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

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 2004 159 GWh, 10.7 Millones de galones de diesel

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 (=28.600 millones de Pesos/año). Contaminación atmosférica con las emisiones de gases efecto de invernadero por la baja eficiencia y el consumo de combustible diesel.

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%.

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).

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.

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).

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.

Opciones Energéticas Sostenibles Generación Transmisión y Distribución Consumo

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

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

Costo total instalado

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 0.0023 $/kWh

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

Costos de Opción 2

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

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 $ 0.07- 0.09/kWh Providencia 2 a 3 MW

Recurso eólico en San Andrés

Resumen costos Generación

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

Costos del agua desalinización

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.

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

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

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

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

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

Pérdidas Pérdidas técnicas : 3%

Curva de carga máxima

Curva de carga mínima

Tarifa de venta de Corelca a APL = $ 168.6/kWh pérdida = $105 por cada kWh mas $82 de combustible Pérdida total país =30.000 millones

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

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 596794 gal

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%

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%

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

Opción 5: Aprovechamiento del Gas del basurero Características del relleno Año de apertura: 1988 Año de cierre: 2010 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: 2005 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

Gas del Relleno Sanitario Capacidad de la Planta: 289 kW Precio Promedio de electricidad : $0.1108 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

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

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

Opción 5: Aprovechamiento del Gas del basurero Características del relleno Año de apertura: 1988 Año de cierre: 2010 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: 2005 to 2020: Promedio anual: 37 mmcf/año de metano 75 mmcf/año de landfillgas Gas Collection Efficiency: 85 percent