1. CONSIDERACIONES EN LOS COSTOS DE GENERACIÓN La determinación de los costos medios de generación se hace a partir de los costos de inversión, operación y mantenimiento, tanto fijos como variables, costos ambientales ambientales originados originados por la instalación instalación de plantas plantas o unidades unidades de generación generación de energía eléctrica, de acuerdo con su tecnología, ciclo, tipo, localización y factor de utilización, entre otros, que puedan operar con diferentes recursos energéticos dispon disponibl ibles, es, involu involucran crando do costos costos ambient ambientale ales. s. Como Como criterio criterioss básico básicoss para la estimación de los costos de generación se tomaron: 1 El cost costo o FOB FOB de la pla planta nta des desagre gregado en en sus sus pri princi ncipales uni unidad dades constructivas, transporte y seguros internacionales. 2 3 El cost costo o en en puer puerto to colo colomb mbia iano no de de la plan planta ta de de gene genera raci ción ón des desag agre rega gado do en en sus principales unidades constructivas, costos e impuestos de nacionalización. 4 5 El cos costo to de de tran transp spor orte te en en func funció ión n de la la dist distan anci cia a hast hasta a el sit sitio io de de oper operac ació ión n de la planta. 6 7 Otro Otross cost costos os,, tal tales es com como o cost costo o de los los equ equip ipos os aso asoci ciad ados os req reque ueri rido doss para para la la operación de las unidades de generación, costos de repuestos, depreciación en función de la vida útil estimada y demás aspectos determinantes del costo de generación. Este Este alca alcanc nce e tamb tambié ién n apli aplica ca para para unid unidade adess que que opere operen n con con comb combust ustib ible less sustitutos (por ejemplo: unidades de gas a carbón, gas a fuel oil, carbón a gas, carbón a fuel oil, fuel oil a gas, entre otras). Se definen los procedimientos para la estimación de costos asociados con las obras civiles, de tal forma que se considera una variedad representativa de diferentes alternativas de construcción, que para el caso de costos de plantas hidráulicas, por ejemplo, contempla diferentes tipos de presa, caída de agua, embalse, túneles, etc. Adicionalmente, para las plantas térmicas, se plantean alte altern rnat ativ ivas as para para mode modela larr los los cost costos os de gene genera raci ción ón que que no está están n sien siendo do considerados en el modelo de planeamiento y modelo de despacho, entre otros: número de arranques, rampas de toma de carga, deterioro de las unidades por arranques y paradas, eficiencia de las plantas, y demás aspectos determinantes de su costo de operación. Dentro de la estructura del costo de generación se incluyen aspectos relacionados con la legislación vigente y aplicable en materia de importación, importación, convenios convenios aduaneros, aduaneros, tratados tratados comerciales, comerciales, tributación, tributación, seguros, transporte nacional y en cualquier otro aspecto determinante en la definición de dicho costo. La base de datos contiene la información información reportada reportada de las diferentes diferentes fuentes del directorio.
2. ESTRUC ESTRUCTUR TURA A DE LOS COSTO COSTOS S DE GENERAC GENERACIÓN IÓN Los costos preoperativos y los costos operativos. Los primeros corresponden básicamente a inversiones realizadas una sola vez antes de entrar en operación el proyecto, y los segundos corresponden a costos periódicos, fijos o variables, que garantizan la operación de la central. Dentro de los costos operativos se distinguen los siguientes componentes generales a la mayoría de plantas típicas: • • • • • • • • • •
Estudios e investigaciones Predios Obras de infraestructura Obras civiles Equipos* Inversiones ambientales Ingeniería Imprevistos en obras y equipos Costos financieros Costos de ley
Por otro lado, las principales componentes de los costos operativos son: • • • • • •
Administración, operación y mantenimiento (AOM) Componente fija Administración, operación y mantenimiento (AOM) Componente variable. Combustible Seguros Manejo ambiental Cargos de ley operativos
3. RECURS RECURSOS OS ENERGÉ ENERGÉTIC TICOS OS Y TECNOLO TECNOLOGÍA GÍAS S Los recursos energéticos considerados son: hídrico, gas natural, carbón, diesel, fuel oil, biomasa, eólico, geotermia y solar. En tal sentido, se consideran los estudios desarrollados por la UPME sobre potenciales energéticos y en general los estudios relativos al tema.
