EXPERIENCIA EN EL DESARROLLO DE PROYECTOS …...9No es un proyecto comercial con fines rentables....

EMPRESAS PÚBLICAS DE MEDELLÍN E.S.P.

Gerencia Generación Energía

Noviembre de 2008

EXPERIENCIA EN EL DESARROLLO DE PROYECTOS DE ENERGÍA EÓLICA

PARQUE EÓLICO JEPIRACHI

FORO DE NORMALIZACIÓN Y CONTEXTO NACIONAL EN ENERGÍA SOLAR Y EÓLICA

ICONTEC - UPME

AGENDA

DESCRIPCIÓN DE LA TECNOLOGÍA

MARCO GENERAL DE LOS TRABAJOS - CRONOLOGÍA

PROYECTO PILOTO- Planeamiento- Construcción- Monitoreo y evaluación expost

PERSPECTIVAS DE APROVECHAMIENTO EN COLOMBIA- Potencial eólico en Colombia- Costos- Otras variables determinantes- Variación temporal de la fuente energética

INCORPORACIÓN DE LA ENERGÍA EÓLICA EN EL SECTOR- La conexión al STN- La energía eólica y la expansión indicativa- La energía eólica y la regulación

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

DESCRIPCIÓN DE LA TECNOLOGÍALOS AEROGENERADORES MODERNOS

Potencia Nominal /Unidad: 0,8 a 5,0 MW Diámetros rotor: 54 a 120 mAltura de torre: 45 a 120 mPeso total: 150 a 400 TonVelocidad de rotación: 12 a 17 RPMCosto instalación: 1500 a 2500 US$/kW

Curva de Potencia

0

500

1000

1500

2000

0 5 10 15 20 25Velocidad del viento (m/s)

Pote

ncia

(kW

)

Ventajas:Renovable - InagotableLimpia - compatible con el medio ambienteVersátil - replicable - expandibleCon tecnología en desarrollo y reducción de costos

Desventajas:IntermitenteNo almacenableParticipación limitada en el sistema

Aplicabilidad:A gran escala sólo en el sistema interconectadoEn zonas aisladas sistemas híbridos o banco de baterías

DESCRIPCIÓN DE LA TECNOLOGÍAAPLICABILIDAD

AGENDA







1998: ENERGÍA EÓLICA. SITUACIÓN ACTUAL Y PERSPECTIVASEstudio del estado del arte, evolución y tendencias de la Energía Eólica en el mundo y perspectivas en Colombia.

ESTUDIOS DEL POTENCIAL EÓLICO EN COLOMBIAIdentificación y evaluación gruesa de parques en la Guajira

1999: ESTUDIO DE APROVECHAMIENTO EÓLICO ALTA GUAJIRAReconocimiento y Viabilidad técnica, económica y ambiental de un parque eólico Piloto de 24,7 MW (Finaliza en agosto 2002)

2001: CONVENIO DE ASISTENCIA TÉCNICA CON LA GTZMediciones de viento. Estudios de Factibilidad - Diseño (Fin 2002)

PROGRAMA GENERAL DE ENERGÍA EÓLICAFONDO PROTOTIPO DEL CARBONO

2002: DECISIÓN DE CONSTRUCCIÓN PARQUE EÓLICO PILOTO

2004: OPERACIÓN, MONITOREO Y EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO

2006: EVALUACIÓN EX POST – LECCIONES APRENDIDAS

2007: ESTUDIOS DE FACTIBILIDAD NUEVOS PROYECTOS

MARCO GENERAL DE LOS TRABAJOSCRONOLOGÍA

AGENDA







COLOMBIA

GUAJIRA

OC

EA

NO

PA

CÍF

ICO

V E N E Z U E L AV E N E Z U E L A

M E D E L L Í N

E C U A D O R

P E R Ú

B R A S I L

OC

EA

NO

AT

LÁ

NT

I CO

CABO DE LA VELAPORTETE

CONVENCIONES

Vía sin pavimentar

Vía pavimentada

Línea de alta tensión

URIBIA

MANAURE

RIOHACHA

MAICAO

Líne

a de

110

kV

PUERTO BOLIVAR

N

ALTA GUAJIRAMejores vientos.Mayor potencial.

