trabajo final tpi

7/23/2019 Trabajo Final TPI

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ANALISIS DE LA VIABILIDAD DE LA

CONSTRUCCION DE UNA PLANTA DE

GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA

EN LA ZONA DE LA GUAJIRA QUE

UTILICE LOS RECURSOS RENOVABLESPROPIOS DE LA REGION

Autores

Andres Mauricio Fonseca Bulla

Daniel Gomez Martınez

Nicolas Hernando Gomez Forero

Nestor Isaac Maldonado Mora

Jose Miguel Pinto Grillo

Juanita Corredor Garcia

Jeison Adolfo Ovalle Patino

Daniel David Sabino Campo

Profesor tutor

Jaime Andres Perez Cepeda

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ingenierıa

Taller de Proyectos Interdisciplinarios

Bogota, Colombia

2015



Contents

1 RESUMEN EJECUTIVO 3

2 PALABRAS CLAVE 3

3 INTRODUCCION 3

4 DESCRIPCION DEL CONTEXTO 4

4.1 Aspecto polıtico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44.2 Aspecto economico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44.3 Aspecto social . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54.4 Aspecto tecnologico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

4.4.1 Fotovoltaica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

4.4.2 Eolica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54.4.3 Eleccion de Equipos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54.4.4 Aspecto ambiental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

5 ANALISIS DEL CONTEXTO 7

5.1 Aspecto Polıtico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75.2 Aspecto Economico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95.3 Aspecto Social . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105.4 Aspecto Tecnologico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115.5 Aspecto Ambiental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125.6 Aspecto Legal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135.7 ELABORACION DEL ARBOL DE PROBLEMAS. . . . . . . . 145.8 ELABORACION DEL ARBOL DE OBJETIVOS. . . . . . . . . 17

5.9 DETERMINAR LAS MODALIDADES DEFINIDAS . . . . . . . 175.10 ANALISIS DE ALTERNATIVAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185.11 DESCRIPCION DE LA SITUACION PROBLEMA . . . . . . . 18

5.11.1 ¿Cual es el problema? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185.11.2 ¿Por que esto es un problema? . . . . . . . . . . . . . . . 185.11.3 ¿Como surgio y a quien afecta? . . . . . . . . . . . . . . . 185.11.4 ¿Por que es importante resolverlo? . . . . . . . . . . . . . 185.11.5 ¿Que tan posible es resolverlo? . . . . . . . . . . . . . . . 185.11.6 ¿A quien le va a importar que este problema sea resuelto? 185.11.7 ¿A quien se le dirigen las recomendaciones? . . . . . . . . 185.11.8 ¿De que problema mayor este problema aca planteado

forma parte? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

6 PLANTEAMIENTO DE ALTERNATIVAS DE SOLUCION 19

6.1 Entrega final . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196.2 Casos considerados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

6.2.1 Algoritmos: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206.2.2 Resultados metodo 1 y 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216.2.3 Resultados metodo 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226.2.4 Analisis de costos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256.2.5 Calcular la demanda de energıa electrica que requiere la

poblacion ob jetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

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7 FORMULACION DEL PROYECTO 28

7.1 Planteamiento de Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287.1.1 Ob jetivo General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287.1.2 Objetivos Especıficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287.1.3 Definicion de los Entregables . . . . . . . . . . . . . . . . 287.1.4 Descripcion de la Metodologıa . . . . . . . . . . . . . . . 287.1.5 Estudios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297.1.6 Ubicacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307.1.7 Lımites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307.1.8 Extension territorial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307.1.9 Ubicacion geografica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307.1.10 Division territorial municipal . . . . . . . . . . . . . . . . 317.1.11 Cronograma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

7.2 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES . . . . . . . . . . . 31

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1 RESUMEN EJECUTIVO

El enfoque de nuestro proyecto esta dirigido a brindar soluciones energeticaspara zonas aisladas del sistema no interconectado nacional , ampliar la coberturaenergetica y asegurar un suministro mınimo y de bajo costo para el cliente final ,ya que el 70 % de la energıa electrica se produce con base en los recursos hıdricosdel paıs no es suficiente para que todos logremos acedes a esta , un 5% de lapoblacion no hace parte del sistema interconectado y un poco menos de un millonde personas no tiene acceso a la energıa electrica en absoluto .Para el desarrollode tal fin es necesario plantear la viabilidad de la construccion de una planta degeneracion de energıa limpia en la zona de la Guajira ;el desaprovechamiento delos recursos naturales como el viento y la energıa del sol nos ha planteado grandesobjetivos , como demostrar que la busqueda y la implementacion de formaralternativas para la produccion de energıa son necesarias para el mejoramiento

de la vida y todo lo que conlleva su preservacion , motivar a inversionistaspara el desarrollo de estas energıas en la zona escogida y ser incluyentes conla comunidad que este asentada o presente en la zona . Para este proyectose ha seleccionado una area con caracterısticas climaticas especıficas , Uribiaaparte de ser la plaza perfecta para nuestro estudio , nos permite beneficiar auna pequena poblacion indıgena que no tiene acceso a la energıa electrica y quecon el debido proceso podra acceder a una mejor calidad de vida. El estudioira encaminado a observar que tan factible es llevar equipos , realizar el debidomontaje y la puesta en funcionamiento de la pequena central electrica , nospermitira ver cuales seran las dificultades tanto en el ambito economico comoen el social y de como pueden repercutir en el desarrollo del proyecto . Comoya hemos dicho nuestro entregable es un informe que condensa la informaci on

obtenida de investigar el comportamiento medio-ambiental de una zona aisladano interconectada y de como esta puede llegar a tener beneficios gracias a lasnuevas formas de produccion de energıa .

2 PALABRAS CLAVE

Energıa electrica, cobertura, energıas renovables, generadores,ZNI,Colombia,analisis.

3 INTRODUCCION

Las energıas alternativas son fuentes diferentes a las tradicionales. Para algunosexpertos, estas energıas son equivalentes a las sostenibles; para otros, son fuentesque no implican la quema de combustibles fosiles. En este caso ademas de lasenergıas sostenibles tambien estarıa incluida la energıa nuclear. Las energıastradicionales estan ligadas a las empleadas durante los anos de la economıa delpetroleo (carbon, gas y petroleo); pero con la llegada de la tercera revolucionindustrial, la utilizacion de energıas alternativas se convierte en una necesidadante el continuo aumento de la demanda y la necesidad de limitar la emisi on degases de efecto invernadero. Las energıas alternativas, son consideradas entoncestambien como fuentes que no hacen emision de CO2 y tienen una capacidad degeneracion ilimitada (caso de las renovables), en el caso de la energıa nuclear de

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fision cumple la no emision de CO2 pero tienen una peligrosidad de los resid-

uos, por el contrario la energıa nuclear de fusion no tiene emisiones de CO2,su capacidad de generacion es ilimitada y no consume combustibles fosiles. Laproblematica que existe en algunas regiones ante la imposibilidad de acceder a laenergıa electrica es Cerca de dos millones de colombianos, casi el 5 por ciento delos habitantes del paıs, viven en el paıs sin energıa electrica, principalmente enla costa Pacıfica y varios departamentos de la costa Atlatica. La problematicaradica principalmente en la relacion del costo por usuario que representa parael Gobierno llevar las interconexiones electricas hasta las regiones apartadas loque dificulta la cobertura total de la poblacion, pues un usuario es el equiva-lente a un contador y en algunas ocasiones una sola conexi on puede llegar acostar hasta $30 millones. Ademas, el orden publico y la presion que ejercenalgunos grupos armadas sobre las poblaciones impiden que la infraestructura yla tecnologıa lleguen a zonas apartadas. Se estudian diferentes opciones para

utilizar energıas renovables como fuentes primarias para la produccion de en-ergıa electrica. Se analizan entonces las condiciones climatologicas de la regionde interes, un estudio social que delimita la zona no interconectada de interes.Una vez identificada esta zona, se realiza un estimativo del consumo energetico,para evaluar el costo de la produccion e instalacion a partir de energıa eolica ysolar

4 DESCRIPCION DEL CONTEXTO

4.1 Aspecto polıtico

Para el Gobierno Nacional es prioridad mejorar las condiciones de energizacion

a partir de soluciones viables financieramente y que sean sostenibles a largoplazo. Por lo tanto, la polıtica energetica nacional tiene como objetivo: ampliarla cobertura y aumentar las horas de prestacion del servicio, asegurando unsuministro de energıa confiable y de bajo costo para los usuarios. La formulacionde la polıtica energetica nacional se encuentra plasmada en el Plan EnergeticoNacional; en los documentos CONPES, que tienen como objetivo direccionar laaplicacion de las polıticas y plantear estrategias; y en la normatividad, mediantelas cual se adoptan las decisiones de polıtica de cumplimiento obligatorio.

