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Retos adaptativos de la transición energética en Colombia

Figura 1. Sistema Eléctrico en Colombia Figura 1. Sistema Eléctrico en Colombia Fuente: http://upme.gov.co

RESUMEN
Este artículo trata sobre los retos adaptativos para la transición energética en Colombia, los cuales son difíciles de definir dados los cambios de perspectivas que estos requieren. Se presenta una metodología basada en escenarios para la transición energética y se indican los retos adaptativos que incluyen: optimización de los recursos energéticos, adaptación de mercados, descarbonización de la matriz energética, participación social más activa y transformación digital. Con estas premisas, los resultados esperados para el año 2050 incorporarían aproximadamente un 18% en FNCER (fuentes no convencionales de energía renovable) en la matriz de energía eléctrica primaria. Los sectores energéticos en Colombia están trabajando en ese sentido y han apostado a subastas para los operadores, a fin de llevar a cabo estos retos adaptativos.

INTRODUCCIÓN

Los retos adaptativos involucran a las personas, requieren soluciones creativas e innovadoras con acciones y cambios de perspectiva, así como una planificación detallada de los proyectos [1]. Colombia tiene una oferta de matriz energética primaria, donde el 70% de la energía proviene de la hidroelectricidad, 28% de las termoeléctricas (petróleo y gas), apenas un 2% de otras fuentes de energías renovables, con ventajas importantes en la baja emisión de gases efecto invernadero (GEI) y sistemas con altos estándares de eficiencia energética para generación y transmisión de energía. Sin embargo, la transición energética es inevitable dadas las reglamentaciones medioambientales, los fenómenos de cambio climático, aspectos tecnológicos, leyes emitidas por la Unidad de Planeación Minero Energética (UPME) y la Comisión de Regulación de Energía y Gas (CREG). El país debe trabajar las tendencias del sector con modelos de negocios disruptivos, donde la energía solar, eólica, geotérmica, fotovoltaica, biomasa, etc., hagan parte de la oferta de contratación de energía eléctrica renovable a largo plazo [2].

Figura 2. Matriz de oferta de energía

Sin embargo, es un reto que implica optimizar los recursos energéticos, realizar adaptación de mercados, descarbonización de la matriz energética, participación social más activa y transformaciones digitales con soluciones innovadoras hacia cambios adaptativos en los sistemas de generación, transmisión, subtransmisión, distribución y gas del sistema eléctrico interconectado (SEI) que incluya además, zonas no interconectadas (ZNI).

Esto conlleva a revisar los pronósticos de demanda con escenarios de desarrollo energético, lo que permite plantear dentro de ese contexto el siguiente interrogante, ¿Tiene Colombia una política de transición energética que modifique la matriz actual, que permita transitar en estos retos adaptativos? A continuación en la figura 1 se muestra la matriz de oferta de energía.
Colombia tiene una de las matrices de generación eléctrica más limpias del mundo. A diciembre de 2018, la capacidad instalada de generación en el Sistema Interconectado Nacional fue de 17.312 Mega-watts (MW). De esta capacidad instalada, el 68,4% correspondió a generación hidráulica, casi el 30% a generación térmica (13,3% con Gas Natural, 7,8% con combustibles líquidos y 9,5% con carbón) y aproximadamente el 1% con Fuentes No Convencionales de Energía Renovable (FNCER) (eólica, solar, y biomasa).

Con base en esta premisa y tomando las declaraciones del Ing. Germán Corredor, director ejecutivo de la Asociación de Energías Renovables en Colombia, (SER Colombia) que dice: “Las fuentes renovables inician un camino de aprendizaje y confianza de la demanda, a partir de definir una cantidad de energía a subastar por parte del Ministerio de Minas y Energía quedando el panorama despejado para que el país pueda llegar al 2030 con más del 15% en la matriz de generación para las fuentes renovables”[3].

DESARROLLO

La transición energética en Colombia debe evaluar los siguientes escenarios partiendo de un escenario base (UPME) [4].