MEDIO FÍSICO - BIÓTICOLluvias anuales < 400 mm.Ausencia casi total de agua.Suelos salinos.Vegetación escasa.Fauna escasa.Semidesierto, cálido y seco.

SOCIOECONOMÍAComunidad indígena Wayúu.Población dispersa.Precarias condiciones de vida(salud, servicios, agua, etc.).Ausencia de agricultura.Actividades pecuarias extensivas.

PROYECTO PILOTO JEPIRACHI PLANEAMIENTO - LOCALIZACIÓN REGIONAL

BAHIA PORTETE

PUERTO BOLIVAR

CABO DELA VELA

Parque eólico

CRITERIOS TÉCNICOSVientos.Puerto.Transporte terrestre.Conexión a red. Zona Aduanera Esp.Impactos mínimos.Compatible.Expandible.Replicable (Limitación red).

CRITERIOS AMBIENTALESAvifauna: retiro del corredor costero y retiro de humedales.Turismo: No afectar el Cabo de la Vela.Rancherías y Cementerios: 1 Km de retiro.Jagüeyes y rozas de cultivo entre 200 y 500.

PROYECTO PILOTO JEPIRACHI PLANEAMIENTO - LOCALIZACIÓN PUNTUAL

ESTACIONES DE MEDICIÓNTorre de 50 m de altura o más, tubo o celosía.Variables: V, Dir, T°, HR, p atm, P, Rad. solar.Medición Vientos (velocidad y dirección):

• Alturas: 10, 20 y 50 m• Muestreo: 1 seg• Datos capturados: V, Dir, Desv Std 10 min

Anemómetros: Met One, Tiess, Young y Vector.Transmisión satelital: GOES.Especificaciones técnicas y Normas: Deutsche Wind Guard – MEASNET.Aspectos claves: Localización, entorno, orientación sensores, anemómetro.

PROYECTO PILOTO JEPIRACHI PLANEAMIENTO – MEDICIONES DE VIENTO

LONGITUD DE LA SERIEMínimo 1 año.Estación Pivote Largo Plazo

CLASE DE VIENTOS (IEC- 61400-1)Para diseño estructural turbinas.

VARIACIÓN ALTITUDINALDepende de Rugosidad del terreno.Clave en altura del aerogenerador.

DIRECCIÓN DEL VIENTOSectores de 30°.

DISTRIBUCIÓN DE FRECUENCIAS Histograma.Ajuste a Weibull y Raleigh.Se usan para producción energética Estimados energéticos promedios anuales.

HERRAMIENTAS: WinnPRO, Hydstra y herramientas propias de EPM.

Clase I II III IVVelocidad promedia (m/s) 10 8,5 7,5 6Ráfaga de TR = 1 año 52,5 44,6 39,4 31,5Ráfaga de TR = 50 años 70 59,5 52,5 42

SubclaseInt. Turbulencia

b16%

a18%

N

S

E

NNE

NEE

SEE

SSESSW

SWW

W

NWW

NNW

N

S

E

NNE

NEE

SEE

SSESSW

SWW

W

NWW

NNW

PROYECTO PILOTO JEPIRACHI PLANEAMIENTO – ANÁLISIS Y PROCESAMIENTO DE DATOS

ASPECTOS CLAVES EN COLOMBIAVARIABILIDAD INTRA DIARIA

Velocidad en función de la temperatura

VARIABILIDAD INTRA ANUALAlta velocidad en los meses secosComplementariedad parcial con sistema hidroeléctrico nacional