4.2 Aspecto economico

En Colombia existe potencial para el desarrollo de energıas renovables no con-vencionales, a pesar de esto, se mantiene una estructura regulatoria actual, lacual hace que la diferencia en rentabilidad entre estas tecnologıas y las conven-cionales se incremente, dificultando su entrada en el mercado.

Siguiendo esto, cuando se plantean evaluar las distintas tecnologıas, no setoman en cuenta costos como externalidades sociales y ambientales que afectan ala poblacion y que si no son internalizados por los proyectos, las cuales terminansiendo pagados por la poblacion afectada o la sociedad en general, dependiendodel tipo de externalidad.

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4.3 Aspecto social

Los proyectos de generacion de energıa electrica deben tener un proceso de laconsulta previa cuando sus planes de construccion y operacion se traslapan conel territorio de una comunidad indıgena o afro colombiana. Para resolver lasituacion que se presenta entre el desarrollo de proyectos y la protecci on a lascomunidades indıgenas y afro colombianas, el Decreto 1320 de 1998, elaboradopor el Ministerio del Interior, reglamento el procedimiento de la consulta pre-via. Este tiene como objetivo “analizar el impacto economico, ambiental, socialy cultural que puede ocasionarse a una comunidad indıgena o negra por la ex-plotacion de recursos naturales dentro de su territorio” (Artıculo 1, Decreto 1320de 1998, 1998). La participacion activa de la comunidad afectada es requerim-iento indispensable para continuar con el desarrollo de los proyectos, ası comopara mantener la identidad e integridad cultural de las comunidades. Dentro

de las caracterısticas de la consulta previa estan las reuniones y talleres con lascomunidades, la compensacion por danos culturales y sociales, el seguimiento ala situacion de la comunidad durante el transcurso del proyecto, entre otros

4.4 Aspecto tecnologico

En cuanto al contexto tecnologico se debe partir del analisis de la demandaesperada en el sector residencial e industrial de La Guajira, dicho modelamientose ha realizado con una estimacion simple de los electrodomesticos a usar parael caso del sector residencial y un modelamiento simple de la demanda esperadaen energıa electrica del sector industrial segun los datos de la UPME. Ambosmodelos se realizaron en hojas de calculo de Microsoft Office Excel.

Las fuentes de energıa seleccionadas para suplir la carga son fuentes denomi-

nadas renovables, especıficamente fotovoltaicas y eolicas, las dos dependen de losrecursos naturales y condiciones ambientales, geograficas y avances tecnologicos.

4.4.1 Fotovoltaica

Para la generacion de energıa por medio del efecto fotovoltaico se debe teneren cuenta la irradiacion del sol sobre el area donde se instalan los paneles, eneste caso se asumira como 2.3kW/m2, que es el promedio para la region de LaGuajira. Adicionalmente, es importante tener en cuenta las horas en las que elsol irradia el area.

4.4.2 Eolica

Se tiene en cuenta la instalacion de molinos eolicos y se tiene cuidado con lavariacion inesperada de los vientos, pero suponiendo que la potencia mecanicade este se entrega en un 70 % al molino

4.4.3 Eleccion de Equipos

Se eligieron los siguientes productos cuya disposicion en el mercado es relativa-mente asequible.

1. Paneles

Marca: Solarin

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Tamano: 664 ∗ 1006 ∗ 35[mm]

Eficiencia: 15, 8%Potencia maxima: 300[W ]Vida util: 20 anosPrecio: U SD190

2. Aerogenerador Eolico

Marca: WindspotDiametro rotor: 6, 3[m]Altura torre: 16 − 18[m]Velocidad arranque:3[m/s]Velocidad nominal: 12[m/s]Eficiencia: 95%Potencia maxima: 7, 5[kW ]

Vida util: N/APrecio: U SD6600

3. Baterıas

Marca: Exide Technologies Industrial Energy.Nombre: Absolyte GP 100 G57Tension nominal: 2V Capacidad: 3, 06kAhProfundidad de descarga maxima: 80%Corriente maxima de descarga (1min): 5, 718[kA]Corriente de descarga (1h): 1, 404[kA]Maxima corriente de carga: 765[A]

Como se ha dicho, se han tomado datos de la UPME en cuanto a velocidaddel viento e irradiancia solar. Se decide modelar la aleatoriedad de la velocidaddel viento con la funcion de densidad de probabilidad de Weibull debido a quees recomendada por la comunidad academica de energıas renovables:

f (v) = m

θ

v

θ

m−1

em

θ (1)

Por las mismas razones, se decidio modelar la irradiancia con una funcionde densidad de probabilidad normal y con un valor maximo de acuerdo a dichafuncion acorde con una funcion triangular (cuyo pico es la irradiancia maximade la region segun los datos de la UPME).

4.4.4 Aspecto ambiental

La obtencion de energıa a partir de combustibles fosiles (carbon, petroleo y gas)genera un alto impacto social y ambiental. Los combustibles fosiles generanalteraciones de los ecosistemas y residuos. Durante la explotacion del carbonencontramos todos los impactos ambientales relacionados con la minerıa, comola generacion de residuos esteriles y le emision de material particulado. Adi-cionalmente, se genera un alto impacto social al exponer a los trabajadores agases como el grisu y al riesgo de explosiones causadas por estos gases. La ex-traccion del petroleo genera compuestos organicos volatiles y como consecuenciala contaminacion de los recursos hıdricos. Y por ultimo durante la extraccion

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del gas se generan fugas de gas metano que tiene una alta contribucion al efecto

invernadero.Durante el proceso de generacion electrica se liberan grandes cantidades dedioxido de carbono, que contribuyen al efecto invernadero, y otros contami-nantes a la atmosfera. En las centrales termicas de carbon y en la generaciontermica con petroleo se tambien se liberan gases que generan la lluvia acida.Adicionalmente, las centrales de carbon generan material particulado, cenizas ypolvo.

5 ANALISIS DEL CONTEXTO

5.1 Aspecto Polıtico

El proyecto de baldosas generadoras es en el contexto colombiano un factor quegenera un gran impacto positivo en varios de los objetivos del PND y en par-ticular de las polıticas de la UPME por las cuales se deben generar medidashacia el 2015 para que el paıs sea cada vez mas eficiente, ambiental y variadoen terminos de energıa; sin embargo, es necesario evidenciar si las institucionesde apoyo gubernamental a los desarrollos cientıficos como Colciencias estan encondiciones de realizar un acompanamiento financiero y publicitario lo suficien-temente adecuado como para lograr nuestro objetivo de diversificar el sector dela energıa con energıas renovables asequibles.

Se manejan en el paıs un conjunto de normas y derechos bajo polıticasconstitucionales respecto a la proteccion del medio ambiente, el uso de tec-nologıas limpias y el aprovechamiento de energıas renovables que debemos teneren cuenta para la creacion de nuestro proyecto y son las siguientes:

Polıtica de gestion ambiental urbana (2008)” El objetivo es establecer di-rectrices para el manejo sostenible de las areas urbanas, definiendo el papel yalcance e identificando recursos e instrumentos de los diferentes actores involu-crados, de acuerdo con sus competencias y funciones, con el fin de armonizarla gestion, las polıticas sectoriales y fortalecer los espacios de coordinacion in-terinstitucional y de participacion ciudadana, para contribuir a la sostenibilidadambiental urbana y a la calidad de vida de sus pobladores, reconociendo la di-versidad regional y los tipos de areas urbanas en Colombia” [1].

Resolucion 909 de 2008 “Tiene por objeto establecer los niveles de emisionde contaminantes a la atmosfera por fuentes fijas. Adopta los procedimien-tos de medicion de emisiones para fuentes fijas y reglamenta los convenios dereconversion a tecnologıas limpias” [2].

Ley 697 de 2001 - URE y el “Plan de Accion Indicativo 2010- 2015” parael desarrollo del “Programa de Uso Racional y Eficiente de la Energıa y otrasformas de energıa no convencional”, PROURE

Decreto 2331 de 2007 “por el cual se establece una medida tendiente al usoracional y eficiente de la energıa Este Decreto tiene por ob jeto la utilizacion osustitucion en los edificios cuyos usuarios sean entidades oficiales de cualquierorden, de todos los bombillos incandescentes por bombillos ahorradores es-pecıficamente Lamparas”[3].

Artıculo 424-5 numeral 4 del Estatuto Tributario sobre la exencion de IVAAmbiental “Quedan excluidos del impuesto sobre las ventas los equipos y ele-mentos nacionales o importados que se destinen a la construccion, instalacion,

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montaje y operacion de sistemas de control y monitoreo, necesarios para el

cumplimiento de las disposiciones, regulaciones, y estandares ambientales vi-gentes, para lo cual debera acreditarse tal condicion ante el Ministerio del MedioAmbiente, hoy Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial”.[4].