Escenario Base:
• Crecimiento anual de la economía de 4,6% constante desde el año 2014 hasta el año 2030, y del 3,5% del año 2031 al año 2050, de la demanda de energía eléctrica a una tasa del 2% promedio anual, del gas natural a una tasa de 2,98% para los sectores de consumo final y 2,6% para los procesos de transformación.
• Crecimiento de la demanda de energía en el sector transporte en función del parque automotor y de los viajes realizados en los principales centros urbanos del país. Penetración del gas natural en el segmento de transporte de carga.

La hidroelectricidad perderá participación en beneficio del petróleo y el gas natural, pero con presencia importante de las energías renovables.

Escenario tecnológico 1 (T1): el mismo parte del escenario base, suponiendo un mayor consumo de gas natural y de energía eléctrica en detrimento de uso de energéticos tradicionales y del carbón mineral, lo anterior con el fin de disminuir emisiones de GEI y buscar mayor eficiencia en procesos industriales.

Escenario tecnológico 2 (T2): este parte del escenario tecnológico 1 (T1), suponiendo que la firma del acuerdo de paz conlleva a un mayor crecimiento económico y a la aplicación de políticas para el impulso de las Fuentes No Convencionales de Energía, apostando a un mayor desarrollo rural y aumento de la biomasa en la matriz energética.

Escenario Mundo Eléctrico: este parte del escenario base y supone que el energético principal es la electricidad, por lo que se reemplaza en todos los sectores donde es posible hacerlo técnicamente. Para el suministro se plantean dos posibilidades: Fuentes Convencionales y Fuentes No convencionales. En este escenario, como es lógico, el resultado es un fuerte incremento de la electricidad que cambia drásticamente la matriz energética al que¬dar muy reducido el uso del diésel y la gasolina debido a la sustitución en el transporte por vehículos eléctricos. Si se impulsa esta política, Colombia logra mayor eficiencia energética. Se requeriría un 18,5% menos de energía para atender el crecimiento económico del país en el año 2050. La tendencia es ir hacia este escenario de la mano con la manufactura 4.0.

Escenario Eficiencia Energética (EE): este parte del escenario base, suponiendo metas de aumento de la eficiencia en procesos agrícolas e industriales (25% al año 2039 y 30% al año 2050), así como en procesos de cocción y calentamiento de agua en el sector residencial; también presenta penetración de energía solar (0,6%) y eólica (2%) en los procesos de transformación. Este escenario reduce el consumo de energía aunque en menor proporción (10%), sería lo más deseable para el país si se quiere hacer una transición energética hacia una producción y consumo más limpio y sostenible de la energía.

RETOS ADAPTATIVOS DE LA TRANSICIÓN ENERGÉTICA

Las condiciones globales en materia ambiental y de desarrollo tecnológico han conducido a muchos gobiernos nacionales a plantear con seriedad la transición energética hacia fuentes limpias de energía. Pero las discusiones que se vienen dando sobre esta política van mucho más allá. Se plantea la necesidad de transformar los hábitos de consumo de la humanidad, eliminando los consumos superfluos y haciendo más eficientes las actividades cotidianas. Cambios del estilo de vida, de las maneras de producción, y de los patrones de consumo que den prioridad al cuida¬do de los bienes comunes y armonía con la naturaleza: el agua, el aire, el sol, el viento, la tierra, la fauna, la flora y la sociedad de manera integral. La transición implica un cambio en el modelo energético mundial, una descarbonización de la matriz energética.

Desde América del Sur se oyen voces que reclaman al Norte la deuda ambiental, lo cual implica que quienes han producido el desastre actual paguen a los países que no han sido responsables de la debacle. Múltiples estudios también han identificado que los países que no han contribuido a causar el problema ambiental son los más vulnerables y expuestos a sus consecuencias, por eso urge preparase y adaptarse. En ese orden de ideas, deben considerarse los siguientes retos adaptativos:

• Optimización de recursos energéticos: debe haber incentivos para los proveedores al igual que los usuarios finales, mejorar las tecnologías convirtiendo a las ciudades en Smart Cities, cambiar los materiales de fabricación, emplear sistemas ahorradores y almacenadores de energía.
• Adaptación de mercados: el consumidor final es el mismo proveedor de su energía. Hay un cambio importante en la demanda y precios que se cotizan diariamente.
• Descarbonización de la matriz energética: incremento del uso y almacenamiento de energías renovables, lo cual cambia la matriz de energía primaria y disminuye significativamente las emisiones de gases efecto invernadero.
• Participación social más activa: las comunidades se incorporan en los proyectos de crecimiento y cambio, entendiendo las ventajas a corto, mediano y largo plazo. Hay respeto hacia las culturas indígenas ancestrales que son las dueñas originarias de territorios despoblados.
• Transformación digital: la manufactura 4.0, IoT (internet de las cosas), la realidad virtual y aumentada, Big Data son tendencias irreversibles para la transición energética.