3.1 HIDROELECTRICIDAD Se trata de una tecnología ampliamente conocida y aplicada para un rango muy amplio de capacidades instaladas, desde algunos kW hasta más de 1,000 MW. Aun Aun cuand cuando o exis existe ten n innum innumera erabl bles es posib posible less vari variaci acione oness de conf config igur uraci ación ón o esquema de los proyectos, para el presente estudio se adoptó la clasificación que sugiere la Organización Latinoamericana de Energía (OLADE) para este tipo de aprovechamientos. 1
Picocentrales: Capacidad instalada entre 0.5 y 5 kW, operación a filo de
agua agua,, apli aplica cabl ble e a zona zonass no inte interc rcon onec ecta tada dass o caso casoss aisl aislad ados os de zona zonass interconectadas. 2
Microcentrales: Capacidad instalada entre 5 y 50 kW, operación a filo de
agua agua,, apli aplica cabl ble e a zona zonass no inte interc rcon onec ecta tada dass o caso casoss aisl aislad ados os de zona zonass interconectadas. 3
Minicentrales: Capacidad instalada entre 50 y 500 kW, operación a filo de
agua agua,, apli aplica cabl ble e a zona zonass no inte interc rcon onec ecta tada dass o caso casoss aisl aislad ados os de zona zonass interconectadas. 4
Pequeñas Pequeñas Centrales Centrales Hidroeléctricas Hidroeléctricas (PCH): Capacidad Capacidad instalada instalada entre 500
y 10,000 kW, operación a filo de agua, aplicable a zonas no interconectadas y zonas Interconectadas (sin posibilidad de participar en el despacho eléctrico. 5
Central Centrales es Hidroelé Hidroeléctri ctricas cas (CH): (CH): Capac Capacid idad ad insta instala lada da mayor mayor a 20 MW, MW,
aplicable a Zonas Interconectadas, con participación obligada en el despacho eléctrico.
3.2 CENTRALES TÉRMICAS A GAS Para este recurso se definieron las siguientes plantas típicas:
1
Ciclo Ciclo Simpl Simple: e: apli aplica cabl bles es a zonas zonas inte interc rcon onect ectad adas, as, con con capac capacid idad ades es
instaladas típicas de: 50 MW en una unidad, 150 MW en una unidad y 300 MW en dos unidades de 150 MW cada una. 2 3 Ciclo Ciclo Combinad Combinado: o: aplicab aplicables les a zonas zonas interco interconect nectadas adas,, con capacid capacidad ad instalada instalada típica de: 450 MW, obtenidos obtenidos mediante dos unidades a gas de 150 MW cada una y una unidad a vapor de 150 MW. 4
Cierre Cierre de Ciclo: Ciclo: aplicable a zonas Interconectadas, se considera como
proyecto típico la instalación de una unidad de vapor de 150 MW para cerrar el ciclo de una central de 300 MW conformada por dos unidades a gas de 150 MW cada una.
3.3 CENTRALES TÉRMICAS A CARBÓN En el aprovec aprovecham hamien iento to de este este recurso recurso minero minero energét energético ico se plante plantearon aron las siguientes plantas típicas: 1
Tecnología de Carbón Pulverizado: Capacidad instalada de 50 MW, 150
MW y 300 MW en una unidad, todas con tecnología de enfriamiento en ciclo semihúme húmedo. do. Dada Dada las las capa capaci cida dades des inst instal alada adass esta estass centr central ales es se consi conside dera ran n exclusivamente para zonas interconectadas. 2
Tecnología de Lecho Fluidizado: Capacidad instalada de 150 MW en una
unid unidad, ad, con con tecn tecnol olog ogía ía de enfr enfriam iamie ient nto o en cicl ciclo o semi-h semi-húm úmedo edo.. Igua Igualm lmen ente te aplicable a zonas interconectadas. Así mismo se considera una planta de 150 MW de capacidad operando con mezcla de carbón y biomasa (dendroenergía) 3.4
CENTRALES TÉRMICAS. DIESEL O FUEL OIL
En este caso se considera la tecnología de motores alternantes con capacidad instalada instalada de 2 MW, aplicable aplicable exclusivamente exclusivamente a centros centros poblados de las zonas no interconectadas. Las alternativas en esta tecnología dependen del combustible utilizado: 1
Motores alternantes de 2 MW operando con Fuel oil.
2 3
Motores alternantes de 2 MW operando con diesel.
4
Motores alternantes de 2 MW operando con biodiesel.
