Planeación y Viabilidad de desarrollo de Energías Renovables en Colombia.
Caso: Energía Solar Fotovoltaica en México, España y Alemania.
Ing. Diego Molina Méndez
Objetivos
OBJETIVOS
1. Brindar una breve descripción de la tecnología solar fotovoltaica y su potencial en el territorio colombiano
2. Describir los principales segmentos del mercado en un mercado fotovoltaico
3. Breve análisis de mercados líderes en Energía Solar FV. Caso: Alemania y España CASOS DE ÉXITO?
4. Funcionamiento del Mercado Solar Fotovoltaico: Caso México
5. Inversión necesaria y periodos de amortización para el desarrollo de un proyecto solar fotovoltaico
6. Incentivos, Obstáculos, Estrategia
1. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA FV
1.1. Breve historia de la Fotovoltaica en el Mundo
1.2. Fundamento de la tecnología
1.3. Potencial Energético
Fuente: Bundesministerium für Umwelt und Naturschutz
1.1.Breve historia de la Fotovoltaica
• Descubrimiento del fenómenos físico del efecto fotovoltaico (Conversión de la luz en electricidad) en 1839.
• Fabricación de las primeras celulas solares (Selenio) en 1877
• Explicación teórica del efecto fotoeléctrico en las primeras décadas del siglo XX.
Albert Einstein ganó el Premio Nobel en 1921 por la explicación del efecto fotoeléctrico y no por la teoria de la relatividad !!!
Breve historia de la Fotovoltaica
• Primeras celulas de Silicio en 1918
• En los 50s se propagá la investigación para usos aeroespaciales y sist. Móviles
• La primera fabricación de modulos solares por la empresa Sharp en 1963.
• 70-80s Boom de empresas dedicadas a la industria solar, implementación de plantas
eléctricas y aplicaciones tipo isla en zonas rurales. Esto también debido a la crisis energética en
1970, que despertó interés, llegando a una reducción de costes de un 20% para ese entonces.
• Construcción de plantas solares a mediana en gran escala aumenta exponencialmente
• Aparición de nuevas tecnologías de capa delgada e híbridas con nuevos materiales,
haciendo las instalaciones mas flexibles.
Fundamento de la tecnología
El principio de la Energía Solar Fotovoltaica (FV) se basa en el Efecto Fotoeléctrico. Mediante este efecto los fotones de la luz solar se convierten en electrones libres dentro de los átomos de los que están compuestos los paneles fotovoltaicos. Es importante entender la base de la tecnología para ser conscientes al momento de instalar un equipo solar.
La Radiación Solar en el Planeta
La Radiación Solar es medida comunmente en KWh/m²/a, en la gráfica observamos que la radiación varía en diferentes latitudes del planeta.s dEs decir, la producción eléctrica es diferente dependiendo la ubicación del sistema.
Fuente: Suelo Solar
La Radiación Solar en Colombia
Colombia presenta un alto potencial en energía solar, principalmente en la zona norte del país.
Aprovechamiento de la Radiación: Directa y Difusa
La Radiación Directa es aquella que se recibe en la superficie terrestre sin que esta haya sufrido ninguno de los procesos antes mencionados al pasar por la atmósfera. La Radiación Difusa es la que se recibe después de haber cambiado su dirección por los procesos de refracción y reflexión que ocurren en la atmósfera
Una casa de familia con 4 integrantes podría ser alimentada usando solamente un área de 10m2 libres de sombras.
Así mismo, a gran escala es posible generar la energía de una comunidad, ciudad o inclusive a un país.
Resumiendo…
Un sistema fotovoltaico de 100KWp de potencia instalado en la región de Arauca, Colombia produce un 35-40% mas de electricidad en comparación con este mimo sistema instalado en Berlín, Alemania.