VENTAJAS DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA

Para motivar el uso eficiente de la energía y abrir posibilidades en la diversificación de generación de la misma, en 2014 se expidió la Ley 1715, cuyo objetivo era promover el desarrollo y la utilización de las fuentes no convencionales, principalmente aquellas de carácter renovable, como vehículo para el desarrollo sostenible, la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero y la seguridad del abastecimiento energético. A través de esta norma, el gobierno estableció incentivos tributarios y arancelarios. Por ejemplo, contempla una exención del IVA para los equipos, maquinaria y servicios nacionales o importados que se destinen a la producción y utilización de energía a partir de las fuentes no convencionales. En lo referente a incentivos arancelarios, la Ley establece que las personas naturales o jurídicas gozarán de exención del pago de aranceles de importación para maquinaria, equipos, materiales e insumos destinados a fuentes de energía no convencionales [5]

CÓMO MANEJAR LA CAPACIDAD Y DEMANDA PRECIOS DEL MERCADO EN EL PROCESO DE TRANSICIÓN ENERGÉTICA

Colombia cuenta con plantas de generación hidráulica, térmica y eólica, tanto a gran escala como a pequeña. Geográficamente, las plantas de generación eléctrica del sistema interconectado eléctrico (SIE) se encuentran concentradas en la región noroeste y centro del país, obedeciendo a la disponibilidad de los recursos energéticos primarios y a la localización de la demanda. Hay una capacidad de generación total de 17.359 MW por tipo de generación entre las despachadas centralmente (hidráulicas 10896 y térmicas 5102 con capacidad neta efectiva) y no despachadas centralmente (autogenerador 50.64, cogenerador 149, eólica 18.42, hidráulica 868.27, térmica 184.76 con capacidad neta efectiva), mientras que las pequeñas centrales tienen una capacidad efectiva neta de 1064.95 [6].

El despacho es la programación de la generación para cubrir la demanda esperada, de tal forma que para cada hora se utilicen los recursos de menor precio, cumpliendo con las condiciones límites que tiene el sistema como son los requisitos de reserva rodante, las inflexibilidades y las restricciones. En la figura 2 se muestran los indicadores de consumo.

Figura 3. Indicadores de consumo.

PRONÓSTICO DE LA DEMANDA EN COLOMBIA

La proyección de demanda de energía eléctrica y potencia máxima es realizada por la Unidad de Planeación Minero Energética (UPME), teniendo en cuenta que cuando el precio de bolsa supera el precio de escasez, se genera una señal de que hay una situación crítica en el sistema y se activa esta norma para regular el precio al que se compra la energía. El precio de escasez se determina de acuerdo a los costos variables asociados al SIN y al precio del combustible (residual fuel No.6 1.0% sulfur fuel oil). Ver figura 3.

Figura 4. Curva agregada ofertas abril 2019
Fuente: http:// www.xm.com.co

Uno de los insumos para el cálculo del Precio Marginal de Escasez (PME) del Cargo por Confiabilidad son los costos de suministro y transporte de combustible reportados por los agentes. La auditoría estima la desviación estándar de los precios de los combustibles reportados y construye la curva de oferta agregada la cual discrimina los costos variables para diferentes tipos de combustible para cada uno de los meses auditados [7,8, 9]. La ecuación (1) indicada a continuación, representa el Costo Total de un sistema de energía renovable ajustado después de aplicar el término de curva de aprendizaje:

Ecuación (1)

CONCLUSIONES

La transición energética en Colombia debe proyectarse través de programas realizados interinstitucionalmente con empresas dedicadas al sector eléctrico, entidades de desarrollo energético y las universidades de todo el País, el apoyo de profesionales nacionales e internacionales que retroalimenten las ideas de conocimiento instalación y operación y estructuración de política energética que incluyan las fases de los retos adaptativos propuestos en este ensayo.

