Analisis Local y Mundial de Tendencias en Generacion Distribuida

Análisis local y mundial de tendencias en generación distribuida

Resumen

Este artículo presenta una breve descripción del estado de la generación distribuida en Colombia y a nivel mundial, exponiendo aspectos tales como clasificación, tecnologías utilizadas para su producción, y las ventajas técnicas, económicas y medioambientales. Se plantean además las barreras que impiden su penetración en el sistema de potencia de un país. Posteriormente, se muestra una perspectiva global de la generación distribuida, algunos casos de estudio, proyectos implementados y casos de éxito en su ejecución y operación. Finalmente, se contextualiza la generación distribuida en Colombia, se ilustran los recursos potenciales con los que cuenta el país, las políticas y su impacto y, para concluir, se presenta un listado de sugerencias que promueven la implementación de estos sistemas en Colombia. Palabras claves

Generación distribuida, generación centralizada, energía eléctrica, fuentes de energía renovable, Colombia Abstract

This paper presents a brief description of the state of distributed generation in Colombia and worldwide, by setting out issues such as classification, used technologies, and technical, economic and environmental advantages. It also presents barriers to the introduction of distributed generation into the power system of a country. Furthermore, it shows an overview of distributed generation, implemented projects and some case studies in its implementation and operation. Distributed generation is finally contextualized in Colombia, illustrating potential resources of the country, the policies and their impact. To conclude, a list of suggestions to promote the implementation of these systems in Colombia is presented. Key works

Distributed generation, centralized generation, electric energy, renewable energy sources, Colombia.

Análisis local y mundial de tendencias en generación distribuida

Carlos Andrés Álvarez Álvarez Francisco Javier Serna Alzate

Análisis local y mundial de tendencias en generación distribuida

Desde tiempos remotos la humanidad se ha visto en la necesidad de contar con fuentes de energía que permitan suplir las necesidades energéticas para la producción de bienes y servicios así como la realización de actividades cotidianas. En la actualidad, suplir esta necesidad implica llevar a cabo un complejo proceso, que inicia con la generación de electricidad a partir de diversas fuentes (mediante la transformación de energía mecánica, química, térmica, entre otras, en energía eléctrica), y continúa con la transmisión y distribución de esta energía a los grandes de centros de consumo.  A lo largo de la historia, se han planteado dos filosofías para suministrar energía a los usuarios: la generación centralizada y la generación distribuida. La primera se caracteriza por tener grandes centrales generadoras, ubicadas lejos de los centros de consumo, que generan grandes bloques de potencia, que debe ser transportada a niveles de tensión muy elevados para disminuir las pérdidas hasta las ciudades (grandes centros de consumo), para luego ser distribuida entre los consumidores finales; mientras la generación distribuida se caracteriza porque las centrales generadoras se encuentran ubicadas cerca de los centros de carga y se conectan directamente a la red de distribución, de esta forma el usuario puede interactuar con las redes de interconexión eléctrica sin incurrir en los costos de transmisión. Otra característica importante de la generación distribuida es el hecho de que la producción de energía se realiza mediante un gran número de pequeñas fuentes; generalmente la potencia que generan estas fuentes se ubica en una escala de mediana a pequeña y usualmente las capacidades se encuentran entre los rangos de microgeneración (1W- 5 kW), pequeña generación (5 kW - 5 MW), mediana (5 MW - 50 MW) y grande (50 MW - 300 MW) [1]. En sus comienzos la generación eléctrica se hacía de manera distribuida mediante sistemas de vapor, gas, carbón o hidráulico, a medida que la demanda comenzó a aumentar la energía se convirtió en un insumo fundamental para la producción de bienes y servicios se dio paso a la generación de manera centralizada, la cual se consolidó como la estructura base para cumplir con la demanda exigida por los usuarios. Sin embargo, la generación distribuida es un concepto que en el contexto actual ha venido retomando fuerza, debido a factores tecnológicos,

ambientales, condiciones de mercado y regulaciones. Todos estos factores están llevando a que la generación distribuida sea una opción para suministrar la energía que los usuarios están demandando. En la figura 1 se puede apreciar un cuadro comparativo entre la generación centralizada y la generación distribuida, contrastando la verticalidad de la primera con la transversalidad y flexibilidad de la segunda.

Figura 1: Sistema centralizado vs generación distribuida Fuente: Optimal planning of distributed generation systems in distribution system:  A review, 2012

Clasificación de la generación distribuida

La generación distribuida puede clasificarse de acuerdo con varios criterios:según la tecnología utilizada, se clasifica en renovable y no renovable, aunque también puede clasificarse según la oferta del mercado, la disponibilidad y la duración del suministro de energía. Una clasificación más completa y que brinda una idea general del potencial de la generación distribuida, es la que se realiza teniendo en cuenta el uso de la energía generada. Esta clasificación se presenta a continuación:

1. Generación para soporte de la red de distribución

Es la generación que sirve como soporte a la red de distribución ante pérdidas del suministro de energía eléctrica para aquellas cargas sensibles, como lo son hospitales e industrias. De esta forma se aumenta la confiabilidad del sistema eléctrico. 2. Generación en isla

