Diversificación de la canasta eléctrica colombiana mediante la teoría de portafolios considerando la inclusión de generación con sistemas solares fotovoltaicos

Abstract

El presente trabajo aplica la teoría de portafolios de Markowitz al sistema eléctrico colombiano para evaluar la diversificación de la matriz de generación e identificar el impacto de la incorporación de la energía solar fotovoltaica en la frontera eficiente. El estudio parte de una revisión de literatura donde se identifican aplicaciones internacionales en mercados eléctricos como en Europa, Brasil, Pakistán, Kenia, entre otros; y en Colombia trabajos previos que incluyen portafolios con generación hidráulica, térmica a carbón, térmica a gas y eólica. La metodología incluyó la actualización y definición de series de precios para las tecnologías a analizar, utilizando información oficial de XM, UPME, bases de dato de NASA POWER e IDEAM, además de costos reales de proyectos. Se construyeron y actualizaron series históricas para el periodo 2010–2024, depuradas de periodos atípicos en precios por los fenómenos de El Niño. A partir de estas series, se implementó un modelo el cual es optimizado para calcular rentabilidades, riesgos y fronteras eficientes en tres escenarios progresivos: (i) carbón, gas e hidráulica, (ii) posteriormente se adiciona eólica y, (iii) por último, solar fotovoltaica. Los resultados evidencian que la inclusión de la energía eólica y solar fotovoltaica reducen la volatilidad de los portafolios respecto al escenario tradicional, desplazando la frontera eficiente hacia combinaciones de mayor rentabilidad y menor riesgo. De esta forma, se confirma que la solar fotovoltaica constituye una tecnología estratégica para fortalecer la resiliencia del sistema eléctrico colombiano frente a la variabilidad climática y la volatilidad del mercado. (Texto tomado de la fuente)

This study applies Markowitz’s portfolio theory to the Colombian power system to assess the diversification of the generation matrix and identify the impact of incorporating photovoltaic solar energy into the efficient frontier. The research begins with a literature review that highlights international applications of portfolio theory in electricity markets such as Europe, Brazil, Pakistan, and Kenya, as well as previous Colombian studies that considered hydro, coal-fired, gas-fired, and wind generation. The methodology included the definition and update of price series for the analyzed technologies, using official data from XM, UPME, NASA POWER, and IDEAM, in addition to real project costs. Historical series were built and updated for the period 2010–2024, excluding atypical price intervals caused by El Niño events. Based on these series, a portfolio optimization model was implemented to calculate returns, risks, and efficient frontiers across three progressive scenarios: (i) coal, gas, and hydro; (ii) adding wind; and (iii) further adding photovoltaic solar. Results show that the inclusion of wind and solar PV reduces portfolio volatility compared to the traditional scenario, shifting the efficient frontier toward combinations of higher returns and lower risk. Thus, the findings confirm that photovoltaic solar energy is a strategic technology to strengthen the resilience of the Colombian electricity system against climate variability and market volatility.