VARIABILIDAD EN EL LARGO PLAZOVientos fuertes en transición Niña – Niño

VARIACIÓN HORARIA

0

2

4

6

8

10

12

14

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24HORA

VELO

CID

AD

FUENTE: 3 TIER

4.005.006.007.008.009.00

10.0011.0012.0013.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

2001 20022003 20042005 Media

PROYECTO PILOTO JEPIRACHI PLANEAMIENTO – ANÁLISIS Y PROCESAMIENTO DE DATOS

DATOS DE VIENTOS

TOPOGRAFÍA

RUGOSIDAD

CAMPO DE VIENTOS

RESTR.AMBIENT

INFRAES-TRUCTURA

EQUIPOS

CONFIGU-RACIÓN

PROYECTO

EFECTO SOMBRA

ENERGÍAS PROMEDIAS

ANUALES

MODELOSWinPRO, Wind Farm, Meteodyn, Windsim.

APLICABILIDAD EN COLOMBIANo acorde con Mercado Eléctrico por variabilidad de tarifas.Es importante información sobre producción por horas, meses y años.No permiten análisis de confiabilidad y firmeza.Incertidumbre equipos.

AJUSTES DENSIDAD, DISPONIB Y

LARGO PLAZO

PROYECTO PILOTO JEPIRACHI PLANEAMIENTO – OPTIMIZACIÓN DEL PROYECTO

IMPACTOS FÍSICOBIÓTICOS Muerte de aves por choques.Deterioro de las coberturas vegetales actuales.Impacto sobre el paisaje.Incremento en los niveles de ruido.Reducción de emisiones de GEI.

IMPACTOS SOCIALES Y CULTURALES Alteración de la dinámica comunitaria local.Potenciación de conflictos durante construcción por personal foráneo.Afectación del patrimonio arqueológico.Generación de empleo.Aumento de los ingresos municipales de Uribia.Aporte al conocimiento tecnológico nacional.

PMAMedidas de compensación y mitigación.Plan de monitoreo.

PROYECTO PILOTO JEPIRACHI PLANEAMIENTO – ESTUDIOS AMBIENTALES

PREMISA BÁSICA: PROYECTO PILOTONo es un proyecto comercial con fines rentables.Es una inversión en I+D.Propósitos: Know How, verificación de la tecnología y adaptación tecnológica.

EVALUACIÓN ECONÓMICA DEL PRIOYECTO PILOTOCostos de inversión: 1400 US$/kW instaladoCostos anuales de AOM: 2% de la inversiónProducción energética: FP = 40%Vida útil: 15 años

VPN <<< 0REDUCCIÓN INCERTIDUMBRES Y RIESGOS FINANCIEROS

Venta de CRE’s al FPC (MDL): estimado 4 MUS$ Millones (No se recaudarán).COLCIENCIAS: Beneficios por Ciencia y Tecnología.Beneficios Tributarios: Exención rentas por MDL.

CONCLUSIONESEólica no es rentable en las condiciones actuales del SEC.Los altos costos de la tecnología y la falta de incentivos son claves.La Hidroelectricidad es de lejos más competitiva.

PROYECTO PILOTO JEPIRACHI PLANEAMIENTO – ANÁLISIS ECONÓMICOS

PERMISO DE ESTUDIOS CORPOGUAJIRA (2000)Presentación ante Corporación y visita conjunta a comunidades.Gestión diligencias formales.

PROCESO DE CONSULTA PREVIAReuniones informativas con comunidades (25).Consultas y participación Mininterior.Participación de la comunidad y autoridades en EIA y PMA (Gob. Mpio y Autoridades tradicionales).Concertación de Medidas de manejo y compensación.Reunión de Protocolización de Consulta.

MEDIDAS DE MANEJO Y ACUERDOSPlanta desalinizadora - Adecuación embarcadero y suministro de botes.Mejora de viviendas, jagüeyes, cementerios, escuela y puesto de salud.Programa de información y comunicaciones.Programa de generación de empleo.Programa de rescate y monitoreo arqueológico.Programa de participación y fortalecimiento comunitario.