“Plan de Expansion 2009-2023, se cuenta con 70 proyectos, de los cuales38 son hidroelectricas, 10 proyectos de calefaccion de gas, 16 proyectos de ter-moelectricas a base de carbon, 4 proyectos termicos basados en lıquidos com-bustibles y 2 proyectos termicos utilizando el bagazo como fuente de energıa”[5].

Entidades publicas y privadas, organismo y organos de control manejan ensu objeto social actividades encaminadas al aprovechamiento, uso y produccionde las energıas renovables como lo es el ministerio de comercio, industria yturismo(MINCIT), el ministerio de las telecomunicaciones (MINTIC), el minis-terio de ambiente y desarrollo sostenible(MINAMBIENTE), PROCOLOMBIA,el ministerio de minas y energıa (MINMINAS), DNP, CONPES, la unidad ad-

ministrativa de servicios publicos (UAESP) de la alcaldıa mayor de BogotaD.C.,Ademas se se creara el Fondo de Energıas No Convencionales y GestionEficiente de la Energıa para financiar programas de eficiencia energetica.

La cancillerıa colombiana maneja unos principios y lineamientos de la polıticaexterior para profundizar en la integracion de America latina y el Caribe , Asiapacıfico , norte America, Europa para generar oportunidades de mercado, in-version e intercambio tecnologico y posicionar temas como ciencia y tecnologıa,innovacion, educacion de calidad, capacitacion laboral y profesional, tecnologıay, energıa y cambio climatico.

Como polıticas publicas se manejan incentivos como medidas polıticas parapromover estas tecnologıas, incentivos como: El “Premio Colombiano a la Inno-vacion tecnologica empresarial para las Mipymes (INNOVA), el Premio al inven-

tor colombiano, programas de financiacion y cofinanciacion de Colciencias paraimpulsar proyectos de investigacion basica y aplicada, desarrollo tecnologico einnovacion, convocatoria de Colciencias para la financiacion de solicitudes depatentes originadas en Colombia, para ser protegidas en el paıs y el exterior,seminarios de Capacitacion sobre patentes y sobre valoracion y negociacion detecnologıa organizados por Colciencias y la SIC, incentivos tributarios para in-versiones en proyectos de investigacion e innovacion y exencion de renta paranuevo software y productos medicinales, reconocidos por el Consejo Nacionalde Ciencia y Tecnologıa, exencion de IVA para importaciones de equipos y ele-mentos” [6].

La dinamica Polıtica en la ciudad de Bogota es muy tensa, debido a quese encuentran los diferentes partidos polıticos del paıs, cada partido se peleael gobierno de la ciudad, las propuestas de gobierno de los candidatos a la al-caldıa toman como caballo de batalla el optimo aprovechamientos de los serviciospublicos y como temas vanguardistas la implementacion de modelos que usenenergıas renovables politizando el tema ambiental .

La polıtica fiscal del paıs segun el banco de la republica sus objetivos estanrelacionadas con los ingresos y los gastos sobre los cuales tiene influencia el Es-tado. Desde el punto de vista del ingreso, el Estado puede controlar a quien y enque cantidad se le cobran impuestos, a la vez que puede desarrollar mecanismospara garantizar el pago de estos (evitar la evasion), etc. Desde el punto de vistadel gasto, el Estado puede tener influencia sobre el nivel de los salarios, el au-mento de estos ano tras ano, las contrataciones y los dineros que se transfierena los departamentos y municipios o a otras entidades, etc .

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5.2 Aspecto Economico

La economıa colombiana esta pasando por una crisis petrolera debido a losprecios bajos del hidrocarburo, afectando el 22% del presupuesto Colombianoderivado de operaciones comerciales que se realizan con este producto, por loque se debe buscar nuevas fuentes de energıa, no obstante teniendo que hay in-centivos economicos y de mercado para promover el uso de energıas y tecnologıaslimpias en el paıs.

Para poder elaborar el proyecto con estas caracterısticas se debe tener encuenta factores economicos como por ejemplo la inflacion que segun el Bancode la Republica se situara cerca de 3% para el ano 2015, ademas segun el bancoBBVA se preve que para este ano el paıs tenga un crecimiento del 4.8%, elcrecimiento dependera de la demanda privada, es decir de la inversion. Tambienafirma que en los proximos anos el crecimiento economico estara por encima del

promedio historico para garantizar un PIB potencial estable y superior al 5%anual, incentivado por el uso y promocion de tecnologıas que generan mayorvalor agregado que la industria primaria actual.

Segun Fedesarrollo para el 2015 el ındice de confianza de los consumidoressera del 14%. Ademas el ano 2014 cerro con un deficit de 4,6% del PIB, quefue financiado con entradas de capital extranjero y acumulacion de reservasinternacionales segun el banco de la republica. No obstante segun el periodicoportafolio las Proyecciones de varios expertos hablan de una IED entre 10.000 y13.500 millones de dolares para el 2015, frente a los mas de 14.000 de este ano.

Para Procolombia nuestro paıs es un buen atractivo como socio debido a que“Durante 2013, la economıa crecio por encima del total de America Latina yel Caribe; mientras que el paıs crecio 4,3%, la region lo hizo en 2,6%, La clasemedia aumento, pasando a representar aproximadamente 25% de la poblacioncolombiana. Se espera que la clase media colombiana sea el 44% de la poblaci onen 2020 y el 60% en 2025” [7] incentivando a inversionista extranjero, por mediode alianzas estrategicas.

Igualmente el paıs maneja tratados comerciales internacionales con los miem-bros de la OMC, Comunidad Andina, Union Europea, Triangulo del Norte (ElSalvador, Guatemala y Honduras), Mexico, CARICOM, Chile, MERCOSUR,EFTA, Cuba y Canada. Manejando una TMR segun el Banco de la Republicaproyecta para este ano de $2100 o seguira subiendo.

Segun la Unidad de Planeacion Nacional Minero Energetica (Upme), lasenergıas renovables cubren actualmente cerca del 20% del consumo de energıa,e l uso de energıas renovables en la generacion de electricidad es limitado (inferioral 1%), el acceso a la energıa electrica se ha logrado incrementar las coberturas

en servicio electrico especialmente en el sistema interconectado; mientras queen zonas no interconectadas la cobertura es del 70%.

No obstante el informe de Sustainable Energy for All el consumo de elect-ricidad por sectores en el ano 2010 es el siguiente : Comercial y publico 24.1% (11,476 GWh). o Residencial: 41.3 % (19,648 GWh). o Industrial: 30.7% (14,631 GWh). o Otros (incluye transporte, agricultura y minerıa): 3.9 %(1,831 GWh), el sector energetico ha contribuido con el 22% del impuesto alingreso en el 2009. Ademas, este sector contribuye tambien con el 20% de losingresos publicos totales, se proyecta que para este ano la participacion de en-ergıas renovables en sistemas interconectados sea 3.5% y para el 2020 del 6% ypara zonas no interconectadas para este ano del 20% y en el 2020 del 30%.

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La energıa se cobra p or kilovatio hora de energıa a un usuario, en la que

intervienen cinco (5) factores totalmente independientes segun ACOLGEN:• El costo por la generacion

• El costo por el transporte de un kilovatio desde las centrales de generaci onhasta el usuario final, discriminado entre el transporte a nivel nacional yel transporte a nivel regional y local

• El costo variable del proceso de comercializacion de cada kilovatio;

• Los cargos fijos de comercializacion

• El reconocimiento de las perdidas eficientes de energıa en la que se sumantres factores: el costo de producir estas perdidas, el costo de transmitirlas

a nivel nacional y el costo de los planes de reducci on de perdidas.• Y finalmente, el costo por restricciones, es decir por mantener la con-

tinuidad en el servicio ante una falla en las redes de transporte, pues eneste evento es necesario prender equipos generadores con costos mas altosque los que presentan los equipos con que normalmente se atiende el ser-vicio. En la tarifa final de energıa al usuario la generacion representa un36%; la transmision un 6%, la distribucion un 37%; la comercializacionel 11%; las perdidas eficientes un 6% y los costos por restricciones (Sobrecostos que se cobran en la tarifa por el efecto de operar centrales de gen-eracion, con precio de oferta mayores a las que hubiesen sido despachadassino se presentaran restricciones electricas en las redes, que permiten aten-der la demanda), representan un 3%,la energıa se vende en el mercado spot

o de Bolsa de energıa, y mediante contratos bilaterales. En el Spot los gen-eradores y comercializadores realizan intercambios de ofertas y demandasde energıa, hora a hora. El Administrador del Sistema ejecuta los con-tratos resultantes en la Bolsa de Energıa, y liquida, recauda y distribuyelos valores Los generadores el dıa anterior envıan para cada recurso degeneracion una oferta de precio para el dıa y una declaracion de disponi-bilidad horaria. La energıa transada mediante los Contratos Bilaterales,es decir directamente entre las empresas generadoras y las empresas com-ercializadoras, historicamente representa el 80% del total de la energıademandada.