Nuestro potencial…
BERLÍN, ALEMANIA
ARAUCA, COLOMBIA
2. Principales segmentos del mercado
16© Kanndas | 2012
Segmentos de Mercado por tipo de proyecto:
Disminución del recibo de la luz mediante la producción de su propia energía con un sistema de interconexion a la red pública.
Producción eléctrica mediante Sistemas Autonomos para lugares donde no llega la red eléctrica (SISTEMAS NO INTERCONECTADOS)
Sistemas de Bombeo Solar para la extracción de agua en cualquier ubicación del territorio colombiano.
Proyectos a gran escala (Power Plants), incluidos proyectos a nivel industrial y empresas de servicios. Grandes huertas solares.
• Estos sistemas interactuan constantemente con la red pública, los paneles solares son un generador eléctrica que inyecta energía a la red pública. Durante la noche, la casa funciona de manera normal tomando la energía de la red eléctrica.
• Costo actual aproximado: 3 USD/KWp
Sistemas con Interconexión a la red
• Los sistemas independientes/ Tipo Isla acumulan la energía producidad en un banco de baterías para luego ser usada.
• Es mucho mas económico invertir en un sistema solar que ampliar Kms la infraestructura de la red eléctrica.
• Costo actual: 4.5 – 5 USD/Wp
Sistemas Autónomos – Ideales para zonas no interconectas
Fuente: Steca
• Sistemas fiables para el suministro del recurso hídrico
• Dependiendo de la cantidad requerida para el proyecto, se dimensiona el sistema.
• En este sistema Tipo Isla los tanques de almacenamiento cumplen una función de “Almacenadores”, ya que acumulan el agua que será usada posteriormente.
Bombeo de agua solar
• Entre las 2 modalidades mas importantes para esta aplicación estan:
1. Sistemas de Iluminación Interconectados a la Red
• Son sistemas mas económicos, el sistema solar va conectado a la red inyectando la energía necesaria para el funcionamiento del alumbrado (Microinversores).
1. Sistemas de IluminaciónTipo Isla (Autónomos)
• Apropiadas para zonas no electrificadas, principalmente áreas rurales
• Los sistemas cuentan con una bateria de almacenamiento suficiente para operar los sistemas por varias horas al día.
Alumbrado público con Energía Solar
Sistemas Tipo Isla Individual
Sistema de Alumbrado con Interconexión a la Red
3. Mercados líderes en Energía Solar Fotovoltaica
Capacidad instalada en Alemania Fuente:DGS Comportamiento de precios por KWp instalado Fuente:DGS
2009: 3,87 GW; 2012?
Comportamiento del Sector FV en Alemania
Comportamiento del Sector FV en España:
Comportamiento del Sector FV en España:
Comportamiento del Sector FV en España:
y el resultado:
Capacidad instalada en Europa Fuente:ASIF Comportamiento de precios por KWp instalado Fuente:DGS
Comportamiento del Sector FV en otros países:Mercado Europeo
Capacidad instalada con sistemas FV a nivel mundial
Capacidad instalada de Alemania actual: Mas de 30 GW
Capacidad instalada – Distribución por país
Country Feed-in-Tariffs Overview (€c/kWh) Comments
Germany
<30kWp systems are awarded 25ct/kWh for auto consumption- tax credits, beneficial credit terms are available for small scale rooftop installations
Duration fixed for 20 years
USA
States set incentives using net metering, rebate programs, sales and property tax incentives, loan programs and tax credits
NPV of 30% ITC likely to be larger than NPV of German subsidy in 2011
Italy Bonuses are awarded for local auto-consumption and public schools/buildings
Duration fixed for 20 years
France BIPV and rooftop installations of <20sqm enjoy one of the highest European FiT
Tax credits, reduced VAT and beneficial credit terms are available for residential rooftop use
Japan Payments are fixed for 10 years
FiTs are reviewed annually
China
Incentive for BIPV rooftop projects, subject to government approval
GoldenSun Solar PV rooftop program amounts to 272MW and targets 20GW installed capacity by 2020
India Provision of 30% of residential installation costs + local state subisidies of up to 20%
Government targets total installed capacity of 20GW in 2020
Canada A minimum percentage of components must be manufactured in Canada for the installation to
qualify for FiTs
Spain Total cap of ~488MW for 2011
RD 1565/2010 has tilted incentive heavily towards rooftop24.0
40.3
2.8
43.2
34.0
33.3
22.3
32.3
53.3
2.8
43.2
58.0
40.2
29.7
17.6
33.1
21.6
27.6
29.7
21.8
17.6
33.1
21.6
33.2
36.2
22.8
Column3Column4
24.1
12.6
19.7
23.8
7.5
13.9
11.2
Industrial Industrial PriceResidential Electricity Price
Y esto porqué a pasado??