3.5CENTRALES A PARTIR DE BIOMASA
La biomasa se deriva de la materia proveniente de plantas y animales, tal como made madera ra del del bosq bosque ue,, resi residu duos os de la agri agricu cultltur ura a o de la indu indust stri ria a fore forest stal al,, combus combustitibl bles es deri deriva vados dos o resid residuo uoss indu indust stria riale less huma humanos nos o anim animal ales es.. En su definición se incluyen los elementos de fuente renovable y viabilidad ambiental. En consecuencia se excluyen las basuras que emiten en los procesos de combustión diox dioxin inas, as, fura furanos nos y merc mercur urio io y tamb tambié ién n resi residu duos os indus industr tria iale less como como llant llantas, as, plásticos o cualquier otro que emita residuos tóxicos. De otro lado, se excluyen además los residuos de maderas tratados químicamente o la madera proveniente de reservas forestales o de áreas utilizadas para preservar la vida animal o la biodiversidad. La generación de energía eléctrica a partir de la biomasa se realiza en la mayoría de los casos utilizando los residuos generados por los procesos industriales y agrícolas, excepcionalmente se desarrollan plantaciones con vocación energética. La biom biomasa asa sóli sólida da usua usualm lmen ente te es util utiliz izad ada a como como comb combust ustib ible le alte alterna rnatitivo vo o combinada con carbón. Las plantas de generación comercial utilizan tecnología convenc convenciona ional,l, que eventu eventualm alment ente e necesit necesita a alguna alguna adaptac adaptación, ión, especia especialme lmente nte cuando se utilizan desechos sólidos en altas proporciones. La biomasa sólida disponible para los procesos de generación eléctrica proviene de las siguientes fuentes: 1 Los res residuo duos agrí agríccola olas gen generad rados des desp pués ués de cad cada cos cosech echa o en los los procesos de transformación requeridos para fabricar los alimentos o bebidas. 2 3 Las Las plan planta taci cion ones es de de árbo árbole less que que son son dedi dedica cada dass a la la gene genera raci ción ón.. En En var vario ioss país países es se cose cosecha chan n árbol árboles es con con este este propó propósi sito to inte integr gran ando do un esque esquema ma de generación denominado dendroenergía. Los residuos forestales que quedan después de la explotación industrial de las plantaciones. En las operaciones donde se cultiva madera no se extrae todo el mate materi rial al de biom biomas asa a debi debido do que que solo solo la made madera ra que que prese present nta a una una cali calidad dad determ determina inada da es aprovec aprovechad hada. a. El materi material al residua residual,l, potenc potencial ialmen mente te puede puede ser utilizado para generar energía. En la cosecha se generan residuos de biomasa a partir de las entresacas de los especimenes jóvenes que no cumplen con la cali calida dad, d, rama ramas, s, corte corteza za y mate materi rial al veget vegetal al muer muerto to.. En el proces proceso o de tala tala y beneficio de la madera también se generan residuos. 1 Los Los dese desecho choss de de los los aserr aserrío íoss y en gener general al de la indus industr tria ia de trans transfo form rmac ació ión n de la madera. Se incluyen desechos urbanos como las estivas sobrantes de la construcción o demolición y las podas de árboles ornamentales. 2 3 Los Los trat tratam amie ient ntos os de aguas aguas resi residu dual ales es y los los rell rellen enos os sani sanita tari rios os de basu basuras ras,, al al generar gases que pueden ser utilizados para la generación eléctrica, siempre y cuando se diseñen desde su concepción para tal fin. Esta forma de generación es aplicada en el mundo en centros con importantes concentraciones urbanas. En
algunos casos se utiliza a pequeña escala el gas generado para motores de combustión interna.
4. COSTOS COSTOS DE INSTALACIÓ INSTALACIÓN N DE CENTRALES CENTRALES ELÉCTRICAS ELÉCTRICAS 4.1 4.1 HIDR HIDROE OELE LECT CTRI RICA CA Muestra Muestra de costos índices índices tomada de información información contenida contenida en las revistas HRW – Hydro Review Wordwide entre 1999 y 2003
En el rango comprendido entre los 0 y los 500 MW existe una elevadísima dispersión, con Costos Índices de Instalación que varían entre los USD 400/kW hasta cerca de los USD 3,000/kW, la que no obedece a ninguna tendencia estadí estadísti stica, ca, por lo que puede puede conside considerars rarse e como como una variable variable perfect perfectame amente nte aleatoria.
