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Energia sostenible para el Archipiélago de San Andrés y Providencia Entidad encargada: Universität Freiburg Institut für Forst- und Umweltpolitik Director:

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Presentación del tema: "Energia sostenible para el Archipiélago de San Andrés y Providencia Entidad encargada: Universität Freiburg Institut für Forst- und Umweltpolitik Director:"— 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. Gestión: 3 Empresas encargadas: CORELCA, SOPESA, APL. Contexto legal: Fin de contratos (PPA) con estas empresas: Contexto legal: Fin de contratos (PPA) con estas empresas: 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). 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 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%. Eficiencia: Generación: 35 %; Sistema total (Generación, transmisión, distribución): < 20%. Costos reales de generación (calculados sin subsidios): mas de 450 Pesos/kWh 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). 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. 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). 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. Problema: Sobreexplotación de los acuíferos, mala calidad del agua. Déficit de agua dulce: 6000 – 8000 m³/día, Cobertura agua potable: 30%. 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). 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. 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. 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. 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). Gestión: 2 empresas encargadas: UAESP (botadero), Trash Busters (recolección de basuras). Tamaño producción: Entre 80 – 120 toneladas diarias. Tamaño producción: Entre 80 – 120 toneladas diarias. Tamaño botadero: 300,000 m³, fin de capacidad: Tamaño botadero: 300,000 m³, fin de capacidad: Costos anuales: 1,836 millones Pesos/año (Trash Busters: 1,740 millones Pesos/ano, UAESP: 96 millones Pesos/ año). 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: 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. 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. 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 Generación Transmisión y Distribución Transmisión y Distribución Consumo Consumo

10 Cogeneración CHP Cogeneración: Producción simultanea de dos o mas tipos de energía útil a partir de una fuente 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 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. 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 Motores reciprocantes con sistema de recuperación de calor Costo instalado: Entre 1000 y 1600 U$/kW Costo instalado: Entre 1000 y 1600 U$/kW Operación y mantenimiento $0.015/kWh Operación y mantenimiento $0.015/kWh Combustible: Diesel Combustible: Diesel Vida útil: 20 años Vida útil: 20 años

12 Costo total instalado

13 Opción 1 Cogeneración Motor reciprocante con caldereta de recuperación Motor reciprocante con caldereta de recuperación Valores típicos de la relación potencia/ agua Valores típicos de la relación potencia/ agua 1,3 - 2,8 MW/10 3 m 3 /d o 760 – 350 m 3 /d/MW Para plantas de 10MW cerca de 2 MW/10 3 m 3 /d Para plantas de 10MW cerca de 2 MW/10 3 m 3 /d Combustible ahorrado cerca del 30% del total para los dos procesos separados Combustible ahorrado cerca del 30% del total para los dos procesos separados Valores típicos de la tasa de calor Valores típicos de la tasa de calor 1.6 – 1.9 MWt / MWe Costos de O & M 43U$/kW fijo y variable $/kWh Costos de O & M 43U$/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. 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: Costos de Planta: Motores con sistema de cogeneración Motores con sistema de cogeneración Costo de capital: $1200 – 1800 EURO/kWe sin unidad de desalinización Costo de capital: $1200 – 1800 EURO/kWe sin unidad de desalinización Combustible: Gas natural Combustible: Gas natural Vida útil : 25 años Vida útil : 25 años

15 Costos de Opción 2

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

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

18 Recurso eólico en San Andrés

19 Resumen costos Generación

20 Tecnología de Desalinización MED: Evaporación Multiefecto MED: Evaporación Multiefecto Costo de capital entre 800 y 1500 $/m3/d Costo de capital entre 800 y 1500 $/m3/d Vida útil: 25 años Vida útil: 25 años Costo total entre 0.8 y 1.3 $/m3 Costo total entre 0.8 y 1.3 $/m3 Relación de economía RE = 12 kg agua/kg de vapor 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. 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 Dos escenarios El escenario mínimo representa una solución para mejorar la situación actual a corto plazo con inversiones mínimas. 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. El escenario optimo representa una solución a largo plazo, integral y sostenible.

