Energia sostenible para el Archipiélago de San Andrés y Providencia

Presentación del tema: "Energia sostenible para el Archipiélago de San Andrés y Providencia"— Transcripción de la presentación:

1 Energia sostenible para el Archipiélago de San Andrés y Providencia
Entidad encargada: Universität Freiburg Institut für Forst- und Umweltpolitik Director: Prof. Dr. Dr. h.c. Hans Essmann, Freiburg Investigador Principal: Dr. Ulf Haerdter, Freiburg Investigador y Consultor: Prof. Fabio Gonzalez, Bogotá Investigadora y Consultora: Dr. June Marie Mow, San Andrés y Bogotá

2 Situación Actual Suministro de Energía I:
Gestión: 3 Empresas encargadas: CORELCA, SOPESA, APL. Contexto legal: Fin de contratos (PPA) con estas empresas: 2010. Contexto técnico: 80% de la demanda esta suministrado por 2 motores diesel de 10 MW de capacidad cada una. Al terminar los contratos en el año 2010 se deberan reemplazar las dos máquinas (20 MW) dado que estarán al final de su vida útil (mas de 20 años). Demanda total año GWh, 10.7 Millones de galones de diesel

3 Situación Actual Suministro de Energía II:
Eficiencia: Generación: 35 %; Sistema total (Generación, transmisión, distribución): < 20%. Costos reales de generación (calculados sin subsidios): mas de 450 Pesos/kWh Gastos del Gobierno Colombiano: al menos 180 Pesos/kWh (= millones de Pesos/año). Contaminación atmosférica con las emisiones de gases efecto de invernadero por la baja eficiencia y el consumo de combustible diesel.

4 Situación Actual Suministro de Agua I:
Gestión: 1 empresa encargada del acueducto y el alcantarillado: Unidad Administrativa Especial de Servicios Públicos (UAESP). Problema: Sobreexplotación de los acuíferos, mala calidad del agua. Déficit de agua dulce: 6000 – 8000 m³/día, Cobertura agua potable: 30%.

5 Situación Actual Suministro de Agua II:
Plan: Contrato con un operador especializado privado para el servicio de acueducto y alcantarillado para los próximos 15 años. Este contrato incluye la obligación de poner en marcha nuevamente la vieja planta desalinizadora (eficiencia: 10 kWh/m³) o instalar una nueva planta desalinizadora (eficiencia: 5 – 8 kWh/m³). Demanda de energía calculada para una producción de agua desalinizada de 6000 m³/día: Entre 21.9 GWh/año (sistema viejo) y 13.1 GWh/año (sistema nuevo).

6 Situación Actual Suministro de Agua III:
Contexto técnico: Ambos sistemas son sistemas de Osmosis Inversa y trabajan solamente con electricidad. Además ambos sistemas necesitan sustancias químicas para el tratamiento del agua y cambio periódico de las membranas. Costos de producción de agua desalinizada: Poniendo en marcha el sistema viejo: Entre 5000 y 6000 $/m³. Instalando un nuevo sistema: Entre 3000 y 4000 $/m³. Pérdidas promedio del Gobierno Colombiano con el suministro de energía adicional para la planta desalinizadora: Entre 3,942 millones de Pesos/año con el sistema viejo y 2,365 millones de Pesos/año con sistema el nuevo. El 70% del costo de producción de cada metro cúbico es debido a la energía eléctrica utilizada.

7 Situación Actual Basuras:
Gestión: 2 empresas encargadas: UAESP (botadero), Trash Busters (recolección de basuras). Tamaño producción: Entre 80 – 120 toneladas diarias. Tamaño botadero: 300,000 m³, fin de capacidad: 2006. Costos anuales: 1,836 millones Pesos/año (Trash Busters: 1,740 millones Pesos/ano, UAESP: 96 millones Pesos/ año).

8 Conclusión La planificación y el manejo de los sectores energía, agua y basuras hasta ahora ha sido parcial, ineficiente y costoso. En el plazo de los próximos años se deben realizar tres inversiones: Reemplazar al menos 20 MW de potencia en la planta electrificadora Punta Evans, poner en marcha una planta desalinizadora y poner en marcha una planta de eliminación de residuos. Con esta situación solo quedan 2 opciones generales: Seguir con el sistema actual con inversiones e instalaciones parciales en los diferentes sectores energía, agua y basura sin que estos sistemas se amorticen. Procurar un sistema integral en que se maneje simultáneamente energía, agua y basura aprovechando sinergias entre los tres sectores. Es obvio que la inversión en un sistema integral resulta más económica que la suma de las tres inversiones parciales. Este caso ofrece la oportunidad de implementar una solución integral que cumpla las condiciones de sostenibilidad ambiental a largo plazo, eficiencia y economía.