Esta clase de generación es propia de poblaciones aisladas, que se encuentran por fuera del sistema interconectado nacional, debido a obstáculos geográficos que dificultan el suministro de energía, de manera que conectarse a la red es muy costoso y se requiere de una central que genere la energía necesaria para dicha población. 3. Generación para picos de carga

El costo de la energía eléctrica varía dependiendo de la curva de demanda y la generación disponible para los diferentes periodos del día. Por tanto, este tipo de generación es usada para reducir los costos de energía en los periodos donde se presenten picos de demanda, principalmente en el sector industrial. Esto implica que la industria podría generar su propia energía en los picos de demanda donde costo del kilovatio es más caro y autoabastecer su demanda a un precio menor. 4. Generación combinada de energía térmica y eléctrica (CHP, siglas en ingles)

Este tipo de generación es un proceso de un alto nivel de eficiencia eléctrica al producirse simultáneamente energía eléctrica y energía térmica. Es ampliamente utilizado en los hospitales e industrias. 5. Generación para carga base

Este tipo de generación es continua e interconectada a la red, por medio de lo cual se puede interactuar con el sistema: suministra parte de la energía requerida y aumenta la confiabilidad, al mejorar los perfiles de voltaje y reducción de pérdidas.

Tecnologías utilizadas en la generación distribuida

En la generación distribuida se puede encontrar múltiples fuentes de energía para llevar a cabo el proceso de generación de electricidad a partir de los recursos naturales y por medio de combustibles. Según la tecnología empleada, se pueden

considerar dos tipos: generación tradicional o no tradicional. En la figura 2 se puede apreciar un mapa conceptual de dichos tipos de generaciones:

Figura 2: Tecnologías utilizadas en la generación distribuida Fuente: Distributed generation technologies, definitions and benefits, 2004

 Algunas de las tecnologías relacionadas en la figura 2 se describen a continuación. Micro turbinas

Las micro turbinas constituyen una tecnología con un crecimiento reciente en el tema de la generación distribuida. En el mercado se pueden encontrar turbinas con potencias de 15 kW a 300 kW por unidad. Su eficiencia llega al 80%, son livianas por lo tanto ocupan menos espacio y además de esto requieren poco mantenimiento. Su funcionamiento puede ser de cuatro tipos diferentes: en modo isla (sin conexión a la red), interconectado a la red de distribución, conectada de forma paralelo, permitiendo interacción con el sistema y por último puede estar conectada de forma continua o esporádicamente. Además de utilizar gas natural, también pueden operar con keroseno, gasolina, propano, diesel, etanol y biomasa [2].

Celdas de combustible

Las celdas de combustible son utilizadas para generar energía eléctrica a partir de reacciones químicas, a través de un proceso electromecánico, en el cual el hidrógeno y el oxígeno son combinados para producir electricidad sin que se produzca una combustión. Éstas pueden utilizar varios combustibles enriquecidos con hidrógeno como gas natural, biogás, propano o gasolina. Tienen una eficiencia de cerca del 60%. Al no producir combustión,es una tecnología amigable con el medio ambiente [2]. Paneles fotovoltaicos

Son paneles que absorben energía solar, donde los fotones entran en contacto con los electrones y producen corriente eléctrica DC. Normalmente se encuentran en un rango de potencias de 1 kW a 100 kW y su eficiencia puede variar entre un 5% y un 15%. Es una fuente de energía renovable por lo que ayuda a cuidar el medio ambiente y posee una vida útil bastante elevada. Entre sus desventajas cabe mencionar que son costosos y las condiciones ambientales afectan su rendimiento [2]. Turbinas eólicas

Están formadas por un conjunto de hélices, de entre 10 y 30 metros de longitud, las cuales están adosadas a un eje y su movimiento hace girar un generador o un motor, para producir electricidad la cual es almacenada o entregada directamente a la red. Son turbinas de pequeña escala, generalmente de 25 kW a 100 kW. Son una fuente de energía renovable por lo que no tiene emisiones de dióxido de carbono y su principal desventaja es el costo. Beneficios de la generación distribuida

La implementación de generación distribuida en un sistema de interconexión trae muchas ventajas, de tipo técnico, económicoy ambiental. 1. Beneficios técnicos

Los beneficios técnicos recopilan varios temas como lo son: la utilización de generación en los picos de máxima demanda, incremento de la eficiencia del sistema, disminución de las pérdidas al reducirse la distancia de transmisión, operación de la red de distribución con los perfiles de voltajes más estables y disminución de la probabilidad de fallas. Además, si llegara a producirse una falla en el sistema de potencia, se podría restablecer el servicio en el menor tiempo posible, debido a que se cuenta con múltiples

respaldos. Todo esto se traduce en un aumento de confiabilidad del sistema. 2. Beneficios económicos

 Al ser los equipos más pequeños y flexibles podrían producirse en masa por parte de la industria, lo que disminuiría su costo considerablemente. La disminución de las perdidas por transporte también se refleja en un ahorro económico por parte del operador, el consumo de combustible se reduce al aumentar la eficiencia del sistema, se disminuye los costos que hay que pagar por penalizaciones en el momento de dejar de suministrar energía eléctrica a una determinada zona, debido a que la confiabilidad del sistema se incrementa y finalmente una reducción de costos en los picos de máxima demanda. 3. Beneficios medioambientales