El mercado eléctrico Colombiano debe acabar con las restricciones que ejercen las empresas que dominan el sector eléctrico energético, así el costo de la energía renovable podrá ser económicamente viable, paralelamente a esto actividades de mejoramiento serán las encargadas para que el sector se haga fuerte en cuanto a la confianza frente los consumidores, temas como la intermitencia en servicio quedaran atrás y sistemas de almacenamiento a bajo costo llevaran cada vez más cerca al cumplimiento de los escenarios renovables planteados por la UPME.

Entre las principales ventajas de implementar energías renovables, más allá de los beneficios ambientales, se encuentra el ahorro de combustible. El camino de la transición energética es posible bajo los escenarios planteados desde el escenario base, la demanda y costos esperados, donde la creatividad e innovación sean factores clave en la planificación de los proyectos requeridos.

BIBLIOGRAFÍA

[1] Artículos y publicaciones Kreadis. Los retos técnicos y adaptativos en la planificación, junio 2017. http://organizacioneskreadis.blogspot.com/2017/06/los-retos-tecnicos-y-adaptativos-en-la.html
[2] Romo, Nilson. Colombia está preparada para la transición energética. El Heraldo, febrero, 2019. https://www.elheraldo.co/economia/colombia-esta-preparada-para-la-transicion-energetica-595033
[3] López, Alfredo. Sistema interconectado inicia tránsito a energías renovables. Portafolio, mayo, 2019. https://www.portafolio.co/economia/infraestructura/sistema-interconectado-inicia-transito-a-energias-renovables-529962
[4] Velásquez, Ray. Esquema para la transición energética en el sector eléctrico de Colombia. Maestría en Ingeniería-Sistemas Energéticos. Universidad Nacional de Colombia, Medellín, 2017. http://bdigital.unal.edu.co/58102/1/1085288499.2017.pdf
[5] Pardo, Clara. Infraestructura energértica y energía sostenible en Colombia. La República, mayo, 2015. https://www.larepublica.co/infraestructura/infraestructura-energetica-y-energia-sostenible-en-colombia-2253016
[6] Filial de la empresa ISA. Especializada en sistemas de gestión en tiempo real. http://www.xm.com.co/Paginas/Generacion/plantas.aspx
[7] Bueno, Maximiliano et al. Análisis de costos de la generación de la energía eléctrica mediante fuentes renovables en el sistema eléctrico colombiano. Revista Ingeniería y Desarrollo. Universidad del Norte. Vol. 34 n.° 2: 397-419, 2016
[8] Congreso de Colombia. (13 de mayo de 2014). Integración de energías renovables no convencionales al sistema energético nacional. [Ley 1715 de 2014]. DO: 49.150
[9] UPME, Unidad de Planeación Minero Energética. (2015b). Plan Energético Nacional Colombia: Ideario Energético 2050. Recuperado de http://www.upme.gov.co/ docs/pen/pen_idearioenergetico2050.pdf.
[10] Planas, María; Cárdenas, Juan. La matriz energética de Colombia se renueva. BID mejorando vidas. Energía para el futuro, marzo, 2019. https://blogs.iadb.org/energia/es/la-matriz-energetica-de-colombia-se-renueva/

María Gabriela Mago Ramos:

María Gabriela Mago Ramos, Dirección de Posgrados, Maestría en Ingeniería, Universidad ECCI, Bogotá, Colombia, correo: Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.

Luis Humberto Mendieta Serna:
Dirección de Posgrados, Maestría en Ingeniería, Universidad ECCI, Bogotá, Colombia, correo: Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.

Gabriel de Jesús Camargo Vargas:
Programa de Ingeniería Mecánica, Universidad Libre, Bogotá, Colombia. Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.

Sergio Noguera:
Facultad de Ingeniería, Universidad de Carabobo, Valencia, Venezuela, correo: Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.

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Modificado por última vez en Viernes, 19 Junio 2020 15:42

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