9 Opciones Energéticas Sostenibles
Generación Transmisión y Distribución Consumo

10 Cogeneración CHP Cogeneración: Producción simultanea de dos o mas tipos de energía útil a partir de una fuente Uso del calor residual del equipo de generación de energía eléctrica

11 Opciones en Generación
Opción 1: Sustitución de 2 de los actuales motores de 10 MW en la Planta de Punta Evans por nuevos más eficientes con diesel y con sistema de cogeneración para desalinizar agua. Motores reciprocantes con sistema de recuperación de calor Costo instalado: Entre 1000 y 1600 U$/kW Operación y mantenimiento $0.015/kWh Combustible: Diesel Vida útil: 20 años

12 Costo total instalado

13 Opción 1 Cogeneración Motor reciprocante con caldereta de recuperación
Valores típicos de la relación potencia/ agua 1,3 - 2,8 MW/103 m3/d o 760 – 350 m3/d/MW Para plantas de 10MW cerca de 2 MW/103 m3/d Combustible ahorrado cerca del 30% del total para los dos procesos separados Valores típicos de la tasa de calor 1.6 – 1.9 MWt / MWe Costos de O & M 43U$/kW fijo y variable $/kWh

14 Opción 2 Cogeneración con Gas Natural
Opción 2: Sustitución de 2 de los actuales motores de 10 MW en la Planta de Punta Evans por motores reciprocantes / turbinas a GNC (Gas Natural Comprimido suministrado por PROMIGAS), con sistema de cogeneración para desalinizar agua. Costos de Planta: Motores con sistema de cogeneración Costo de capital: $1200 – 1800 EURO/kWe sin unidad de desalinización Combustible: Gas natural Vida útil : 25 años

15 Costos de Opción 2

16 Utility-Scale Turbine
Opción 3: Energía Eólica Clean Energy Project Analysis Course Utility-Scale Turbine Photo Credit: Nordex AG

17 Energía Eólica en San Andrés
Recurso en SA y en Providencia similares aprox. 350 W/m2 a 10 metros y 500 a 600 W/m2 a 50 metros de altura Prediseño indica un potencial entre 6 y 10 MW de acuerdo con la altura de la torres Localizadas al sur de la isla en una longitud de 1.2 km $ /kWh Providencia 2 a 3 MW

18 Recurso eólico en San Andrés

19 Resumen costos Generación

20 Tecnología de Desalinización
MED: Evaporación Multiefecto Costo de capital entre 800 y 1500 $/m3/d Vida útil: 25 años Costo total entre 0.8 y 1.3 $/m3 Relación de economía RE = 12 kg agua/kg de vapor

21 Costos del agua desalinización

22 Recomendaciones Para conseguir los objetivos generales del desarrollo sostenible para el Archipiélago de San Andrés y Providencia se tienen que cambiar en general los patrones de producción y de consumo de energía y se tienen que mejorar las condiciones de transmisión y distribución de la energía eléctrica; (reducción o eliminación de pérdidas negras) para conseguir un uso más racional y eficiente de la energía. Dos escenarios El escenario mínimo representa una solución para mejorar la situación actual a corto plazo con inversiones mínimas. El escenario optimo representa una solución a largo plazo, integral y sostenible.

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24 Descripción de la Turbina Eólica
Componentes Rotor Caja de cambios Torre Cimientos Controles Generador Schematic of a Horizontal Axis Wind Turbine

25 Elementos de un proyecto eólico
Evaluación del recurso Evaluación Medioambiental Marco regulatorio Diseño Construcción Vías Línea de Transmisión Subestaciones Installing a 40-m Meteorological Mast, Quebec, Canada Photo Credit: GPCo Inc. Substation, California, USA Photo Credit: Warren Gretz/NREL Pix

26 Recurso San Andrés V= 6.5 m/s a 10 metros
V = 8.8 m/s a 50 metros (promedio anual)

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28 Energía eólica Costos Parque eólico $1,400/kW instalado O&M: $0.01/kWh
Costo Unitario: $0.07-$0.09/kWh Mantenimiento reemplazo de Aspas Caja de cambios

29 Opción 4: CHCP Trigeneración en los hoteles y otros
Trigeneración como su nombre lo indica se refiere a la producción simultánea de tres tipos de energía útil. Calor, energía eléctrica y agua enfriada para aire acondicionado. Al proceso de cogeneración se le adicionan sistemas de absorción que utilizan el calor residual para la producción de agua fría usada en el aire acondicionado