La posibilidad de producir energía mediante fuentes renovables como paneles fotovoltaicos y turbinas eólicas, reduce drásticamente la emisión de dióxido de carbono al aire, así como también el uso eficiente de la energía eléctrica en los procesos de cogeneración, hacen que se produzca energía limpia y amigable con el medioambiente. Barreras y limitaciones de la generación distribuida

La introducción de la generación distribuida a la red se ha visto obstaculizada por múltiples factores, los cuales han frenado el proceso de incursión de este nuevo tipo de generación, entre los cuales encontramos: La tecnología disponible para esta nueva generación aún se encuentra en desarrollo, por lo que en la actualidad es muy costosa y la inversión inicial para un nuevo proyecto es alta.  Al disponerse de un flujo bidireccional, surge la necesidad de utilizar nuevos equipos de medición y de protección. En los sistemas fotovoltaicos y las celdas de combustible, la generación de electricidad es DC, por lo que se necesitarían convertidores. La conexión de estos equipos podría traer problemas en la red de distribución al presentarse la posibilidad de inyectar armónicos a la red. Por otra parte esta la problemática del sistema regulatorio, donde se incentiva la generación centralizada, ya que los sistemas fueron concebidos en su totalidad pensando en una generación centralizada [3].

Estado de la generación distribuida en el mundo

En la Comunidad Económica Europea (CEE), se incentiva la participación de la generación distribuida (GD) mediante el proyecto SUSTELNET (Sustainable Electricity Networks), en el cual se beneficia a las fuentes de energía renovable (RES, por sus siglas en ingles), permitiéndoles participación en el mercado eléctrico. También se incentiva la participación de CHP (Combined Heat and Power): en 2010 la producción de electricidad a partir de cogeneración, en algunos países de la CEE, fue aproximadamente del 25%. La producción de energía eólica se ha visto más desarrollada en los países de la CEE, especialmente en Dinamarca, y a nivel mundial cerca del 80% de la producción de electricidad por medio de sistemas eólicos se encuentra distribuida en los países de España, Dinamarca, Estados Unidos, Italia y Alemania [3].  Algunos proyectos implementados con éxito en distintos lugares son presentados a continuación, como casos de estudio que permiten visualizar la situación particular de algunas regiones. Casos de estudio

1. Sistemas en Dinamarca Dinamarca, con la producción de energía eólica y CHP, sustituyendo petróleo y carbón por gas natural y energías renovables, se ha convertido en un referente mundial, incrementando su PIB, entre 1980 y 2004, en un 56%, al pasar de ser importador a exportador, disminuyendo las emisiones de dióxido de carbono en un 35% respecto al año de 1980, de tal manera que el consumo de energía sólo aumento un 2%. En el año de 1981 se implementó un programa para la integración de la generación distribuida en el país, en el cual se promovió la CHP y se crearon subsidios para la generación a partir de sistemas eólicos y de biomasa; además se implementaron medidas para incrementar los precios del petróleo y carbón (mediante impuestos) y finalmente se prohibió la construcción de centrales a base de carbón. Todo esto fue posible gracias al planeamiento energético local, basado en políticas claras encaminadas a dar solución a las problemáticas medioambientales y a disminuir la dependencia del petróleo. Dinamarca ha implementado exitosamente proyectos de generación distribuida, superando problemas como el alto costo, acceso limitado a la red (priorización de la generación centralizada), entre otros. Se ha incrementado la participación de la GD de un 1% en 1980 a cerca de un 35% en 2001, donde

su mayor participación esta con la generación combinada de energía eléctrica y térmica (CHP) con un 24% y turbinas de viento con un 11% [3]. En la figura 3 y 4, se muestran la participación de CHP y de las turbinas de viento en los países Europeos en el año de 2001, respectivamente.

Figura 5. Producción de electricidad mediante CHP en los países Europeos Fuente: Lock-in and change: Distributed generation in Denmark in a long-term perspective, 2005

Figura 6. Producción de electricidad mediante turbinas de viento en los países Europeos Fuente: Lock-in and change: Distributed generation in Denmark in a long-term perspective, 2005

En Dinamarca se presentaron tres sucesos importantes que marcaron el mercado eléctrico y permitieron de nuevo la implementación de la generación distribuida.