Source: Bloomberg New Energy Finance, Industry Research
7
4. Mercado Solar FV: Caso México
Fuente: Suelo Solar
México. Un alto potencial solar?
México presenta uno de los potenciales mas altos para el aprovechamiento de la energía solar (Puesto 3 a nivel mundial).• la totalidad de la demanda eléctrica del país puede ser servida mediante la
generación fotovoltaica si sólo aprovechara 4% de su potencial (6,500 TWh/d)
• La Comision Federal de Electricidad“ (CFE) es el organismo que administra el Sector Eléctrico Mexicano en su mayoría.
Actualmente, aproximadamente el 70% de la generación eléctrica en México es administrada y controlada por este organismo.
• CRE
• SENER – Fondos para la transición energética
Principales entes regulatorios
• Contrato de Interconexión para fuentes de Energía Renovable2001
• Contrato de interconexión para fuentes de Energía Renovable con crédito de capacidad2006
• Contrato de Interconexión para fuentes de Energía Solar a pequeña escala2007
• Ley para el aprovechamiento de Energías Renovables y Financiamiento de la Transición Energética (LAERFTE) .2008
• Contrato de Interconexión para fuentes de Energía Renovable y sistemas de cogeneración a pequeña escala2010
¿Existe un marco regulatorio para energía solar en México?
Actualmente en México es legal que cada persona física o moral genere su propia electricidad.
Capacidad FV instalada en México
Sistema de Medición Neta (Net Metering)
Energía generada por el sist. FV = 200 kWh
Energia inyectada a la red pública = 60 kWh
Energia subministrada por la CFE: 360 kWh
Energia cobrada =360 – 60 = 300 kWh
Consumo real= 360 + 200 – 60 = 500 kWh
Cobro-Escenario 1: 300 kWh = $ 290
Cobro-Escenario 2: 500 kWh = $ 740
Ahorro = $ 450
La Generación Eléctrica a partir de Fuentes Renovables en México
• En cuanto a la generación de Energía proveniente de fuentes renovables, el productor tiene las sigiuentes opciones:
o Autoconsumo
o Inyección a la red (CFE)
o Exportación (A productores independientes)
Tarifas por Sectores
Fuente: GTZ
• En la gráfica se pueden observar las diferentes tarifas para diferentes sectores.
• En los sectores Industria y Servicios influyen factores como la demanda contratada y el tipo de conexión, ya sea en baja, media o alta tensión.
Tarifas de alto consumo DAC – Paridad con la red
• Ya es muy rentable para propietarios invertir en energía solar.
• Se observa, para este tipo de tarifa, un periodo de amortización promedio de 5 años.
Contratos de interconexión con la CFE
Modo de operación del Banco de Energía
Principio de funcionamiento:
“Cuando la diferencia sea negativa, se considerará como un crédito a favor del Generador que podrá ser compensado dentro del periodo de 12 meses siguientes. De no efectuarse la compensación en ese periodo, el crédito será cancelado y el Generador renuncia a cualquier pago por este concepto.”
Medidor Bidireccional
• Es un dispositivo de medida electrónico para medición bidireccional, programable para diferentes tarifas (horario, estaciones, etc).