PERMISO CONSTRUCCIÓNNo aplicó Licencia Aambiental Plan de Manejo con CORPOGUAJIRA.

PROYECTO PILOTO JEPIRACHI PLANEAMIENTO – TRÁMITES Y GESTIONES AMBIENTALES

CONSTRUCCIÓN (ENERO 2003 – ABRIL 2004)

OBRAS CIVILES: Compañías colombianas.

TRANSPORTE TERRESTRE Y GRÚAS: Compañías colombianas.

MONTAJE, PRUEBAS E INICIO DE OPERACIÓN:

Personal de EEPPM con supervisión de 2 ingenieros de NORDEX.

Operación primer año: personal de EEPPM con supervisión de NORDEX.

Alto nivel de transferencia de conocimiento

Potencia nominal total: 19,5 MW Velocidad promedio: 10,01 m/sAerogeneradores: 15 Nordex de 1,3 MW Energía media anual: 72 GWh/añoDiámetro de aspas: 60 m Factor de Capacidad: 42%Altura de torre: 60 mLínea de conexión: 700 m

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS VIENTOS Y ENERGÍA:

PROYECTO PILOTO JEPIRACHI EJECUCIÓN – INFORMACIÓN GENERAL

Al Cabo de la Vela

Intercor

3,5 km 8 kmEdificio y equipos de Subestación

CONVENCIONES

Aerogeneradores

Vías

Fundaciones y plazoletas aerogeneradores

Línea 110 kV existente

Línea 110 kV proyectada

PARQUE EÓLICO JEPIRACHIPARQUE EÓLICO JEPIRACHI

REQUISITOS PARTICIPACIÓNCertificado de aseguramiento de la Calidad del Fabricante (ISO 9001 – 2000).Equipos certificados para vientos Clase 1 (IEC – 61400 – 1).Curva de potencia certificada (IEC – 61400-12).Equipos experimentados (cantidad y tiempo en operación).

AJUSTES EXIGIDOS PARA JEPIRACHICorrosión, salinidad y polvillo de carbón (según especificaciones Puerto Bolívar).Temperatura (según condiciones ambientales).

CRITERIOS DE EVALUACIÓNExperiencia en diseños y Capacidad instalada.Costos de generación y plazos.

OTRAS NORMAS CONSIDERADASlEC 60204-1:1997, Seguridad de las máquinas. Equipo eléctrico. lEC 60721-2-1:1982, Clasificación de las condiciones ambientales. lEC 61024-1:1990, Protección de las estructuras contra el rayo. lEC 61312-1:1995, Protección contra los impulsos electromagnéticos del rayo. lEC 61400-21:2001, Aerogeneradores. Calidad de suministroISO 76:1987, Cojinetes de bolas. Asignación de cargas estáticas.ISO 4354:1997, Acción del viento sobre las estructuras.

PROYECTO PILOTO JEPIRACHI EJECUCIÓN – AEROGENERADORES

VÍAS Y EDIFICIO DE LA SUBESTACIÓNDe acuerdo con la experiencia de EPM en otros proyectos.Incertidumbre por desconocimiento de los equipos a tiempo.

FUNDACIONESDiseño del fabricante.Construcción por firmas colombianas.Asesoría y supervisión del fabricante.

SUBESTACIÓNDiseño de personal especializado de EPM.Subestación encapsulada por salinidad, contaminación y confiabilidad.A la fecha se encuentra prácticamente nueva.

MONTAJE AEROGENERADORESCon personal propio de la División Montajes.Suministro de grúas por compañía colombiana.Supervisión de un experto del fabricante.Reconocimiento a la alta capacidad y rigor técnico.