5.3 Aspecto Social

Nuestra poblacion segun el DANE para el ano 2014 fue de 47.661.790, la poblacionurbana ocupa el 68,9 % y se estima que para el ano 2050 esta sobrepasara los 54millones de habitantes, segun el Banco Mundial el consumo de energıa electrica(kWh per capita) para el 2014 es de 1.123 en el paıs.

Para el Banco de la Republica la diversidad geografica de nuestro territorioesta acompanada hoy por una gran diversidad cultural, que hace que los colom-bianos tengamos estilos de vida, tradiciones y expectativas diversos, y una plu-ralidad cultural y etnica como pocos paıses en America, regiones como la CostaAtlantica, el Pacıfico, los valles interandinos, los altiplanos, los Llanos orientales,la Amazonıa y la Orinoquia, abrigan grupos humanos que denominamos pop-ularmente, entre los criollos, como paisas, costenos, santandereanos o llaneros;

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entre los afro colombianos, como chocoanos, caucanos o palenqueros; y entre

los amerindios, como Guambianos, Paeces, Wayuu, Emberas o U’wa, tienenformas propias de vivir y de anhelar el futuro; identidad y sistemas propios dereciprocidad y solidaridad con vecinos y parientes; y los Derechos Humanos noslas reconocen, tanto en su generalidad como porque el Estado colombiano se hainspirado en ellos para orientar el actual sistema constitucional y legal.

La distribucion socioeconomica es desigual, para el Banco Mundial el paıspara el 2014 pondero un GINI de 53.5%, clasificando como el 12 paıs mas de-sigual entre 168, el 1% de los mas ricos del paıs concentra el 40% de los ingresosnacionales.

Los habitos de consumo nacional estan ligados a las nuevas ofertas de mer-cado propuestas por mercados extranjeros, en especial el Norte Americano, tec-nologıas como las baldosas piezoelectricos son insignificantes, solo se hace uso oconsumo de estas para proyectos pequenos y en su mayorıa para investigaciones

academicas, en el paıs no una cultura que esta fuertemente vinculada al uso deenergıas y tecnologıas limpias.

Para la UPME el uso de energıa en espacios publicos se usan mayormentepara el alumbrado siendo este el 5% para el 2014 del consumo total nacional ,para el uso racional de energıa se creo el URE para aprovechar al maximo laenergıa en estos espacios sin perder calidad de vida.

Segun estudios de la Pontificia Universidad Javeriana “Hoy en dıa, y pesea que la ciudad actual se debate entre lo sensible –o lo ideal– y lo tecnologico,pues las relaciones interpersonales se dan cada dıa mas en las invisibles redesde la informacion, la ciudad se inclina por una recualificacion de sus espaciospublicos para responder mejor a las necesidades de mejoramiento de la calidadde vida de sus habitantes”[8].

Para un estudio de la universidad de Guadalajara el espacio publico es ellugar de encuentro que se caracteriza por ser un ambito abierto por y para elejercicio de la vida en sociedad. Representa el lugar idoneo para el desarrollode actividades deportivas, recreativas, artıstico-culturales, de esparcimiento, yen general para el uso y disfrute de la comunidad las 24 horas del dıa. Larecreacion, el esparcimiento, el tiempo libre o el ocio pueden ser consideradoscomo sinonimos pero integran las actividades cotidianas a la dinamica socialurbana , para el desarrollo de estas actividades se necesitan recursos tales comoenergıa electrica, termica, agua, servicios de comunicacion.

Segun un grupo de investigacion entre la universidad de los Andes y Nacionalcon el apoyo de Colciencias e Isagen proponen “tres medidas que podrıan serutilizadas en el paıs: portafolio estandar, tarifas garantizadas y mecanismos lic-itatorios para favorecer la participacion de las energıas renovables en la canastaenergetica”[9] como polıticas instrumento para incentivar las energıas alternas.

5.4 Aspecto Tecnologico

Actualmente en nuestro paıs las tecnologıas que se han implementado, para lageneracion de energıas renovables son principalmente: eolica, nuclear, biomasa,solar, PCH, geotermica, hidroelectricas y solar. De las cuales un mınimo por-centaje se produce en nuestra capital.

La tecnologıa que se utiliza para la generacion de energıa en la ciudad deBogota, es principalmente de hidroelectricas, que estan localizadas en pueblos

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aledanos de la capital. Por otro lado, la tecnologıa de sistemas solares foto-

voltaicos (energıa solar) esta tomando fuerza en las construcciones de casas yedificios inteligentes. Ya que dicha tecnologıa brinda un servicio bidireccionalde la energıa electrica, es decir si la energıa no es utilizada en tiempo real en lasviviendas y oficinas, esta alimenta la red de distribucion.

En nuestro continente vecino Europa se ha implementado una nueva tec-nologıa, la cual consiste en instalar unas baldosas generadoras las cuales al serpisadas por millones de habitantes al ano produciran cientos de kilovatios porhora de energıa electrica a tal punto que esta potencia puede cubrir el gastoelectrico de un centro comercial.

Para el aprovechamiento y generacion de energıa renovable hay una gamade dispositivos y equipos tecnologicos como : Baldosas piezoelectricas, celdassolares, bicicletas, placas cineticas y equipos que genera energıa a partir delmovimiento y fuerza humana.

La evolucion tecnologica de los materiales ceramicos suplanto a los materi-ales piezoelectricos naturales, y expandieron en variedad la siguiente generacionde materiales piezoelectricos, usados en aplicaciones para la acustica, optica,medicina y comunicacion inalambrica (Pisando y generando).

5.5 Aspecto Ambiental

Se percibe el impacto ambiental de las energıas renovables como un cambio sig-nificativo generacion de menos costos y conflictos sociales, que disminuya danosambientales irreversibles, y permita mejorar la competitividad de las industrias.

La sociedad Colombian ha emprendido medidas por mitigar el cambio climatico,sin embargo se ha vuelto un pulso entre cientıficos que alertan y delegados ofi-

ciales que tratan de lograr acuerdos que tranquilicen a empresarios y polıticos.“Mediante la Resolucion 0551 de 2009 del MAVDT, se adoptan los requi-sitos y evidencias de contribucion de los proyectos al desarrollo sostenible delpaıs y se establece el procedimiento para la aprobacion nacional de proyectos dereduccion de emisiones de gases de efecto invernadero que optan al Mecanismode Desarrollo Limpio - MDL”[10]. “El Ministerio de Minas y Energıa –MME,mediante la Resolucion 180740 de 2007, actualiza el factor de emision de gasesde efecto invernadero para los proyectos de generacion de energıa con fuentesrenovables conectados al Sistema Interconectado Nacional cuya capacidad in-stalada sea igual o menor a 15 MW”[11]. “La normatividad en mencion aplicapara proyectos de generacion y transmision electrica que opten al mecanismo dedesarrollo limpio”[12]. “La Resolucion 2733 de 2010 del Ministerio de Ambiente,Vivienda y Desarrollo Territorial, establece el procedimiento para la aprobacion

nacional de programas de actividades (PoA- por sus siglas en ingles) bajo elMecanismo de Desarrollo Limpio (MDL) y reglamenta la autorizaci on de lasentidades coordinadoras. La Resolucion 2734 de 2010 introduce mejoras en elprocedimiento de aprobacion nacional de proyectos de reduccion de emisionesde GEI que optan al MDL con el animo de reducir los tiempos de respuesta,agilizar el proceso interno de evaluacion; la segunda. Deroga la Resoluciones0453 y 0454 de 2010”. [13]

LEY 1715 DE 2014 (Mayo 13) Por medio de la cual se regula la integraci onde las energıas renovables no convencionales al Sistema Energetico Nacional.

La Ley 388 de 1997, establecio el metodo para realizar el ordenamiento ter-ritorial en los Municipios. Esta Ley establece como se debe desarrollar el com-

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ponente ambiental en los citados planes de ordenamiento. Cuando se pretenda

desarrollar un proyecto es requisito indispensable consultar el Plan de Orde-namiento Territorial – POT- de cada Municipio, con el fin de conocer cuales sonlas restricciones de los usos del suelo establecidos.