Primero (1900-1950): Generación de pequeña y mediana escala en el sistema eléctrico, que permitía que gran variedad de agentes participaran en un régimen de co-existencia. (Primera implementación de la generación distribuida). Segundo (1950-1970): La producción de electricidad fue rápidamente centralizada, régimen de centralización. La generación distribuida se dejo a un lado, ya que se definieron barreras y no se dieron oportunidades para la sobrevivencia de la GD. Tercero (1970-1990): La creación de una estructura híbrida hizo que la generación distribuida se interconectara rápidamente con la red de distribución, pudiendo llegar a ser exitosa la generación distribuida actual en Dinamarca [4]. En resumen, Dinamarca ha atravesado por un largo proceso que lo pone a la cabeza como el país del mundo que más depende de la generación distribuida, lo que ha sido posible gracias a una clara política de incentivos para este tipo de generación. 2. Sistema aislado: caso Chipre El combustible ha sido el recurso que más se ha utilizado históricamente en Chipre, pero actualmente se están implementando sistemas que utilizan gas natural y fuentes de energía renovable. Se prevé que la participación de gas natural sea cerca de un 28% y de las fuentes de energía renovables un 6%. Gracias a estas otras alternativas de obtener energía, se hace posible la implementación de tecnologías de generación distribuida. Anteriormente, la generación, transmisión y distribución de energía en Chipre estaba a cargo de Electricity Authority of Cyprus (EAC), que es una organización semigubernamental no lucrativa, pero en la actualidad el sistema de mercado eléctrico ha cambiado y se espera por parte de la oficina de regulación y el operador de red, la integración de nuevos agentes en el mercado. El sistema de potencia de Chipre opera en isla y consiste de tres centrales térmicas: Moni, Dhekelia y Vasilikos, con una capacidad instalada total de 998 MW. La central de Moni está constituida por 6 turbinas de vapor de 30 MW y 4 turbinas de gas de 37.5 MW; la central de Dhekelia tiene 6 turbinas de vapor de 60 MW y la central de Vasilikos está constituida por 2 turbinas de vapor de 130 MW cada una y una turbina de gas de 38 MW. Las turbinas de vapor de la central de Vasilikos son usadas para generación de carga base, y las de la central de Dhekelia son usadas para generación de

carga base y para generación de soporte de carga y las turbinas de Moni, tanto de vapor como de gas, son usadas para generación de picos de carga [5]. 3. Generación Distribuida en España En España se ha desarrollado la participación de la GD gracias a las tarifas y a las relaciones entre productores de energías renovables y las empresas distribuidoras de electricidad. También se ha fomentado la participación de los sistemas de cogeneración y las políticas de regulación en cuanto a la generación de energía, ahora más claras y estables, con el fin de buscar que las empresas más pequeñas sean rentables. La capacidad instalada de España para el año 2008 era de 95.648 MW, de los cuales 29.200 MW correspondían a generación distribuida (cerca de un 30.53%), repartidos entre cogeneración, renovables y biomasa. Generalmente, las centrales de generación son inferiores a 50 MW. La generación mediante fuentes de energía renovables se compone de 50.885 instalaciones solares fotovoltaicas, 946 hidroeléctricas y 1761 corresponden a eólicas [3]. 4. Latinoamérica y El Caribe (LAC) En la figura 5 se presentan algunos porcentajes de participación en generación distribuida respecto a la producción total de energía en cada país. Chile y México son los países latinoamericanos con mayor participación en generación distribuida, con un 10% y un 8% respectivamente.

Figura 5: Porcentaje de participación en generación distribuida mundialmente

Fuente: Perspectives for Distributed Generation with Renewable Energy in Latin America and the Caribbean, 2011

México por su parte, ha estado desarrollando proyectos de generación distribuida desde 1990, principalmente con fuentes renovables, los cuales han resultado económica y comercialmente viables. El 81% de la generación de energía se realiza a partir de combustibles fósiles, mientras que cerca del 14% se hace a través de fuentes renovables (hídrica, geotérmica y eólica), como se muestra en la figura 6.

Figura 6: Generación de energía en México por tecnología Fuente: Perspectives for Distributed Generation with Renewable Energy in Latin America and the Caribbean, 2011

Por otro lado el mercado chileno ha estado abierto desde 1980 a los agentes privados para la generación de energía eléctrica. Desde 2004 el gobierno chileno ha incentivado la participación de GD mediante fuentes de energía renovable, comercial, técnica y económicamente, lo cual ha facilitado el desarrollo de la generación distribuida. Sin embargo, la poca generación distribuida existente se realiza por medio de fuentes de energía renovable [6].  A continuación se presentan algunos proyectos implementados en el mundo, relacionados con generación distribuida. Plantas con sistemas eólicos

Middelgrunden (Dinamarca) al Este de Copenhague. Puesta en operación en 2001, es una de las plantas eólicas más grandes del mundo, con una capacidad de 202 MW. Ijsselmeer (Holanda) es el segundo sistema eólico más grande del mundo, equipado con 28 turbinas con una capacidad de 600 kW cada una, para una capacidad total de 16.8 MW.

  Utgrunden (Suecia), equipado con 7 turbinas de 1.5 MW, para una capacidad total de 10.5 MW. TunøKnob (Dinamarca) está localizado al Este de Jutland, con una capacidad total de 5 MW, equipado con 10 turbinas de 500 kW cada una, instalado en 1995. Vindeby (Dinamarca), tiene una capacidad total de 4.95 MW, equipada con 11 turbinas de 450 kW. Fue establecida en el año de 1991. Parque eólico Lastour, Francia. Se encuentra ubicado al sur de Francia, cuenta con tres turbinas con una capacidad de 600 kW, para una capacidad total de 1.8 MW. Se desarrolló en el año 2000. Parque eólico Zwaagdijk, Países Bajos. Este proyecto se desarrolló hacia el norte de Holanda, cuenta con una capacidad total instalada de 5.1 MW, distribuidos en 6 turbinas de 850 kW cada una. Parque eólico El Perdón, España. Se encuentra ubicado al norte de España en la región de Navarra. Se compone de 40 aerogeneradores dispersos alrededor de cuatro kilómetros. Tiene una capacidad instalada de 20 MW y una producción anual estimada de 50 GW hora. Parque eólico Keyenberg, Alemania. Se compone de 9 aerogeneradores, cada uno con un potencia de 1.3 MW, para una capacidad instalada de 11.7 MW y una estimación de producción anual de 29 GW hora. Parque eólico Middelgrunden, Dinamarca. Consiste en 20 turbinas, cada una con una capacidad de 2 MW para un total de 40 MW. La velocidad del viento es de 7.2 m/s a 50 metros de altura. Plantas con sistemas fotovoltaicos