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24 Descripción de la Turbina Eólica Componentes 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 del recurso Evaluación Medioambiental Evaluación Medioambiental Marco regulatorio Marco regulatorio Diseño Diseño Construcción Construcción –Vías –Línea de Transmisión –Subestaciones Photo Credit: Warren Gretz/NREL Pix Photo Credit: GPCo Inc. Installing a 40-m Meteorological Mast, Quebec, Canada Substation, California, USA

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 Parque eólico –$1,400/kW instalado –O&M: $0.01/kWh –Costo Unitario: $0.07-$0.09/kWh Mantenimiento reemplazo de 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. 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 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 funci ón Nume ro Motor Año de instalac ión Producci ón de Energ ía Capacidad A2 MB % 2*10 MW = 20 MW B6 EMD L % 6*2,86 MW = 17 MW C8 EMD 16/ % 8*2,25 MW = 18 MW Total55 MW Energía producida en el año 2004: 159 GWh Combustible: 10.7 millones de galones

37 Equipo de generación en Providencia UnidadMotor Año de instalación Producción de energía Capacidad 1 EMD 1990 (Repowered 1.0MW, 2001) 2,65 %745 kW 2 EMD ,35 %1400 kW 3 CUMMINS %750 kW Total2.85 MW Energía producida en el año 2004: 7.9 GWh Combustible gal

38 Estructura de los Usuarios en SA ClasificaciónNúmeroParticipación RESIDENCIAL % INDUSTRIAL % COMERCIAL % OFICIAL % ESPECIAL % PROVISIONAL % A.PUBLICO % TOTAL %

39 Estructura del Consumo en SA ClasificaciónNúmeroParticipación KWh% RESIDENCIAL37,333, % INDUSTRIAL30,867, % COMERCIAL22,949, % OFICIAL10,976, % ESPECIAL879, % PROVISIONAL88, % A.PUBLICO3,209, % TOTAL 106,305, %

40 Consumo anual por conexión en San Andrés y Providencia ClasificaciónConsumo anual KWh/conexion RESIDENCIAL3, INDUSTRIAL262, COMERCIAL12, OFICIAL40, ESPECIAL12, PROVISIONAL7, Promedio 7, Clasificación Consumo anual KWh/conexion RESIDENCIAL2, INDUSTRIAL20, COMERCIAL4, OFICIAL10, ESPECIAL1, Promedio 3,274.98

41 Opción 5: Aprovechamiento del Gas del basurero Características del relleno Características del relleno Año de apertura:1988 Año de apertura:1988 Año de cierre:2010 Año de cierre:2010 Basuras en el lugar: 250,000 tons, en 2005 Basuras en el lugar: 250,000 tons, en 2005 Ritmo de deposición de basuras: 35,000 tons por año, desde el año actual Ritmo de deposición de basuras: 35,000 tons por año, desde el año actual Generación y recolección del Gas Generación y recolección del Gas Generacion de gas durante el proyecto: 2005 to 2020: Generacion de gas durante el proyecto: 2005 to 2020: Promedio anual: 37 mmcf/año de metano Promedio anual: 37 mmcf/año de metano 75 mmcf/año de landfillgas 75 mmcf/año de landfillgas Maximo: 48 mmcf/año de metano Maximo: 48 mmcf/año de metano 96 mmcf/año de landfillgas 96 mmcf/año de landfillgas Gas Collection Efficiency:85 percent Gas Collection Efficiency:85 percent

42 Gas del Relleno Sanitario Capacidad de la Planta: 289 kW Capacidad de la Planta: 289 kW Precio Promedio de electricidad : $ por kWh 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 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 Mejoramiento de las redes de distribución Reclasificación de estratos Reclasificación de estratos Medidores en todas las viviendas Medidores en todas las viviendas Completar el circuito de transmisión redundante por la vía aeropuerto Completar el circuito de transmisión redundante por la vía aeropuerto

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

45 Opción 5: Aprovechamiento del Gas del basurero Características del relleno Características del relleno Año de apertura:1988 Año de apertura:1988 Año de cierre:2010 Año de cierre:2010 Basuras en el lugar: 250,000 tons, en 2005 Basuras en el lugar: 250,000 tons, en 2005 Ritmo de deposición de basuras: 35,000 tons por año, desde el año actual Ritmo de deposición de basuras: 35,000 tons por año, desde el año actual Generación y recolección del Gas Generación y recolección del Gas Generacion de gas desde 1988 a 2040: Generacion de gas desde 1988 a 2040: Promedio anual: 25 mmcf/año de metano Promedio anual: 25 mmcf/año de metano 50 mmcf/año de landfillgas 50 mmcf/año de landfillgas Maximo: 48 mmcf/año de metano Maximo: 48 mmcf/año de metano 96 mmcf/año de landfillgas 96 mmcf/año de landfillgas Generacion de gas durante el proyecto: 2005 to 2020: Generacion de gas durante el proyecto: 2005 to 2020: Promedio anual: 37 mmcf/año de metano Promedio anual: 37 mmcf/año de metano 75 mmcf/año de landfillgas 75 mmcf/año de landfillgas Maximo: 48 mmcf/año de metano Maximo: 48 mmcf/año de metano 96 mmcf/año de landfillgas 96 mmcf/año de landfillgas Gas Collection Efficiency:85 percent Gas Collection Efficiency:85 percent


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