5.6 Aspecto Legal

“Existe una serie de normas y decisiones del Ejecutivo que se refieren a la co-operacion para el desarrollo sostenible, tales como: los CONPES, que son delorden nacional y regional; la Ley 99 de 1993 (que crea el Ministerio del MedioAmbiente, reordena el sector publico encargado de asuntos ambientales y orga-niza el Sistema Nacional Ambiental o SINA) y el Proyecto Colectivo Ambiental),que son de ındole nacional. Ademas de estos, las leyes, reglamentos y directivasque se refieren a la cooperacion son: Ley 29 de 1990 mediante la cual se con-

forma el Sistema Nacional de Ciencia y Tecnologıa; Documento CONPES 2768.Polıtica Nacional de Cooperacion Internacional. MIN RELACIONES EXTE-RIORES – DNP:DECTI del 22 de marzo de 1995, que propone la creaci on deuna Agencia de Cooperacion Internacional adscrita al Departamento Nacionalde Planeacion”[14].

El estado Colombiano es su interes brindar proteccion e incentivos a lascompanıas que promueven el uso de tecnologıas limpias, segun LEY 1715 DE2014 donde el ARTICULO 1o. OBJETO. “La presente ley tiene por objeto pro-mover el desarrollo y la utilizacion de las fuentes no convencionales de energıa,principalmente aquellas de caracter renovable, en el sistema energetico nacional,mediante su integracion al mercado electrico, su participacion en las zonas nointerconectadas y en otros usos energeticos como medio necesario para el desar-

rollo economico sostenible, la reduccion de emisiones de gases de efecto inver-nadero y la seguridad del abastecimiento energetico. Con los mismos propositosse busca promover la gestion eficiente de la energıa, que comprende tanto laeficiencia energetica como la respuesta de la demanda” [15].

En el paıs, la entidad encargada de otorgar las patentes es la Superintenden-cia de Industria y Comercio, estas patentes tienen como incentivo “Ser el unicoque durante 20 anos puede explotar el invento. La explotacion puede consistir encomercializar exclusiva y directamente el producto patentado, o por intermediode terceros otorgando licencias, o transfiriendo los derechos obtenidos mediantesu venta para que un tercero explote la invencion. En conclusion, el beneficioes economico para el inventor o titular de la patente” [16]. Sin embargo se debetener en cuenta a legislacion vigente en materia de patentes esta contenida enla Decision 486 de 2000 de la Comision de la Comunidad Andina.

Las leyes 142 y 143, Ley de Servicios Publicos y Ley Electrica, respecti-vamente, cambiaron toda la regulacion que existıa en el mercado energeticocolombiano hasta antes del apagon que padecio Colombia entre los anos 1991y 1992. A partir de la promulgacion de estas normas, no se permite la inte-gracion vertical, excepto para aquellas empresas constituidas con anterioridad ala promulgacion de la Ley; se incentiva la competencia donde esta sea posible,es decir en las actividades de Generacion y Comercializacion; y el Estado asumelas funciones de Direccion, Regulacion Vigilancia y Control del sector electrico.

La Autoridad del sector de minas, energıa, petroleo y gas esta a cargo delMinisterio de Minas y Energıa; la planificacion de las decisiones y polıticas laadelanta la Unidad de Planeacion Minero Energetica (UPME).

13



La regulacion del sector la efectua la Comision de Regulacion de Energıa y

Gas (CREG) creada mediante el artıculo 68 y siguientes de la Ley 142 de 1994,como unidad administrativa especial, con independencia administrativa, tecnicay patrimonial, adscrita al Ministerio de Minas y Energıa.

La Superintendencia de Servicios Publicos Domiciliarios es la entidad en-cargada de la inspeccion y vigilancia de las entidades que presten los serviciospublicos domiciliarios, y los demas servicios publicos a los que se aplica la Ley142 de 1994. La administracion y operacion del mercado la hace la empresaXM Companıa de Expertos en Mercados S.A., filial de Interconexion ElectricaS.A. (ISA). Decreto 2501 de 2007 del MME, que tiene por objeto propiciar eluso racional y eficiente de energıa electrica a aplicar en los productos utilizadosen la transformacion de energıa electrica tanto de fabricacion nacional comoimportados, para su comercializacion en Colombia y en los productos destina-dos para el uso final de energıa electrica, tanto de fabricacion nacional como

importados, para su comercializacion en Colombia. Resolucion 18 0540 de 2010del MME, la cual modifica el Reglamento Tecnico de Iluminacion y AlumbradoPublico –RETILAP- y se establecen los requisitos de eficacia mınima y vida utilde las fuentes lumınicas. Decreto 2331 de 2007 del MME, que tiene por objeto lautilizacion o sustitucion en los edificios, cuyos usuarios sean entidades oficialesde cualquier orden, de todas las bombillas incandescentes por bombillas ahor-radoras de energıa, especıficamente Lamparas Fluorescentes Compactas (LFC)de alta eficiencia. Aplica para las instalaciones, edificios y sedes administrativasde proyectos y empresas de todos los sectores economicos, incluyendo el sectorelectrico. La Resolucion 18-019 de 2010, adopta el Plan de Acci on Indicativo2010 – 2015 para desarrollar el Programa de Uso Eficiente y Racional de laEnergıa y demas formas de energıa No convencionales – PROURE y se definen

sus ob jetivos y subprogramas. El plan define compromisos muy especıficos paralos sectores y en particular para el de servicios publicos en materia de ahorrode energıa.

5.7 ELABORACION DEL ARBOL DE PROBLEMAS.

Figure 1: Arbol de problemas

14



Factores demograficos

Lista de factoresque influyen en elproyecto

Impacto

Crecimiento de lapoblacion

Al variar la poblacion se modifican losniveles de demanda exigidos para elproyecto

Distribucion depoblacion deacuerdo a la edad

En poblaciones de corta edad, laacogida del proyecto puede llegar a sermucho mayor.

Diversidad etnica yracial

Dada la posibilidad de que existanculturas indıgenas que acepten a laenergıa electrica en sus comunidades,como otras que probablemente no

Nivel de educacion Un aspecto imponente a considerar esla mejora en la calidad de vida de lapoblacion de la region de aplicaciondel proyecto, y sin lugar a dudas lapoblacion con un mayor nivel de edu-cacion tendra conciencia de ello y apo-yara el proyecto

Patrones familiaresde la poblacion

Un proyecto de esta talla afectara pos-itivamente las costumbres de los habi-tantes de la region

Factores Economicos


Impacto

Inversion desde elsector privado

Falta de inversion por parte privada yde ser posible publica

Tendencias delmercado

La llegada de nueva tecnologıa a laregion genera la oportunidad de la in-clusion de nuevos actores relacionadosal mercado regional.

Factores Socio-Culturales


Impacto

Implementacion deuna planta de gen-eracion electrica

Los proyectos de generacion de energıaelectrica deben tener un proceso de laconsulta previa cuando sus planes deconstruccion y operacion se traslapancon el territorio de una

Valores culturales Debido a la necesidad de implementarun plan de distribucion, podrıa dar ala comunidad un nivel mas de modern-izacion

Estilo de vida de lapoblacion

Cambiarıa el estilo de vida habitual,debido a una nueva alternativa que sebrindarıa a la sociedad

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Factores Medio Ambientales


Impacto

Conservacion delmedio ambiente

El proyecto actual esta ligado directa-mente con la conservacion del medioambiente, al buscar el inicio de gen-eracion de energıa a partir de fuentesalternativas, reduciendo los niveles deemisiones actuales

Normatividad en elsector

Se aprovechara las normativas na-cionales, las cuales buscan incentivarla investigacion en la generacion defuentes alternativas de energıa.

Potencial ambien-tal en la region

Al aprovechar los altos niveles de ra-diacion solar y de flujos de aire, sebusca sacar provecho de aspectos queno son utilizados por los habitantes dela region.

Factores Tecnologicos


Impacto

Tecnologıa queposee la region

La implementacion de un futuroproyecto directamente ligado con este,permite una apertura tecnocracia ala region, al permitir utilizar energıaelectrica de forma mas rentable

Cambios tec-nologicos en laregion

La posibilidad de reduccion del costode la energıa en la region, permite au-mentar la disponibilidad de esta en lamisma.

Mejoramientotecnologico en laregion

Al experimentarle una apertura tec-nologica en la region, sera posible verun continuo mejoramiento en temastecnologicos en la poblacion.

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5.8 ELABORACION DEL ARBOL DE OBJETIVOS.

Figure 2: Arbol de objetivos

Figure 3: DOFA

5.9 DETERMINAR LAS MODALIDADES DEFINIDAS

La modalidad del proyecto se plantea como investigacion, debido a que se pre-tende realizar una exploracion de un proyecto de aprovechamiento de energıasalternativas lo cual implica la investigacion y estudio de todos los factores in-volucrados para que este proyecto sea viable y genere beneficios a la comunidadafectada. La base contundente es el estudio economico, ,que tanto nos costara

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llevar la energıa a una zona no interconectada especıfica. Ademas de presentar

los posibles convenios que nos brindaran apoyo para el desarrollo de tal fin.