Planta fotovoltaicaWISTA Business Centre, Berlín, Alemania. La capacidad de la planta fotovoltaica es de 46 kW, desarrollada por la empresa del centro de negocios en Berlín WISTA, empleando diferentes tipos de paneles solares. El proyecto fue iniciado como una alternativa de la WISTA Science and Businesspark y fue apoyado por un programa regional del medioambiente, con una inversión del 40%. Planta fotovoltaica “ Pérgola Fotovoltaica de la Moncloa”, Madrid, España.

La planta fotovoltaica tiene una capacidad de 41.4 kW, el proyecto fue subsidiado por la ley española con un aporte del 46%. El estudio para la implementación de la planta fue realizado por The Energy Saving Agency IDEA. Plantas hidroeléctricas

Planta hidroeléctrica Tzschelln, Alemania. La planta de generación hídrica tiene una capacidad de 220 kW, construida en una presa existente, y desarrollada en el 2001. Planta hidroeléctrica Magliano, Italia. La planta cuenta con una capacidad instalada de 870 kW. El proyecto fue financiado por el operador de red de Italia. Planta hidroeléctrica Port Mort, Francia. La planta está integrada con el río Seine, y cuenta con una capacidad de 6 MW. Se fundó en el año 2000, y fue financiada por la nación francesa. Plantas con sistema de biomasa

Biomasa, Harboøre, Dinamarca Es una planta de gasificación en la cual utilizan madera como biomasa para suministrar energía y calefacción a cerca de 560 hogares. El proceso se compone de un gasificador, un sistema de purificación del gas y una planta de cogeneración. La capacidad térmica es de 2x1450 kW y la capacidad eléctrica es de 2x760 kW. Biomasa, Silbitz, Alemania La planta cuenta con una capacidad de 5 MW, se sitúa en Silbitz, Alemania. El proceso consiste en la incineración de diferentes residuos de madera. Otras plantas que trabajan con el proceso de incineración de los residuos de madera son laplanta de incineración de madera Mortágua, Portugal (capacidad de 9 MW eléctricos), y la planta de incineración de madera, Lelystad, Países Bajos (1.8 MW eléctricos). Plantas con sistema a gas natural

Planta de gas natural, Alkmaar, Países Bajos La planta cuenta con una capacidad instalada de 2 MW eléctricos, se encuentra en el hospital en Alkmaar, Países Bajos. Principalmente cubre la demanda de calefacción del hospital y aproximadamente un 90% de la demanda de electricidad. Planta de gas natural, Pozoblanco, España (Capacidad 4 MW eléctricos) Planta de gas natural, Ronse, Bélgica (Capacidad 164 kW eléctricos) Planta de gas natural St Pancras & Humanist Housing, Londres(Capacidad 54 kW eléctricos) Micro planta de gas natural Schonungen, Alemania (Capacidad 5.5 kW) [7].

La generación distribuida en Colombia

En un principio la generación de energía eléctrica se realizaba cerca a las ciudades y poblaciones, para atender la demanda localmente, pero a medida que se fue incrementando la necesidad de mayor consumo de electricidad, los centros de generación se fueron desplazando a la zona norte del país con centrales térmicas y a la zona andina, donde los recursos hídricos son abundantes. Desde entonces la generación centralizada fue la que tomó fuerza y es la que en la actualidad se mantiene, como un sistema estable y robusto, que proporciona energía de forma confiable a la mayoría de las regiones del país. En Colombia el avance de la generación distribuida se ha visto muy reducido, a pesar de que el potencial que se tiene es bastante alto. La política del país se basa en una generación centralizada teniendo como capacidad instalada en 2010 un total de 13.289,5 MW de los cuales 8.525 MW son hidráulicos, 4.089 MW son térmicos, 620,6 MW plantas menores y 54,9 MW en cogeneradores [8].

Figura 7: Capacidad instalada en Colombia Fuente: Boletín minero energético, UPME, diciembre 2010

