Caracterización y evaluación económica para la inversión en plantas menores a 20 MW conectadas al Sistema Interconectado Nacional (SIN) de Colombia a partir de fuentes de energías renovables eólica y solar

Abstract

Resumen: En Colombia la generación de energía eléctrica convencional es producida principalmente utilizando la energía potencial del agua almacenada en los embalses, debido al gran potencial hídrico con el que cuenta el país, y en menor proporción, a partir de combustibles fósiles, como el carbón, el gas, derivados del petróleo como diesel, Fuel Oil y combinación de éstos. Particularmente en Colombia, se representa regularmente el fenómeno hidroclimático conocido como el niño, que se refleja con una disminución en el nivel de los embalses y baja capacidad de generación hidráulica. En la presencia de este fenómeno se pueden presentar altas transferencias de potencia por las redes de energía. Esta condición sumada al deterioro ambiental crea la necesidad de desarrollar otras alternativas tecnológicas para asegurar la atención de la demanda de electricidad y al mismo tiempo contribuir al ahorro, el uso eficiente de los recursos naturales y la conservación del medio ambiente. Una alternativa es el aprovechamiento de las fuentes de energía renovables. A nivel nacional, a pesar de que existe un gran potencial de estos recursos la penetración de esquemas de suministro de energía a partir de energías renovables ha sido lenta. En este trabajo se realiza la caracterización energética y la viabilidad técnica y económica de dos proyectos típicos de generación a partir de fuente de energías renovables eólica y solar. Para desarrollar el trabajo se plantean dos proyectos de generación típicos, un parque eólico y una instalación fotovoltaica de 12 MW cada uno integrados al sistema Interconectado Nacional (SIN) de Colombia, los cuales son ubicados hipotéticamente en el departamento de La Guajira, donde hay un alto potencial de energía eólica y solar. Para realizar la valoración económica de los proyectos y la comparación entre ellos se utiliza el método de “descuento de flujos de caja” considerando los costos marginales de producción de energía del país y la regulación del mercado eléctrico colombiano. Los proyectos se comparan con respecto al valor presente neto (VPN) y la tasa interna de retorno (TIR). El estudio indica que la inversión inicial para la construcción de una instalación fotovoltaica es superior al costo de un parque eólico en la misma ubicación y con la misma capacidad instalada y esta condición sumada a que la generación durante el día es menor dado que depende de la incidencia solar y de las horas de sol hace que la instalación fotovoltaica no sea económicamente viable. El análisis de rentabilidad también muestra que la TIR y el VPN para invertir en proyecto eólico son mayores que en la instalación fotovoltaica. El análisis de sensibilidad reafirma los hallazgos.

Abstract: In Colombia, the conventional electricity generation is produced primarily with the potential energy of water stored in reservoirs. This is due to the high water potential in the country, and in smaller proportion, from fossil fuels such as coal, gas, petroleum products like diesel, fuel oil and combinations thereof. Particularly in Colombia, it is regularly present a hydro-climatic phenomenon known as “El Niño”, which is reflected with a decline in reservoir levels and low hydroelectric generation capacity. In the presence of this phenomenon may occur high power transfers by energy networks, this condition coupled with environmental degradation creates the need to develop other alternative technologies to ensure the attention of the electricity demand while contributing to saving, efficient use of natural resources and environmental conservation. An alternative is the use of renewable energy sources. Nationwide, although there is great potential of these resources, the incursion of schemes of energy supply from renewable energy sources has been slow. In this paper, the energy characterization, including technical and economic feasibility, of two typical projects of electrical generation, using renewable energy sources of wind and solar, is done. To develop this work are analyzed two projects of typical generation, a wind farm and a photovoltaic system of 12 MW each one integrated to the National Interconnected System (SIN) of Colombia, which are hypothetically located in the department of “La Guajira”, where there is a high potential for wind and solar. To perform the economic evaluation of projects and the comparison between them, the method of "discount cash flow" is used, considering the marginal costs of energy production in the country and the regulation of the Colombian electricity market. These projects are compared relative to their net present value (NPV) and internal rate of return (IRR). This study indicates that the initial investment for the construction of a photovoltaic system is higher than the cost of a wind farm in the same location and for the same installed capacity. Moreover, this previous condition added to the low generation during the day due to high dependence on the solar incidence and hours of sunshine makes the photovoltaic system not be economically viable. The profitability analysis also shows that the IRR and NPV for the investment of the wind farm are higher than in the photovoltaic system. The sensitivity analysis confirms the findings.