PROYECTO PILOTO JEPIRACHI EJECUCIÓN – OBRAS CIVILES Y MONTAJES

Evaluación de la producción energética individual y totalRutinas de mantenimientoTemperatura componentes de equiposVibracionesVerificación de desgastesFlicker y armónicosDisponibilidad: aerogeneradores – línea

Velocidades medias, máximas y mínimasVariación temporal del recursoDistribuciones probabilísticas de frecuencia total, anuales y mensualesIntensidad de turbulenciaComparación y clasificación respecto a estándares mundialesTemperatura ambiente y otros clima

DESEMPEÑO DEL PARQUEMEDIO AMBIENTE

VARIABLES MONITOREADAS (2004 a la fecha)

METODOLOGÍAContrato de monitoreo y evaluación del desempeño con NORDEX.Asesoría y análisis especiales Asesor Internacional.Mediciones, pruebas y procesamiento: SGs Operación y Ambiental.Análisis y talleres de evaluación: Expans. - Proy. - Operac. - Comercial y Ambiental

PROYECTO PILOTO JEPIRACHI MONITOREO – EXPERIENCIAS RELEVANTES

PROYECTO PILOTO JEPIRACHI MONITOREO – DESEMPEÑO DEL PARQUE

Factor de Capacidad Histórico: 36%Planeado: 42%

DisponibilidadInicial: 90 a 92 %Actual: 95 %

Operación y MantenimientoDesde 2007 por EPM directamenteProgramas de ingeniería inversa

AGENDA







ALTA GUAJIRA COLOMBIANAPotencial > 10000 MW.

Rendimientos >>> Europa.

Bajas Intensidades de turbulencia.

Amplias zonas.

Facilidades de puerto y transporte

terrestre.

Zona aduanera especial.

ATLAS DE VIENTOS DEL IDEAM - UPMELas mejores áreas en la Costa Atlántica Colombiana.

Velocidades altas en los Andes Santandereanos.

PERSPECTIVAS DE APROVECHAMIENTO EN COLOMBIAPOTENCIAL EÓLICO

CRISIS DEL PETRÓLEO

POLÍTICAS AMBIENTALES

INCREMENTODEMANDA

PRODUCCIÓN 2008 A 2010 VENDIDAINCREMENTO COSTOSDESINTERÉS 3er MUNDO

EXPANSIÓN FABRICANTESEQUILIBRIO DEL

MERCADO

¿RESURGIMIENTO NUCLEAR ?

ESTABILIZACIÓN Y

REDUCCIÓN DE

PRECIOS

PERSPECTIVAS DE APROVECHAMIENTO EN COLOMBIACOSTOS DE INSTALACIÓN Y GENERACIÓN

Los costos de equipos suben significativamente desde 2005Costos actuales de instalación superiores a 2200 US$/kWVCostos de generación superiores a 70US$/MW

TARIFAS DE LA ELECTRICIDADSeñales de incrementos al final de la década por poca expansión.

MECANISMO DE DESARROLLO LIMPIO (MDL)Jepirachi fue el primero Bajos precios de CER’s (US$ 4) y muchas dificultades.Los precios han evolucionado pero son volátiles (entre 6 y 24 US$/Ton CO2).En Colombia se ve un poco difìcil debido a la alta generaciòn hidroProyectos pequeños (Fast Track) con mejores posibilidades.

POLÍTICAS E INCENTIVOS REGULATORIOSZona aduanera especial.Beneficios tributarios (igual para otras renovables).Otros beneficios por Producción Limpia.

POLÍTICAS E INCENTIVOS INTERNACIONALESCIF ?

PERSPECTIVAS DE APROVECHAMIENTO EN COLOMBIAOTRAS VARIABLES DETERMINANTES

ASPECTOS RELEVANTES

Mayor producción energética en épocas secas. Alternativa de abastecimiento durante condiciones críticas.

La operación del Sistema debe ser capaz de manejar la incertidumbre de la potencia inyectada hora a hora de la red.