La generación del Sistema Interconectado Nacional (SIN) en diciembre de 2010 presentó una participación de la generación hidráulica con un 75.6%, un 13.6% de generación térmica a gas, un 3.6% de generación térmica a carbón y un 6.7% de plantas menores y cogeneración [8]. Esta situación evidencia que la participación de las plantas menores y cogeneración es mínima, lo que podría mejorar en los próximos años, de acuerdo con lo establecido en el artículo 105 de la ley 1450 del plan nacional de desarrollo 2010 - 2014, donde se presentan lineamentos para apoyar la utilización de fuentes de energía renovables. Sin embargo, aún no se

han establecido metas de participación de estas fuentes en la generación de electricidad. La poca participación de GD que se presenta es consecuencia de la iniciativa que se han propuesto algunos empresarios industriales en la minimización de costos de energía, utilizando procesos de cogeneración. Por otra parte, existen zonas aisladas o zonas no interconectadas donde se ha empezado a generar con plantas a base de diesel, pero se ha restringido su uso, por los altos niveles de contaminación, costos y dificultad en el almacenamiento de combustibles líquidos. Para comenzar a introducir esta nueva iniciativa de GD (un campo en el cual Colombia cuenta con gran potencial), es necesario comenzar a superar algunas dificultades como: costos iníciales elevados, ausencia de subsidios a las fuentes renovables, prejuicios sobre la utilización de nuevas tecnologías, poca aceptación en el mercado, aspectos regulatorios y políticas gubernamentales poco claras. En Colombia se hace difícil competir con las fuentes convencionales, en especial las de naturaleza hídrica, debido a que su costo es mucho más favorable con respecto a las fuentes de energía no convencionales (eólica, solar, biomasa y gas natural). Por tanto, la financiación de este tipo de proyectos se hace poco viable por parte de los empresarios. Por otro lado, la regulación actual incentiva el esquema centralizado y se deja a un lado la GD. Por lo tanto, hace falta participación y decisión por parte del gobierno para apoyar a la incursión de fuentes de energía renovables (RES) con disposiciones más concretas, ya que sin su apoyo estas nuevas tecnologías no pueden entrar a competir en el mercado eléctrico colombiano.  Algunas normas establecidas en Colombia, relacionadas con GD, son presentadas a continuación: -

-

La generación distribuida no está contemplada en la legislación referente al sector eléctrico vigente en el país; en dichas normas sólo se hace referencia a modalidades de cogeneración, autogeneración y plantas menores.[3] La ley 142 de 1994 en el artículo 74.1 b, establece que la CREG tiene entre sus funciones, “expedir regulaciones especificas para la autogeneración y cogeneración de electricidad (…)”. En cumplimiento de dichas funciones, la

CREG ha emitido ciertas regulaciones referentes a las temáticas propuestas, como son:

Resolución 084 de 1996, “Por la cual se reglamentan las actividades

del autogenerador conectado al Sistema Interconectado Nacional (SIN)”.

Resolución 085 de 1996, “ Por la cual se reglamentan las actividades del cogenerador conectado al Sistema Interconectado Nacional (SIN)”.

Resolución 086 de 1996, “Por la cual se reglamenta la actividad de generación con plantas menores de 20 MW que se encuentra conectado al Sistema Interconectado Nacional (SIN)”. -

-

La ley 1215 de 2008, “por la cual se adoptan medidas en materia de generación de energía eléctrica”. Esta ley establece que las entidades que

produzcan energía eléctrica a partir de un proceso de generación pueden vender los excedentes a las compañías comercializadoras de energía. Como parte de un incentivo a la participación por parte de los agentes en la generación de electricidad por medio de recursos eólicos, biomasa o residuos agrícolas, es propuesto en la ley 788 de 2002, artículo 18. donde se propone una exención del impuesto de renta durante 15 años.

Vale resaltar el hecho de que en otros países como Dinamarca, un proceso de desarrollo exitoso de la GD se debió a políticas claras y estables, objetivos de políticas energéticas, planes de desarrollo de la economía nacional, preocupación ambiental y un desarrollo óptimo de la normatividad. Razones que no se han dado en Colombia. Sólo podrá hablarse de GD cuando se logre un planteamiento de política energética serio en ese mismo sentido. Por consiguiente, algunas iniciativas que podrían tomarse para introducir la iniciativa de GD en nuestro país serían las siguientes: Subsidios para sistemas eólicos Subsidios para energía no convencional Capacitación al sector eléctrico y financiero Desarrollo óptimo de la normatividad y políticas públicas Disminución en el costo de los impuestos y mas esquemas de crédito Establecer tarifas especiales para fuentes de energía renovables Comenzar a apropiarse de la tecnología Identificar las zonas que tienen un alto índice de pérdida de energía

Potencial colombiano en generación distribuida

En Colombia los recursos para obtener energía a partir de fuentes renovables son bastante amplios: existe potencial para energía eólica, solar, geotérmica, biomasa y cogeneración. Por tanto en el avance hacia la generación distribuida cuenta con recursos para lograr esta meta, sólo se necesita inversión, decisión y desarrollo. Potencial Eólico

El régimen de viento es considerado como uno de los mejores de Suramérica, pues la región costera de Colombia ha sido clasificada con vientos de clase 7, que alcanzan una velocidad de diez metros por segundo (10 m/s). Colombia tiene un potencial eólico estimado en la región de la Guajira de 21.000 MW. El país cuenta con una capacidad instalada de 19.5 MW de energía eólica en el parque Jepírachi. Las zonas con mayor potencial eólico se presentan a continuación: Potencial en energía eólica en regiones de la costa Atlántica de Colombia Región

Potencia eólica en kilovatios por hora por metro cuadrado por año (kWh/m2/año)

Cabo de la Vela San Andrés Providencia Riohacha Soledad Cartagena Valledupar

3,043 2,182 1,727 829 633 587 502

Tabla 1: Zonas con mayor potencial eólico en Colombia Fuente: http://www.redenergiaalternativa.org/hydroelectricity.htm Potencial Solar

Colombia tiene un gran potencial en energía solar. El promedio diario de radiación solar es de 4.5 kWh/m 2 y el área con el mejor recurso solar es la Guajira con una radiación solar de 6 kWh/m2. El país cuenta con una capacidad solar instalada de 6 MW (cerca de 78.000 paneles solares), de los cuales 57% es utilizado en el área rural y un 43% en la iluminación de las vías. La aplicación de los sistemas solares es más óptima en áreas rurales, donde se encuentran zonas aisladas por lo que su interconexión a la red resulta costosa.