5.10 ANALISIS DE ALTERNATIVAS

5.11 DESCRIPCION DE LA SITUACION PROBLEMA

5.11.1 ¿Cual es el problema?

El desaprovechamiento de fuentes de energıa alternativas, sustentables y ecologicasen la zona de la Guajira

5.11.2 ¿Por que esto es un problema?

1. Desinteres por parte del gobierno en la busqueda e implementacion de

formas alternativas para la produccion de energıa haciendo uso de losdiferentes recursos que posee la zona.

2. Falta de motivacion a posibles inversionistas que esten interesados en laimplementacion de sistemas de energıa alternativa.

3. Falta de instalaciones que aprovechen las energıas alternativas. . . .

5.11.3 ¿Como surgio y a quien afecta?

Directamente a toda la poblacion de la Guajira a excepcion de las comunidadesindıgenas. Sin embargo las comunidades indıgenas se ven afectadas indirecta-mente por la contaminacion de recursos naturales como el agua, la tierra y el

aire.

5.11.4 ¿Por que es importante resolverlo?

Para que las personas que viven en zonas alejadas puedan mejorar su calidad devida . Disfrutar de una educacion y salud digna es punto clave en el desarrollodel proyecto ya que este permitira la llegada de nuevas tecnologıas.

5.11.5 ¿Que tan posible es resolverlo?

Dado el aumento de uso de energıas renovables, se quiere evaluar la posibilidadde implementar algun tipo de energıa en alguna de las zonas no interconectadas(ZIN). Existen antecedentes que han demostrado lo efectiva que es la soluci on.

5.11.6 ¿A quien le va a importar que este problema sea resuelto?

846.641 habitantes del departamento de la guajira entre los cuales alrededor del38 % (321.000 aprox) pertenecen a culturas indıgenas.

5.11.7 ¿A quien se le dirigen las recomendaciones?

Por parte de los habitantes no indıgenas el interes es que el precio de la energıabaje ası como su mayor disponibilidad para no tener mas problemas de razon-amiento ni de falta de disponibilidad. En el caso de los habitantes indıgenasuna mayor produccion de energıa puede significar tambien la puesta en marcha

18



de proyectos como plantas desalinizadoras o maquinarias de bombeo que les

permita el acceso a agua potable.

5.11.8 ¿De que problema mayor este problema aca planteado forma

parte?

De la no interconexion de algunas zonas del paıs , deficit en la salud y el anal-fabetismo en Colombia,

6 PLANTEAMIENTO DE ALTERNATIVAS DE

SOLUCION

Dado el aumento de uso de energıas renovables, se quiere evaluar la posibilidad

de implementar algun tipo de energıa en alguna de las zonas no interconectadas(ZIN).

En cuanto a las caracterısticas energeticas de la zona se tiene que son losvientos alisios los que la impactan en direccion sur-oeste principalmente a unavelocidad promedio de 9.8 m/s a la altura de 50 m de la torre. El periodode vientos fuertes coincide con la temporada de meses “secos” en el paıs y lade vientos bajos con la de meses “lluviosos”. Esa caracterıstica le darıa unaventaja adicional a los parques eolicos en Colombia para suplir la demanda deenergıa en temporadas secas donde se presenta baja capacidad en los embalses.En promedio entrega 72 Gwh/ano de energıa con un factor de planta de apenasel 0.43 siendo 1 la utilizacion total de la capacidad instalada. La velocidad delviento en la Guajira y por lo tanto su energıa (que varıa con el cubo de la ve-

locidad) es una de las mas altas del mundo por encima de paıses como Alemaniadonde la velocidad promedio es de apenas 8 m/s sin embargo se presenta unagran variacion de la misma lo cual es una gran desventaja respecto a esa regi oneuropea. Cabe anotar que el parque funciona tambien como destino turısticodel departamento y presenta altos niveles de ruido que superan la norma exigidapara proyectos cercanos a comunidades, reclamacion que no ha sido atendida.

La energıa solar cuenta entre sus ventajas la versatilidad para implantarseen casi cualquier lugar, siempre que las condiciones lumınicas sean favorecedo-ras. Ası, se colocan paneles solares en el techo de fabricas y otro tipo de edi-ficios para aprovechar estas superficies yermas, mientras que se esta probandosu integracion en ventanas. Profundizando un poco mas en esta filosofıa delaprovechamiento, en India han puesto en marcha un proyecto para construircanales solares. Se trata de cubrir los miles de canales de agua que hay en el

paıs.Se pueden lograr ademas con las laminas de los techos, existen miles de

proyectos simultaneos en todo el mundo de fabricacion de electricidad a nivelcasero con muy buenos resultados, lo mas importante es llevar a cabo la electrolisis,la cual es separar la electricidad de los materiales que transportan electricidad,como el agua y el aluminio.

6.1 Entrega final

Segun parametros dados, la presentacion de este documento se realizara de lasiguiente manera:

19



• Ajustes definitivos a las fuentes de energıa, sistema de almacenamiento e

ilustracion del mejoramiento en confiabilidad de cada caso.• Analisis de los casos considerados, resaltando beneficios y perjuicios de

cada alternativa considerada.

• Calculo de costos de la energıa por kWh de cada opcion simulada, con unanalisis de costos.

Se trabajo en base a los equipos mencionados n laseccion de equipos men-cionada anteriormente. Adicionalmente, el analisis de disponibilidad se haraen uno de los iterales posteriores, debido a la forma en la que se realizan loscalculos.

6.2 Casos consideradosEn esta entrega final se reducira el tiempo supuesto de vida del proyecto de 25a 20 anos, esto debido a la investigacion realizada, la cual evidencia que la vidaesperada de gran parte de los equipos no supera los 20 a nos.

6.2.1 Algoritmos:

• Al momento de re calcular y/o ajustar las fuentes de generacion se re-alizaron dos algoritmos adicionales (2 y 3) al presentado en el primeravance, en MatLab, cada uno considerando diferentes parametros de calculo.

• Se mejoro el codigo inicial de tal forma que los excedentes entre gen-eracion y la demanda fuesen igual o mayores a cero, teniendo el mismo

razonamiento inicial, el cual considera que los porcentajes mınimos foto-voltaico (60%) y eolico (30%) se toman respecto a la demanda la pico y nopromedio (Como se hacıa en el algoritmo 1, avance uno), garantizando quelas baterıas traba jaran de forma estacionaria. La generacion por panelesFV se deja en la cantidad mınima requerida, puesto que es mas economicoaumentar el parque eolico.

• Este nuevo codigo realiza una primera estimacion de costos. Considerandoahora los porcentajes de generacion no sobre la demanda promedio, sinosobre la maxima, los nuevos valores mınimos instalados son:

P FV = 510 ∗ 0, 6 = 306[KwH ] (2)

P FV = 510 ∗ 0, 3 = 153[KwH ] (3)

Para la realizacion de los calculos se tendran en cuenta los siguientes gener-adores:

El programa considera que el proyecto tiene una vida util de 20 anos. Sesupuso que el precio del kWh en este momento es de COP 400 y que tendra unaumento del 10% anual. Suponiendo que solo se invertir a el 35% del dinero re-caudado gracias a la venta de energıa a los usuarios durante la vida del proyecto,el algoritmo genera las posibles combinaciones del numero de maquinas instal-adas variandolas de 4 en 4 (caso aerogeneradores) y de 10 en 10 (caso paneles).

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Adicionalmente, el algoritmo calcula la indisponibilidad del servicio durante los

20 anos con cada combinacion.Indisponibilidad se considerara como el porcentaje de horas en la vida delproyecto en las cuales las baterıas presentan una profundidad de descarga su-perior a la permitida por el prestador del servicio, y este corta el suministrode energıa a los usuarios. Como criterio para escoger la combinacion a instalarse tiene como prioridad la disponibilidad del servicio y luego el costo de insta-lacion, llegado el caso en que haya combinaciones con igual indisponibilidad.Este algoritmo modela la curva de carga y descarga de la baterıa cada que estosprocesos ocurren, garantizando datos mas cercanos a la realidad frente a losalgoritmos anteriores.

Con el animo de obtener resultados mas cercanos a la realidad, se utilizara elalgoritmo numero 3. Adicionalmente, con la cantidad de maquinas seleccionadasse realizan 1000 simulaciones para saber cual es la variacion en la indisponibil-

idad del servicio, esto debido a que se trabaja con una funcion Montecarloaleatoria para simular las fuentes de energıa, sol y viento.

