladores de
carga), estructuras de
soporte, cableado,
tableros, protecciones,
estaciones
metereológicas,
subestaciones, redes de
conexión.
• Costos Suaves
• Gastos de preinversión,
licenciamiento
ambiental, regulatorio,
jurídico, permisos y
estudios de conexión,
diseños de ingenieria,
gerenciamiento del
proyecto, costos directos
de montaje y
comisionamiento, costos
logísticos, costos
financieros, impuesto y
tributos, overhead del
proyecto, contingencias,
utilidad del constructor,
utilidades de
inversionistas.
FACTIBILIDAD: Resultados- Costos
NREL Module cost 2016 -2017
En 2018 – 0,30 usd/Wp EXW
fábrica
Fuente: Nrel
FACTIBILIDAD: Resultados- Costos
NREL Inverter cost 2016 -2017
Costo usd/Wp EXW fábrica
Fuente: Nrel
FACTIBILIDAD: Resultados- Costos
NREL PV system cost benchmark summary (USA), 2010–2017
FACTIBILIDAD: Resultados- Costos
NREL PV system cost benchmark 2016 -
2017
FACTIBILIDAD: Conexión al SIN en Colombia
• Regulación:• Ley 1715- 2014: Incentivos
• Creg 030- 2018:
Integración al SIN y
remuneración de
excedentes.
• Creg 015 2018: ZNI y
remuneración.
Fuente: Creg – Cartilla 030-2018
Certificación Plena Retie.
GESTIONAR EL RIESGO
• Aplicar Metodología del Project Management
• Realizar dos fases de estudios: Pre-factibilidad y Factibilidad
• Realizar la visita de inspección con las herramientas y personal idóneo
• Verificar por diferentes medios
• Emplear software de diseño profesional
• Emplear bases de datos confiables
• Indagar el estado del arte en tecnología y costos
• Realizar consultas previas sobre normativa y regulación en el pais del proyecto
• Considerar cada proyecto como uno de infraestructura a escala (video)
CONTRATOS ENERGÌA RENOVABLES
(Power Purchase Agreement) PPA
Riesgo de Contraparte: Que el tomador permanezca en el tiempo
Riesgo de Disponibilidad: Por parte del prestador del servicio al cliente
Riesgo Crediticio/Pago: Riesgo en caso de mora de pago/recaudo
Riesgo de desarrollo: Riesgo de incumplir la fecha de inicio en operaciones
Riesgo de forma: Riesgo de desfase entre curva de demanda y generación
Riesgo de desempeño: Desempeño inferior al calculado
Riesgo de balance de red: Generar desbalances en red del cliente el DSO
Riesgo de ajuste a la demanda
Riesgo de Volumen del contrato
Fuente: WBCSD: https://www.wbcsd.org/Programs/Climate-and-Energy/Energy/REscale/Resources/Innovation-in-Power-Purchase-Agreement-Structures
CONTRATOS ENERGÌA RENOVABLES
Precio y Volumen en contratos PPA
Fuente: BNEF: https://about.bnef.com/blog/corporations-already-purchased-record-clean-energy-volumes-2018-not-anomaly/
CONTRATOS ENERGÌA RENOVABLES
PPA VIRTUALES - FINANCIEROS
Fuente: ENEL
Fuente: ENEL / Everoze
FINANCIAL PPA
Se acuerda el precio de referencia del
mercado (spot) y el precio del
contrato (Strike) que queda aprobado
en el mismo PPA.
Si el Strike > Spot, el generador
compensa al off-taker y viceversa.
El cliente conserva los diferentes
atributos de energías renovables
(como los Certificados de Energía
Renovable o las Garantías de Origen)
asociados a cada MWh generado por la
planta renovable .
Opción Call/Put
PPA VIRTUALES - FINANCIEROS
CERTIFICADOS DE ORIGEN
Fuente: ENEL
Fuente: ENEL
• Traslada economías de escala
•Suministro potencial de múltiples consumos.
•Suministro remoto.
•Cobertura a largo plazo en el mercado de energía.
•Contrato a la medida. (Over the counter)
•Se liquida “At the Money”.
•El contrato de alimentación eléctrica permanece bajo la responsabilidad
del proveedor o de los proveedores.
•Ventajas comunicacionales asociadas al suministro con energía limpia
CERTIFICADOS DE ORIGEN
Fuente REC-ST
CERTIFICADOS DE ORIGEN
Fuente REC-ST
CERTIFICADOS DE ORIGEN
ENERGIA 4.0Transforma el concepto de
Red
Una tendencia que se convirtió en política nacional en Alemania.
Principales Objetivos
- Eficiencia energética- Impacto Ambiental - Utilización de la
tecnología
Integra conceptos
- Generación distribuida- SMART Grids- Internet de las cosas - Internet de Servicios
DIGITALIZACION DE LA ENERGÍA
Mas inputs
Mix de
generación
Mas outputs
Mix de opciones
para el
consumidor
SMART MEETERING- SMART SENSORS – AUTOMATIZATION – INTERNET OF THINGS
MODELO NODAL DE PROSUMIDORES
DIGITALIZACION DE LA ENERGÍA - MODELO NODAL DE PROSUMIDORES
Fuente: P. Vingeroets, Digital Energy System.
1.6 millones de sistemas conectados a la red en Alemania con energías renovables
DIGITALIZACION DE LA ENERGÍA – MODELO NODAL DE PROSUMIDORES
168 EMPRESAS DE GENERACION
EN COLOMBIA SEGÚN CREG
76 EMPRESAS
CONECTADAS
AL SIN
92 EMPRESAS
ZNI
¿CUANTOS SISTEMAS SE CONECTARAN EN COLOMBIA? CON LA
NUEVA REGULACIÓN
DIGITALIZACION DE LA ENERGÍA - MODELO NODAL DE PROSUMIDORES
Tomado del Word Economic Forum
Generación
Distribuida Almacenamiento
DistribuidoEficiencia
Energética
Respuesta a la
demanda
¿Valor de Kwh dependiendo la hora del día?
¿Selección por el consumidor tipo de energía?
DIGITALIZACION DE LA ENERGÍA - MODELO NODAL DE PROSUMIDORES