 A continuación se presentan las zonas con mayor potencial en energía solar en Colombia. Disponibilidad promedio de energía solar por regiones en Colombia Región

Potencia solar en kilovatios por hora por metro cuadrado por año (kWh/m2/año)

Guajira Costa Atlántica Orinoquía Amazonía Andina Costa Pacífica

2,19 1,825 1,643 1,551 1,643 1,278

Tabla 2: Regiones con mayor potencial solar en Colombia Fuente: http://www.redenergiaalternativa.org/hydroelectricity.htm Potencial de Biomasa

Colombia tiene gran potencial en la producción de energía a partir del banano, pulpa del café y residuos de animales. La producción estimada de energía a partir de biomasa es de 16.260 MWh al año, y se distribuye de la siguiente manera: 658 MWh/año de biodiesel, 2.640 MWh/año de bioethanol, 11.828 MWh/año de residuos de la agricultura, 442 MWh/año de residuos de plantaciones forestales y 698 MWh/año en residuos de bosques naturales [9]. Un resumen se presenta en la tabla 3:

Fuente

Conocimiento recurso

Aplicaciones

• Sistemas fotovoltaicos Solar

Mapas del recurso anual y por cada mes

• Colectores solares • Bombeo de agua

Eólica

Hidráulica

Mapas del recurso anual y por cada mes

• Estudios preliminares

• Generación eléctrica en sistemas aislados • Generación eléctrica • Arietes, molinos.

Estado

Aplicada con problemas de calidad y/o sostenibilidad en zonas apartadas • Se aplica • Se aplica

Capacidad instalada

• 2MW/1995 • 50000M2/1994 • N.A. • Marginal 50 kW • Jepírachi 19,5 MW

• Se aplica, a costos > 168 MW altos Muy marginal N.A.

Fuente

Conocimiento recurso

Mapas de recurso geotérmico

Geotermia

Biomasa

Aplicaciones

Recreativa y medicinal

Estado

• Centros de aguas termales

Capacidad instalada

N.A.

Estudios preliminares de zonas de interés Bombas de calor, • No se aplica aún, (Cumbal, Paipa - Isa, generación de perforación fallida N.A. Santarosa, Tufiño electricidad, distritos de en el Nereidas (Zona Chile - Cerronegro, calor Nevado del Ruiz) Parque de los Nevados) Potenciales de cultivos energéticos

• Estimativo preliminar • Calderas Bagazo de mayor a 100 MW cogeneración, Valle del caña (Cenicaña) Cauca Cascarilla de • Estimativo preliminar • Calderas arroz

• Aplicada

• > 25 MW

• Poco se aplica

• N.A.

Rellenos • Estimativo preliminar sanitarios

• Doña Juana, Bogotá

• El gas se libera al medio

• N.A.

• Estimativos

• Cocción, generación eléctrica, descontaminación de aguas

• Poco aplicada, resistencia cultural

• Marginal

Biodigestores

Tabla 3: Desarrollo de fuentes renovables en Colombia Fuente: La generación distribuida y su posible integración al sistema interconectado nacional, 2009  A continuación se presentan algunos proyectos que podrían dar un acercamiento de la implementación de generación distribuida en Colombia: Parque eólico Jepírachi: El parque eólico cuenta con 15 aerogeneradores con una capacidad de 1.3 MW cada uno, para una capacidad total de 19.5 MW de potencia nominal. Se encuentra ubicado en el municipio de Uribía, en la Alta Guajira, zona que presentan vientos en promedio de 9.8 metros por segundo, lo que la convierte en un lugar muy propicio para el funcionamiento de los aerogeneradores. El parque cuenta con una subestación, donde se transforma la energía generada para ser transmitida por la línea Cuestecitas  –  Bolívar hasta el municipio de Albania, para que finalmente sea despachada a los usuarios por intermedio del sistema interconectado nacional (STN).