4.2 CARBOE CARBOELEC LECTRI TRICAS CAS Según la UPME, la distribución de costos para las carboeléctricas es:
Equipo Caldera Turbina Generador Manejo Carbón y Cenizas Precip. Electros. Misc. Mecánicos (BOP) Tuberías Instrum y control Mat. Eléctricos Trat. Aguas Total Equipos
% 29% 11% 6% 8% 14% 9% 4% 5% 8% 6% 100%
De donde, para centrales con capacidad de generación de 150 MW los costos son:
Equipos carbón pulverizado 150MW
Fuente: Unidad de Planeación Minero Energética
Equipos lecho fluidizado 150MW
Fuente: Unidad de Planeación Minero Energética
4.3 TERMOE TERMOELEC LECTRI TRICA CA A GAS Según la Ecopetrol (2004), la distribución de costos para las termoeléctricas a gas es:
Ciclo Simple - % Costo Overnight Turbina Generador Misc. Mecánicos (BOP) Instrum y control Mat. Eléctricos Tratamiento de aguas Mat. Eléctricos Tratamiento de aguas
Ciclo Combinado - % Costo Overnight 38% 19% 4% 8% 13% 2% 10% 5%
Turbina a gas Turbina a vapor Generadores eléctricos HRSG Misc. Mecánicos (BOP) Instrum y control
26% 7% 16% 18% 14% 4%
De donde, para centrales con capacidad de generación de 300 y 400 MW los costos son:
Costo de Equipos Ciclo Simple 300MW
Costo de Equipos Ciclo Combinado 200MW
4.4 4.4 MOTO MOTORE RES S DIES DIESEL EL La gene genera raci ción ón de ener energí gía a eléc eléctr tric ica a a part partir ir de moto motore ress alte altern rnan ante tess se da principalmente mediante la utilización de motores diesel, con costo de generación menor que el de motores a gasolina, debido al menor costo del combustible que en este caso son aceites pesados de petróleo (como el ACPM u el Fuel Oil) y menor consumo al utilizar una mezcla heterogénea y pobre. En la Tabla se presentan los costos globales máximo, medio y mínimo de los equipos importados requeridos para la operación con cada una de las plantas tipo; en donde los costos denominados de equipos planta diesel incluyen tanto el grupo elec electr tróge ógeno no como como los los equip equipos os auxi auxililiare ares, s, sin sin incl incluir uir los los equi equipos pos auxi auxililiare aress requeridos para la operación con fuel oil, que se tienen en cuenta en el segundo ítem.
Donde: TS: Transporte y seguros (% [FOB]) A: Arancel (% [FOB]) IVA: Impuesto sobre las ventas (% [FOB+TS]) AC: Aduanas y comisiones (% [FOB+TS+A+IVA]) FS: Transporte nacional y seguros (% [FOB+TS+A+IVA+AC]) I: Instalación (materiales y mano de obra, % [FOB]) DD: combustible Diesel DFO: combustible fuel oil DBIO: combustible biodiesel
4.5 4.5 BIO BIOMAS MASA La biomasa proveniente de las plantaciones energéticas puede ser utilizada para generar electricidad utilizándose pura, en mezcla con otros residuos agrícolas (como por ejemplo en las trilladoras de arroz o en los ingenios azucareros) o en mezcla con carbón (en una central de generación a carbón). En el mundo la generación generación de energía eléctrica eléctrica con biomasa biomasa se realiza utilizando las tecnologías tecnologías convencionales, pero se viene investigando en la aplicación de tecnologías no convencionales, que en un futuro representan una alternativa importante. Para cada una de las aplicaciones de la biomasa la tecnología de conversión que suele utilizarse utilizarse es la del ciclo con turbina turbina de vapor, pues puede aceptar una gran variedad de combustibles de biomasa. Sin embargo, a la escala propia para la biomasa la tecnología es costosa y relativamente ineficiente comparada con las unid unidade adess de comb combust ustibl ibles es fósi fósile les. s. Como Como tal, tal, la tecno tecnolo logí gía a se ve releg relegada ada a aplicaciones donde existe la disponibilidad de un suministro a muy bajo costo, nulo o negativo. En la tabla se presentan los costos de generación para tres tipos de sistemas de cogeneración:
Donde: TC: turbina de contrapresión TCA: turbina de contrapresión con extracción TCE: turbina de condensación con extracción
BIBLIOGRAFÍA LESME Jaén. Combustión a partir de biomasa cañera. http://www.cengicana.org/Portal/SubOtrasAreas/Cogeneracion/Presentaciones/Co mbustionPartirBiomasaCanera.pdf#search=%22allintitle%3A%20biomasa %20filetype%3Apdf%20OR%20%20filetype%3Adoc%20OR%20filetype%3Appt %20OR%20%20filetype%3Axls%20OR%20filetype%3Artf%22 UPME. Costos Indicativos De Generación Eléctrica En Colombia. http://www.siel.gov.co/Siel/Documentos/documentacion/Generacion/Costos_Indica tivos_Generacion_EE.pdf