6.2.2 Resultados metodo 1 y 2

P Wd[kW ] P Wd

P dnmaxAPS [m

2] #P P V P PV [kW ] P PV P dmmax

E Batt[kW h] P Batt Indisponibilidad%

Metodo 1 332 0.6 6388 9563.1 1513,93 2,97 8000 1000 1,96 4,24Metodo 2 456 0.91 4299 6435.7 1018,85 2,00 6000 750 1.47 0.2

Donde

P Wd[kW ] (4)

P dnmax (5)

APS [m2] (6)

#P P V (7)

E Batt (8)

P Batt (9)

• Potencia Eolica aprovechable. (4)

• Demanda maxima, 510 [kW].(5)

• Area superficie paneles solares. (6)

• Numero de paneles a instalar.(7)

• Energıa baterıas.(8)

• Potencia baterıas en T nominal = 8h.(9)

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Como se puede observar en la Tabla anterior , la implementacion del metodo

2 bajo, en relacion con el metodo 1, la cantidad de paneles a instalar y con estolos costos del proyecto en general, puesto que estos son mas costosos en relacioncon los aerogeneradores.

6.2.3 Resultados metodo 3

Se realizaron dos iteraciones de calculo, variando solo la profundidad de descargamaxima permitida a las baterıas. En el primer caso se trabajo con una profun-didad de descarga del 60%, y el segundo del 80%, siente este ultimo, el valorpermitido segun el fabricante.

P Wd [kW ] P Wd

P dnmaxP PV [kW ] P PV

P dnmaxP Batt[kW ] P Batt

P dmmaxIndisponibilidad%

Pf 60% 855 1.68 317 0.62 403 0.79 3.25 %Pf 80% 855 1.68 317 0.62 403 0.790 0.63%

Como se puede observar en la anterior tabla, debido a que el algoritmoparte del analisis que garantiza una ganancia determinada, en este caso del65%, sin tener en cuenta los costos por mantenimiento, la diferencia entre losdos calculos esta evidenciada en la indisponibilidad del servicio, la cual se reduceconsiderablemente al permitir una mayor profundidad de descarga.

Observemos ahora la comparacion de los metodos con su respectiva potenciascaracterısticas:

P Wd [kW ] P Wd

P dnmaxP PV [kW ] P PV

P dnmaxP Batt[kW ] P Batt


Metodo 1 332 0.68 1513.93 2.97 1000 1.96 4.24 %Pf 60% 465 0.91 1018.85 2.00 750 1.47 0.2 %Pf 80% 855 1.68 317 0.62 403 0.790 0.63%

Observando a tabla anterior, es evidente que la realizacion de los calculos me-diante el metodo 2 es mas eficiente, sin embargo, este no contaba con una buenacaracterizacion de las baterıas, lo cual hace que el dato de indisponibilidad nosea confiable. Ahora, el metodo 3 cuenta con la caracterizacion de las baterıas,adicionalmente utiliza menos maquinas de generacion y almacenamiento garan-tizando una indisponibilidad por debajo del 4%. Posteriormente, haciendo unanalisis rapido, suponiendo que la instalacion de paneles fotovoltaicos es mascostosa, se redujo bastante el costo del proyecto, gracias a que se paso de 2 a0,62 la relacion entre potencia instalada y la demanda maxima.

Teniendo en cuenta los datos anteriores, se confirma la decision de aplicar elmetodo tres, con profundidad de descarga del 60%, teniendo en cuenta que elrequerimiento fue de 50%. A continuacion se presenta el resumen de maquinasfinal y sus caracterısticas.

#AerG P Wd [kW ] P Wd

P dnmax#P P V P PV [kW ] P PV

P dmmax#B att P Batt[kW ] P Batt


114 855 1.68 2000 317 0.62 600 403 0.79

Debido a la variacion aleatoria que se supone y simula en los algoritmos,se debe corroborar que la indisponibilidad no varie demasiado de simulacion asimulacion, para esto corrio 1000 veces el codigo con la cantidad escogida enel metodo 3, resultando que este valor varıa entre 2 y 3,6%, la moda esta muycercana a 3%, lo cual evidencia que el valor de 3,25% es acertado.

A continuacion se presentan resultados graficos obtenidos mediante los al-goritmos en MatLab, los cuales respaldan las decisiones anteriores.

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Figure 4: Curva de demanda, y generacion de energıa fotovoltaica y energıaeolica, metodo 1 (dos dıas).



23



Como se observa en las graficas anteriores se realizo un gran cambio en los

parques de generacion, disminuyendo la influencia de la generacion fotovoltaica,y aumentando la eolica, esto debido a los costos.

Figure 7: Curva diferencia generacion y demanda, metodo 1 (dos dıas).

Figure 8: Curva diferencia generacion y demanda, metodo 2 (dos dıas)

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Figure 9: Curva diferencia generacion y demanda, metodo 3 (dos dıas).

Como se puede observar en el primer metodo, de ensayo y error, se logro quelos excesos dieran positivos (grafica 6), pero la instalacion de paneles FV fueexcesiva. Con el segundo metodo se logro lo que se requerıa, que los excedentesfueran ceros (grafica 7), sin embargo no se tuvo en cuenta la eficiencia de lasbaterıas, por esto, el equilibrio energetico resultarıa en carencia de energıa enlas baterıas. En la grafica 6 se evidencia un exceso de energıa positivo, el cualse utilizara para compensar la eficiencia de las baterıas.

6.2.4 Analisis de costos

Con respecto a los costos de instalaci on (CAPEX) y los costos de operacion(OPEX), segun [10] se tiene que el precio por KW instalado de energıa eolica yfotovoltaica para el caso estudiado es:

Figure 10: Costos de operacion (Opex) y costos de Instalacion (Capex) enUS/Kw.

Teniendo en cuenta los costos de instalacion y costos de operacion y man-tenimiento, con un interes del 10% en los costos de operacion se tiene:

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Figure 11: Costos de operacion (Opex) y costos de Instalacion (Capex) en US.

Y en COP teniendo en cuenta que el valor del dolar es $2500 COP:

Figure 12: Costos de operacion (Opex) y costos de Instalacion (Capex) en COP.

Ahora bien, ya teniendo el costo de instalacion del parque eolico y foto-voltaico (Capex) obtenidos en la tabla anterior, segun este costo se distribuyeen un 74% la compra de maquinas, 8% en obras civiles, 8% en conexion a lared y un 10% en planeacion y todo tipo de eventualidades, estos resultados sepueden observar en la siguiene tabla:

Figure 13: Costos diversificados del CAPEX en COP.

Para dar un valor de kwh a cobrar de este proyecto, donde se da una refer-encia de cuanto cobrar el kwh por tecnologıa, dichos cobros se muestran en lasiguiente tabla

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Figure 14: Precio del kwh en COP.

Para finalizar se puede decir que el proyecto se paga en menos de 3 anos yque se obtienen ganancias de $39.659.778.047 COP.

Figure 15: Ganancias a 20 anos

6.2.5 Calcular la demanda de energıa electrica que requiere la poblacion

objetivo

demanda de energıa electrica de una familia promedio de la region. Aproximado

de consumo diario (1 hogar):

Figure 16: Aproximado de consumo diario (1 hogar)

Actualmente 4.44kWh/dıa de consumo Proyeccion a 20 anos 8.1kWh/dıatomando en cuenta un crecimiento anual del 3% que se toma como base de unpromedio de la inflacion.

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7 FORMULACION DEL PROYECTO

7.1 Planteamiento de Objetivos

7.1.1 Objetivo General

Desarrollar un analisis financiero en el cual se compare economicamente la pro-ductividad de la energıa electrica a partir de recursos renovables propios de laregion con la interconexion de la red electrica ya existente.

7.1.2 Objetivos Especıficos

• Identificar las zonas mas viables para la posible puesta en marcha de unaplanta generadora de energıa electrica que utilice los recursos renovablesdisponibles en la zona y que mitigarıa la utilizacion de combustibles fosiles

en la region

• Estimar la tasa de produccion de energıa electrica requerida para abaste-cer las necesidades de consumo, delimitando alguno de los sectores nointerconectados en la region norte de la Guajira

• Identificar las principales variables economicas que influyen en la imple-mentacion de una planta de energıa electrica, a partir de recursos renov-ables en la zona norte de la Guajira

• Determinar en cuales de las zonas no interconectadas actualmente, se evi-dencia un requerimiento por el servicio basico de energıa electrica, a partirdel analisis de informacion en bases de datos.