En el municipio de Uribía, en la Alta Guajira se está desarrollando la construcción de dos aerogeneradores, con una capacidad de 100 kW cada uno, para contar con una capacidad total de energía eólica de 200 kW.  Además de esto, el proyecto se integrará con fuentes de energía solar capaces de generar 100 kW, y tres grupos electrógenos: el primero consta de 150 kW y funciona a base de combustible gas licuado de petróleo (GLP); el segundo opera con combustible ACPM y comprende una capacidad de 225 kW; y el tercero funciona a base de ACPM con una capacidad de 150 kW. El proyecto beneficiará cerca de 2000 habitantes y tiene como objetivo estudiar el impacto social, económico y ambiental [10]. Los departamentos de La Guajira y Bolívar tienen un alto potencial de energía solar. Aprovechando estas condiciones, se está implementando una instalación de 10 seguidores solares de dos ejes, ocho de los cuales estarán ubicados en la Alta Guajira y dos en Isla Fuerte, con una capacidad de 12.5 kW cada uno, para un total de 125 kW, este proyecto piloto será integrado con la instalación de los dos aerogeneradores de 100 kW y los grupos electrógenos antes mencionados [11]. Según el banco de proyectos del Fondo Nacional de Regalías (FNR) actualizado al 30 de noviembre de 2011 y publicado por el Instituto de Planificación y Promoción de Soluciones Energéticas para las Zonas No interconectadas  – IPSE, se han presentado 20 proyectos para la implementación de sistemas fotovoltaicos en todo el territorio colombiano, de los cuales sólo el 5% de los proyectos ha sido aprobado, el 20% ha sido viabilizado técnica y económicamente (devueltos para realizar correcciones) y el restante 75% ha sido rechazado. De los procesos rechazados la mayoría han sido técnicamente favorables, pero financieramente han presentado algunos inconvenientes, por lo que han sido devueltos para realizar correcciones. Esta situación pone de manifiesto el poco apoyo con el que cuentan los sistemas de energías renovables en el país, al aprobarse sólo el 5% de los proyectos, teniendo como barrera principal el costo que implica una infraestructura de un sistema fotovoltaico y las dificultades para recuperar la inversión. De nuevo, la implementación de sistemas de generación distribuida en el país, particularmente a base de energías renovables, requeriría de un gran apoyo del estado y de la formulación de políticas concretas que incentiven el desarrollo de la infraestructura necesaria, como ha sucedido en los casos exitosos en otras partes del mundo.

Recomendaciones y conclusiones

Con la implementación de la generación distribuida se pueden obtener beneficios técnicos, económicos y medioambientales, al utilizarse fuentes de energía renovables o no convencionales, sin embargo, en Colombia la utilización de estas fuentes despierta poco interés debido a que es una tecnología que aún se encuentra en la fase de adaptación al mercado, comercialmente y técnicamente. La facilidad de fabricación e instalación en el sitio, además de una menor inversión inicial de la generación distribuida hace que se ajuste a los requerimientos de la demanda de energía eléctrica de un país, en contraste con la generación centralizada, la cual requiere de estudios de proyección a largo plazo y de una inversión inicial alta. La introducción de la generación distribuida a Colombia se podría presentar cuando se brinde apoyo por parte del estado en beneficio de la utilización de fuentes de energía renovables y fuentes de energía no convencional por medio de subsidios, tarifas especiales, disminución en el costo de impuestos, capacitación para el sector eléctrico y financiero y un desarrollo óptimo de la normatividad y políticas públicas. Los países como Dinamarca y España han tenido exitosos proyectos de generación distribuida gracias a las normas y reglamentaciones claras sobre las obligaciones de cada uno de los agentes (operador de red y GD, evitando conflictos entre ellos, además de esto se han brindado incentivos en las tarifas ocasionando una rápida incorporación al sistema eléctrico de potencia de la GD. Las zonas más propicias para la implementación de generación distribuida en Colombia son las zonas rurales o zonas no interconectadas, donde no se tiene un adecuado suministro de energía, debido a que la interconexión a la red de distribución se hace costosa.

Referencias [1] T. Ackermann, G. Andersson, and L. So¨der, “Distributed generation: a definition.” 05-Dec2000. [2] W. El-Khattam and M. M. . Salama, “Distributed generation technologies, definitions and benefits.” 14-Jan-2004. [3] A. RODRÍGUEZ HERNÁNDEZ, “LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA y SU POSIBLE INTEGRACIÓN AL SISTEMA INTERCONECTADO NACIONAL.” Nov-2009. [4] E. van der Vleuten and R. Raven, “Lock-in and change: Distributed generation in Denmark in a long-term perspective.” 29-Sep-2005.

[5] A. Poullikkas_, “Implementation of distributed generation technologies in isolated power systems.” 18-Jan-2006. [6] C. Gischler and N. Janson, “Perspectives for Distributed Generation with Renewable Energy in Latin America and the Caribbean.” Nov-2011. [7] W. Joerss, B. H. Joergensen, P. Loeffler, P. E. Morthorst, M. A. Uyterlinde, E. J. W. van Sambeek, T. Wehnert, B. Groenendaal, M. Marin, H. Schwarzenbohler, and others, “Decentralised Generation Technologies,” 2002. [8] UPME, “BOLETÍN MINERO ENERGÉTICO.” diciembre de-2010. [9] “Alternative energy.” 2011. [10] IPSE, “CONSTRUCCIÓN, MONTAJE Y PUESTA EN OPERACIÓN DE DOS AEROGENERADORES DE 100 kW EN REPUBLICA DE COLOMBIA MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA LA ALTA GUAJIRA DE COLOMBIA.” 29-Sep-2009. [11] IPSE, “CONSTRUCCIÓN Y PUESTA EN OPERACIÓN DE 125 kW DE ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA PARA REPUBLICA DE COLOMBIA MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA DIFERENTES LOCALIDADES DE LAS ZONAS NO INTERCONECTADAS.” 29-Sep-2009.