• En cuanto a la interconexión FV, hay que destacar que permite leer paralelamente la energía suministrada por el Suministrador y la inyectada a la red por el Generador.
Documentos importantes para entender el mercado mexicanos
• Reglamento de la ley para el aprovechamiento de energías renovables
• Ley para el aprovechamiento de energías renovables
• Solicitud para la conexión
• Contrato para Interconexión a pequeña escala
• Especificaciones técnicas mediana escala
• Contrato para interconexión a mediana escala
Fuente: http://www.cfe.gob.mx/sustentabilidad/energiarenovable/Paginas/default.aspx
5. Inversión y amortización: Viabilidad
Análisis aplicado
IngresosCostos
Factores mas influyentes en FV
Costo total del proyecto
Rendimiento de la instalación (KWh inyectados a la red)
Costo de Capital (Costo Oportunidad, tasa de descuento y rendimiento)
% Inversión Privada Vs. Crédito
Costo recibo de luz (Caso Net Metering)
Tarifas eléctricas (Sistemas FIT)
Organismos que financian los proyectos a bajas tasas de interés
Aumento anual del precios del KWh (Caso Net Metering)
SUBSIDIOS DEL GOBIERNO: Compromiso con el cambio climático
Deducible de impuestos?
Porque es cada vez mas interesante invertir en energía solar? Comportamiento del Wp
(Módulos FV)
• En 1980 el costo del Watt rondeaba los 22 USD/Wp
• En 2009 se encontraba en 3 USD/Wp. Hoy en día el Wp se encuentra por debajo de 1 dolar Curva de aprendizaje: Relación: costo unit-Prod. Acumulada.
Análisis de amortización – Proyecto 6 KWpInversión 18,000 USD – 241,000 Pesos
Pagos Anuales: Aprox: 4,300 USDAmortización en el año 5
Total Ganancia: 109. 065 USD
VPN: 28,732 USD
Análisis de amortización – Proyecto 6 KWpInversión 18,000 USD – 241,000 Pesos
Cuando una energía alternativa fuente puede generar electricidad a un coste normalizado que es menos o igual al precio de compra de energía de la red eléctrica.
GRID PARITY
GRID PARITY• Es un punto importante en el desarrollo de nuevas fuentes de energía• Posibilita el desarrollo generalizado sin subvenciones o ayudas públicas• El término se usa más comúnmente en particular las fuentes de energía
solar y energía eólica• El salto en la generación de estas formas de energía se realizará al
llegar a la paridad de red
Incentivos, Obstaculos, Estrategia
Incentivos para el desarrollo de la FV
Reducción de emisiones
No dependencia de subida de tarifas
Imagen ECOfriendly
Ganancia económica durante 20 años – Inversión Inteligente
Generación de empleo – Actualmente: Mas de 100,000 compañías
Ingresos solamente en Alemania por 75 Billones de Euro hasta 2030
Obstáculos a vencer para el desarrollo de la FV
FINANCIERAS: Monto de Inversión alto.
LEGALES, REGULATORIAS Y NORMATIVAS
TÉCNICAS
FALTA DE INFORMACIÓN: Caso CFE en México. Info dada por fabricantes, Incertidumbre técnica. Desconocimiento acerca de recursos no renovables. Desinformación ente regulador eléctrico.
Mentalidades
6. Limitaciones
Estrategia para Colombia: tomando los buenos ejemplos
Conclusiones
Colombia tiene un alto potencial para el desarrollo de la energía solar como medio de generación.
Debemos tomar lo positivo de cada mercado ya desarrollado actualmente y no caer en los mismos errores como en muchos sectores desarrollados de forma tardía en nuestro país.
México es un mercado en una fase importante de desarrollo 45-50 MW de potencia instalada.
Es necesario promover la Energía Renovable en todos los sectores y actuar de forma conjunta.
Plantearse metas fijas para la transición energética
Es difícil afrontar un cambio?