7.1.3 Definicion de los Entregables

Productos que generara el proyecto

7.1.4 Descripcion de la Metodologıa

1. Planteamiento del problema

2. Revision bibliografica

3. Delimitar el problema

(a) Establecer el objetivo general y los objetivos especıficos del problema

4. Determinar el alcance del problema

5. Identificar los actores del problema

6. Plantear al menos una posible solucion

7. Consultar a expertos en el tema

8. Determinar las caracterısticas climatologicas de la region

(a) Realizar un estudio de las caracterısticas de los vientos de la region,identificando las zonas con mayor viabilidad para la generacion deenergıa electrica a partir energıa eolica

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i. Determinar el factor de la distribucion de weibull

(b) Realizar un estudio de las caracterısticas de la radiacion solar dela region, identificando las zonas con mayor viabilidad para la gen-eracion de energıa electrica a partir energıa solar

(c) Analizar la condicion de confiabilidad del sistema

(d) Sugerir un punto central de convergencia en el cual se dan las condi-ciones climatologicas optimas, en el cual se podrıa implementar lasolucion de generacion de energıa

9. Determinar las zonas de alcance del proyecto

(a) Analizar los factores ecologicos que repercuten en la construccion deun parque eolico o en la generacion de energıa a partir de paneles

solares(b) Determinar las consecuencias ambientales que generarıa la construccion

de un nuevo sistema de generacion de energıa (contaminacion visual,auditiva, atmosferica, polucion)

(c) Estudiar las diferentes comunidades indıgenas para determinar cual(cuales) harıan uso de energıa electrica

(d) Determinar la poblacion objetivo

(e) Sugerir el punto central de convergencia de las diferentes comunidadesidentificadas, en el cual se podrıa implementar la solucion de gen-eracion de energıa

10. Redefinir el PESTAL de acuerdo a 8 y 911. Calcular la demanda de energıa electrica que requiere la poblacion objetivo

(a) Calcular la demanda de energıa electrica de una familia promedio dela region

(b) Calcular la demanda de energıa total de la poblacion objetivo, deacuerdo al numero de familias establecidas

12. Comparar costos para determinar que es mas factible: distribuir o generar

(a) Determinar las caracterısticas que se requieren para producir energıaelectrica a partir de energıa eolica y solar (costos paneles, costos de

turbinas, tecnologıas apropiadas)(b) Calcular el costo de la produccion de energıa electrica a partir de

las alternativas propuestas (costo kW/h) y comparar con la fuenteconvencional

(c) Calcular el costo total de las alternativas propuestas.

7.1.5 Estudios

ASPECTOS DEMOGRAFICOS

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7.1.6 Ubicacion

El Municipio de Uribia esta ubicado en la Republica de Colombia, Departamentode la Guajira, enmarcado entre las coordenadas planas extremas:

Noroeste nordeste:

X = 1870, 000X = 1870, 000Y = 1189, 000Y = 1340, 000 (10)

X = 1870, 000X = 1870, 000Y = 1189, 000Y = 1340, 000 (11)

Suroeste sureste:

X = 1767, 000X = 1767, 000Y = 1189, 000Y = 1340, 000 (12)

En coordenadas geograficas, su ubicacion extrema es: Latitud norte: Entrelos 1227y1130.6 Longitud oeste: Entre los 7222.9y 716.6 2.3.2

7.1.7 Lımites

El Municipio de Uribia limita ası: Por el norte: con el Mar Caribe; por el sur;con el Municipio de Maicao y la Republica de Venezuela; por el oeste: con elMunicipio de Manaure y el Mar Caribe; por el este: con el Mar Caribe y laRepublica de Venezuela.

7.1.8 Extension territorial

Figure 17: Extension territorial

Extension total: 8200 km2 Extension area urbana: 6 km2 Extension area rural:8190 km2

7.1.9 Ubicacion geografica

El Municipio de Uribia se ubica el extremo mas septentrional de America delSur. Desde este territorio comienza la America del Sur. En el municipio se

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encuentra el Resguardo Indıgena de la Alta y Media Guajira de la comunidad

Wayuu; ocupa una estrategica posicion marıtima y fronteriza; abarca toda laregion de la Alta Guajira y una parte de la Media Guajira (donde se encuentrala cabecera urbana, que no pertenece al resguardo y cuya area disponible seextiende en un radio de 2.5 km, a partir del obelisco ubicado en el parqueprincipal segun Resoluciones 015 del 28 de febrero de 1984 y 028 del 19 de julio de 1994). Por otro lado, el territorio municipal ocupa mas de la terceraparte de la superficie del departamento. En la lınea costera se destacan variosaccidentes notables, entre ellos las bahıas de: Portete, Honda, Hondita, Tucacasy Cocinetas; las Puntas de Castilletes, Carrizal, Coco, Canon, Soldado, Aguja,Gallinas, Taroa, Chichibacoa, Espada, Gorda del Norte, Arenas, El Cabo de laVela y Cabo Falso. Entre los accidentes orograficos se destacan las serranıas deMacuira, Jarara, Carpintero y Cocinas, los cerros de Parashi y el Cerro de laTeta.

7.1.10 Division territorial municipal

El municipio tiene veintiun (21) corregimientos de los cuales en orden de im-portancia son centros pobladores mayores: 1. Nazareth, 2. Puerto Estrella, 3.Siapana y 4. Cabo de la Vela. Y sin relacionar en orden de importancia soncentros poblados menores: 5. El Cardon, 6. Wimpeshi, 7. Guarerpa, 8. BahıaHonda, 9. Carrizal, 10. Punta Espada, 11.Castilletes, 12. El Paraıso, 13. Taroa,14. Casuso, 15. Taguaira, 16. Porshina, 17. Irraipa, 18. Taparajin, 19. Uru, 20.Jojoncito y 21. Puerto Lopez. En la cabecera municipal se encuentran, entreotros, los siguientes barrios: Colombia, Venezuela, Fonseca Siosi, Las Casitas,Aipiamana, Polideportivo, San Jose, Eduardo Abuchaibe Ochoa, El Triunfo, LaFlorida, Yosu, Las Mercedes, Esfuerzo Wayuu, Etnia Wayuu, Simon Bolıvar,Polideportivo, Ismael Garcıa, Patio Bonito. Se encuentran en formacion urbanalos territorios indıgenas de Pesuapa y Juyasiraın y un asentamiento provision-almente denominado Haitı o Villa Cielo.

7.1.11 Cronograma

Figure 18: Cronograma

7.2 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

• La zona norte de la Guajira tiene un gran potencial de generacion electricaa partir de energıa eolica y solar y al realizar el modelamiento de una plantay simulacion de esta a 20 anos se observo un alto grado de confiabilidad.

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• Es importante para este tipo de proyectos evaluar no solo el aspecto

economico y tecnico sino tambien el aspecto social pues al ser una co-munidad indıgena es claro que sus costumbres y tradiciones no son lasmismas que las de una persona de la ciudad con un estilo de vida quiz amas agitado.

• El sistema eolico por sı solo genera una gran incertidumbre a la hora degenerar energıa pues depende de un factor externo ambiental por lo que esnecesario complementarlo bien sea con otro sistema de generacion o conun banco de baterıas.

• Al realizar el analisis economico se observa que la inversion del aerogener-ador es muy alta, pero eso se devuelve al momento de realizar los cobrospor servicio electrico, ya que la comunidad es bastante numerosa, portanto podemos observar ganancias. Este ıtem es un poco enganoso puesse debe pensar en inversion gubernamental y subsidios para esta poblacional encontrarse en estado de vulnerabilidad.

• Segun las asunciones tomadas en la realizacion del proyecto, en Colombiaes posible instalar un parque de energıas renovables eolicas y solares quesatisfaga requerimientos aceptables de generacion en terminos de potenciay confiabilidad del servicio apta para el consumo de los usuario.

• Segun el analisis realizado en Colombia, en terminos de los costos princi-pales, es posible realizar un proyecto de esta magnitud.

• La confiabilidad y dimensionamiento del parque de energıas renovablestiene una dependencia directa de las caracterısticas ambientales de la

region.

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en Colombia , 2013.

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conectadas a partir de las energıas renovables solar y e´ olica.,2011.

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[7] Y. Castillo, M. Castrillon, M. Vanegas-Chamorro,

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[9] Formulacion de un plan de desarrollo para lasfuentes no convencionales de energıa en ColombiaPDFNCE,UPME ,22 DE NOVIEMBRE DE 2015.

[10] Plan de expansion de referencia generacion – trans-mision 2013-2027 ,Ministerio de Minas y Energıa ,Bogota,22DE NOVIEMBRE DE 2015.

[11] ww.marte.mar

[12] ww.uribia-laguajira.gov.co

[13] ttps://www.dane.gov.co/files/censo2005/perfiles/guajira/uribia.pdf

[14] Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Terri-torial ,Ministerio de Minas y Energıa ,Bogota,22 DE NOVIEM-BRE DE 2015.


en Colombia , 2013.

[16] Regulacion para incentivar las energıas alternas y lageneracion distribuida en Colombia ,, 2008.

[17] ,El espacio p´ ublico de la ciudad: una aproximaci´ on desde el estu-

dio de sus caracterısticas microclim´ aticas, Pontificia Universidad

Javeriana..

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trabajo final tpi

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