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31 Pérdidas Pérdidas técnicas : 3%

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33 Curva de carga máxima

34 Curva de carga mínima

35 Tarifa de venta de Corelca a APL = $ 168.6/kWh
pérdida = $105 por cada kWh mas $82 de combustible Pérdida total país = millones

36 Equipo de generación en San Andrés
Bloque de función Numero Motor Año de instalación Producción de Energía Capacidad A 2 MB 430 1990 78 % 2*10 MW = 20 MW B 6 EMD L16-710 1997 21 % 6*2,86 MW = 17 MW C 8 EMD 16/20 645 1985 1 % 8*2,25 MW = 18 MW Total 55 MW Energía producida en el año 2004: 159 GWh Combustible: 10.7 millones de galones

37 Equipo de generación en Providencia
Unidad Motor Año de instalación Producción de energía Capacidad 1 EMD 1990 (Repowered 1.0MW, 2001) 2,65 % 745 kW 2 1998 95,35 % 1400 kW 3 CUMMINS 2 % 750 kW Total 2.85 MW Energía producida en el año 2004: 7.9 GWh Combustible gal

38 Estructura de los Usuarios en SA
Clasificación Número Participación RESIDENCIAL 11.612 84.37% INDUSTRIAL 94 0.68% COMERCIAL 1.776 12.90% OFICIAL 218 1.58% ESPECIAL 51 0.37% PROVISIONAL 11 0.01% A.PUBLICO 1 TOTAL 13.763 100%

39 Estructura del Consumo en SA
Clasificación Número Participación KWh % RESIDENCIAL 37,333,776 35.10% INDUSTRIAL 30,867,660 29.00% COMERCIAL 22,949,832 21.50% OFICIAL 10,976,124 10.30% ESPECIAL 879,360 0.80% PROVISIONAL 88,788 0.08% A.PUBLICO 3,209,556 3.00% TOTAL 106,305,096 100.00%

40 Consumo anual por conexión en San Andrés y Providencia
Clasificación Consumo anual KWh/conexion RESIDENCIAL 3,014.07 INDUSTRIAL 262,574.08 COMERCIAL 12,043.65 OFICIAL 40,536.93 ESPECIAL 12,019.24 PROVISIONAL 7,740.18 Promedio 7,146.94 Clasificación Consumo anual KWh/conexion RESIDENCIAL 2,352.58 INDUSTRIAL 20,383.20 COMERCIAL 4,802.31 OFICIAL 10,944.00 ESPECIAL 1,745.33 Promedio 3,274.98

41 Opción 5: Aprovechamiento del Gas del basurero
Características del relleno Año de apertura: Año de cierre: Basuras en el lugar: 250,000 tons, en 2005 Ritmo de deposición de basuras: 35,000 tons por año, desde el año actual Generación y recolección del Gas Generacion de gas durante el proyecto: to 2020: Promedio anual: 37 mmcf/año de metano 75 mmcf/año de landfillgas Maximo: 48 mmcf/año de metano 96 mmcf/año de landfillgas Gas Collection Efficiency: 85 percent

42 Gas del Relleno Sanitario
Capacidad de la Planta: 289 kW Precio Promedio de electricidad : $ por kWh También se puede pensar en utilizar el gas del relleno sanitario como combustible para la planta de incineración recomendada por el estudio de Karlsruhe

43 Opciones en Distribución/Transmisión
Mejoramiento de las redes de distribución Reclasificación de estratos Medidores en todas las viviendas Completar el circuito de transmisión redundante por la vía aeropuerto

44 Opciones del lado del consumo
Bombillos eficientes en toda la isla Mejoramiento de los aislamientos térmicos en viviendas, comercio y edificios públicos Calentamiento de agua solar para hoteles, hospitales, restaurantes Diseño bioclimático de viviendas, edificio DIMAR, Green Hotels

45 Opción 5: Aprovechamiento del Gas del basurero
Características del relleno Año de apertura: 1988 Año de cierre: Basuras en el lugar: 250,000 tons, en 2005 Ritmo de deposición de basuras: 35,000 tons por año, desde el año actual Generación y recolección del Gas Generacion de gas desde 1988 a 2040: Promedio anual: 25 mmcf/año de metano 50 mmcf/año de landfillgas Maximo: 48 mmcf/año de metano 96 mmcf/año de landfillgas Generacion de gas durante el proyecto: to 2020: Promedio anual: 37 mmcf/año de metano 75 mmcf/año de landfillgas Gas Collection Efficiency: 85 percent