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?