Se pueden garantizar energías mensuales mínimas pero no potencias.

Dificultades para definir despacho en el MEM.

Dificultades para estimar la ENFICC.

PERSPECTIVAS DE APROVECHAMIENTO EN COLOMBIAVARIABILIDAD DE LA FUENTE ENERGÉTICA

AGENDA







Aprox 400 MW conectables.

Limitaciones por distancia desde Cuestecita hasta zona atractiva.

La “debilidad” de la red, exigiráverificar la necesidad de instalar equipos para control de reactivos.

Caídas de tensión por corto circuito pueden afectar continuidad en operación de AG.

500 KV220 KV110 KV

INCORPORACIÓN DE LA ENERGÍA EÓLICA EN EL SECTORCONEXIÓN AL STN

INCERTIDUMBRES¿Cómo impactarían futuros parques eólicos el plan de expansión indicativo?

– Confiabilidad del suministro.– Costo marginal incremental de largo plazo.

¿Cuál es el beneficio que representaría la alta generación eólica durante períodos críticos Intra-anuales (veranos) y de Largo Plazo (Niño)?

Modelos MPODE y Super/OLADE - BID– No se disponen de series históricas largas.– La relación Potencia – Viento no es lineal (no se puede trabajar con

velocidades mensuales).

POR DEFINIRMetodologías para obtención de información de vientos representativa.¿Cómo modelar parques eólicos en el MPODE y Super OLADE?

INCORPORACIÓN DE LA ENERGÍA EÓLICA EN EL SECTORLA ENERGÍA EÓLICA Y LA EXPANSIÓN INDICATIVA

EL DESPACHO

La variabilidad del viento no permite garantizar potencia continua.Hay incertidumbre en cuanto a la disponibilidad del recurso.Similitud con planta hidroeléctrica a filo de agua.Son fundamentales los modelos de pronóstico diario.

EL CARGO POR CONFIABILIDAD Planteamientos

La alta generación eólica durante sequías indudablemente aporta a mejorar la confiabilidad en la prestación de energía eléctrica bajo condiciones críticas.

Las plantas eólicas podrían garantizar energías mensuales mínimas durante períodos críticos, pero no en forma continua.

Cálculo de la ENFICC:– No se disponen de series históricas largas.– No aplican los modelos establecidos para Hidroeléctricas.

POR DEFINIRAnálisis de los aportes eólicos al sistema en condiciones críticas.Metodologías para obtención de información representativa.Metodología para ENFICC de plantas eólicas.

INCORPORACIÓN DE LA ENERGÍA EÓLICA EN EL SECTORLA ENERGÍA EÓLICA Y LA REGULACIÓN

AGENDA







La aplicación de Normas Técnicas ha sido fundamental para el desarrollo exitoso del parque eólico piloto JepirachiLa energía eólica es la más cercana a los niveles de competitividad en Colombia. Sin embargo, la hidro se mantiene como la más económica.La problemática de Cambio Climático, a la vez que impulsa su aplicación, crea coyunturas que afectan el mercado de equipos.Los excelentes vientos de la Guajira podrían hacer atractivo su aprovechamiento energético en el mediano o largo plazo en Colombia.Se requiere mayor conocimiento sobre las soluciones técnicas que para la incorporación de generación eólica a gran escala en el STN.Se requiere desarrollar criterios y métodos para la evaluación de escenarios de expansión con parques eólicos (MPODE, etc).La Normatividad actual presenta vacíos determinantes que impiden el desarrollo de proyectos a gran escalaSe requiere evaluar los beneficios por aportes eólicos en períodos críticos, como base para definir despacho y cargo por confiabilidad.


MUCHAS GRACIAS

EMPRESAS PÚBLICAS DE MEDELLÍN E.S.P.

www.eeppm.com

CONTACTOLuis Rodríguez A. [email protected]

Tel: (574) 380 42 68

Fax: (574) 380 67 95

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