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Energia sostenible para el Archipiélago de San Andrés y Providencia

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Energia sostenible para el Archipiélago de San Andrés y Providencia. Entidad encargada: Universität Freiburg Institut für Forst- und Umweltpolitik Director: Prof. Dr. Dr. h.c. Hans Essmann, Freiburg Investigador Principal: Dr. Ulf Haerdter, Freiburg

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energia sostenible para el archipi lago de san andr s y providencia

Energia sostenible para el Archipiélago de San Andrés y Providencia

Entidad encargada:

Universität Freiburg

Institut für Forst- und Umweltpolitik

Director: Prof. Dr. Dr. h.c. Hans Essmann, Freiburg

Investigador Principal: Dr. Ulf Haerdter, Freiburg

Investigador y Consultor: Prof. Fabio Gonzalez, Bogotá

Investigadora y Consultora: Dr. June Marie Mow, San Andrés y Bogotá

situaci n actual suministro de energ a i
Situación ActualSuministro de Energía I:
  • Gestión: 3 Empresas encargadas: CORELCA, SOPESA, APL.
  • Contexto legal: Fin de contratos (PPA) con estas empresas: 2010.
  • Contexto técnico: 80% de la demanda esta suministrado por 2 motores diesel de 10 MW de capacidad cada una. Al terminar los contratos en el año 2010 se deberan reemplazar las dos máquinas (20 MW) dado que estarán al final de su vida útil (mas de 20 años).
  • Demanda total año 2004 159 GWh, 10.7 Millones de galones de diesel
situaci n actual suministro de energ a ii
Situación ActualSuministro de Energía II:
  • Eficiencia: Generación: 35 %; Sistema total (Generación, transmisión, distribución): < 20%.
  • Costos reales de generación (calculados sin subsidios): mas de 450 Pesos/kWh
  • Gastos del Gobierno Colombiano: al menos 180 Pesos/kWh (=28.600 millones de Pesos/año).
  • Contaminación atmosférica con las emisiones de gases efecto de invernadero por la baja eficiencia y el consumo de combustible diesel.
situaci n actual suministro de agua i
Situación ActualSuministro de Agua I:
  • Gestión: 1 empresa encargada del acueducto y el alcantarillado: Unidad Administrativa Especial de Servicios Públicos (UAESP).
  • Problema: Sobreexplotación de los acuíferos, mala calidad del agua.
  • Déficit de agua dulce: 6000 – 8000 m³/día, Cobertura agua potable: 30%.
situaci n actual suministro de agua ii
Situación ActualSuministro de Agua II:
  • Plan: Contrato con un operador especializado privado para el servicio de acueducto y alcantarillado para los próximos 15 años. Este contrato incluye la obligación de poner en marcha nuevamente la vieja planta desalinizadora (eficiencia: 10 kWh/m³) o instalar una nueva planta desalinizadora (eficiencia: 5 – 8 kWh/m³). Demanda de energía calculada para una producción de agua desalinizada de 6000 m³/día: Entre 21.9 GWh/año (sistema viejo) y 13.1 GWh/año (sistema nuevo).
situaci n actual suministro de agua iii
Situación ActualSuministro de Agua III:
  • Contexto técnico: Ambos sistemas son sistemas de Osmosis Inversa y trabajan solamente con electricidad. Además ambos sistemas necesitan sustancias químicas para el tratamiento del agua y cambio periódico de las membranas.
  • Costos de producción de agua desalinizada: Poniendo en marcha el sistema viejo: Entre 5000 y 6000 $/m³. Instalando un nuevo sistema: Entre 3000 y 4000 $/m³.
  • Pérdidas promedio del Gobierno Colombiano con el suministro de energía adicional para la planta desalinizadora: Entre 3,942 millones de Pesos/año con el sistema viejo y 2,365 millones de Pesos/año con sistema el nuevo. El 70% del costo de producción de cada metro cúbico es debido a la energía eléctrica utilizada.
situaci n actual basuras
Situación ActualBasuras:
  • Gestión: 2 empresas encargadas: UAESP (botadero), Trash Busters (recolección de basuras).
  • Tamaño producción: Entre 80 – 120 toneladas diarias.
  • Tamaño botadero: 300,000 m³, fin de capacidad: 2006.
  • Costos anuales: 1,836 millones Pesos/año (Trash Busters: 1,740 millones Pesos/ano, UAESP: 96 millones Pesos/ año).
conclusi n
Conclusión
  • La planificación y el manejo de los sectores energía, agua y basuras hasta ahora ha sido parcial, ineficiente y costoso. En el plazo de los próximos años se deben realizar tres inversiones: Reemplazar al menos 20 MW de potencia en la planta electrificadora Punta Evans, poner en marcha una planta desalinizadora y poner en marcha una planta de eliminación de residuos. Con esta situación solo quedan 2 opciones generales:
  • Seguir con el sistema actual con inversiones e instalaciones parciales en los diferentes sectores energía, agua y basura sin que estos sistemas se amorticen.
  • Procurar un sistema integral en que se maneje simultáneamente energía, agua y basura aprovechando sinergias entre los tres sectores. Es obvio que la inversión en un sistema integral resulta más económica que la suma de las tres inversiones parciales. Este caso ofrece la oportunidad de implementar una solución integral que cumpla las condiciones de sostenibilidad ambiental a largo plazo, eficiencia y economía.
opciones energ ticas sostenibles
Opciones Energéticas Sostenibles
  • Generación
  • Transmisión y Distribución
  • Consumo
cogeneraci n chp
Cogeneración CHP
  • Cogeneración: Producción simultanea de dos o mas tipos de energía útil a partir de una fuente
  • Uso del calor residual del equipo de generación de energía eléctrica
opciones en generaci n
Opciones en Generación
  • Opción 1: Sustitución de 2 de los actuales motores de 10 MW en la Planta de Punta Evans por nuevos más eficientes con diesel y con sistema de cogeneración para desalinizar agua.
  • Motores reciprocantes con sistema de recuperación de calor
  • Costo instalado: Entre 1000 y 1600 U$/kW
  • Operación y mantenimiento $0.015/kWh
  • Combustible: Diesel
  • Vida útil: 20 años
opci n 2 cogeneraci n con gas natural
Opción 2 Cogeneración con Gas Natural
  • Opción 2: Sustitución de 2 de los actuales motores de 10 MW en la Planta de Punta Evans por motores reciprocantes / turbinas a GNC (Gas Natural Comprimido suministrado por PROMIGAS), con sistema de cogeneración para desalinizar agua.
  • Costos de Planta:
  • Motores con sistema de cogeneración
  • Costo de capital: $1200 – 1800 EURO/kWe sin unidad de desalinización
  • Combustible: Gas natural
  • Vida útil : 25 años
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Opción 3: Energía Eólica

Clean Energy Project Analysis Course

Utility-Scale Turbine

Photo Credit: Nordex AG

energ a e lica en san andr s
Energía Eólica en San Andrés
  • Recurso en SA y en Providencia similares aprox. 350 W/m2 a 10 metros y 500 a 600 W/m2 a 50 metros de altura
  • Prediseño indica un potencial entre 6 y 10 MW de acuerdo con la altura de la torres
  • Localizadas al sur de la isla en una longitud de 1.2 km
  • $ 0.07- 0.09/kWh
  • Providencia 2 a 3 MW
tecnolog a de desalinizaci n
Tecnología de Desalinización
  • MED: Evaporación Multiefecto
  • Costo de capital entre 800 y 1500 $/m3/d
  • Vida útil: 25 años
  • Costo total entre 0.8 y 1.3 $/m3
  • Relación de economía RE = 12 kg agua/kg de vapor
recomendaciones
Recomendaciones
  • Para conseguir los objetivos generales del desarrollo sostenible para el Archipiélago de San Andrés y Providencia se tienen que cambiar en general los patrones de producción y de consumo de energía y se tienen que mejorar las condiciones de transmisión y distribución de la energía eléctrica; (reducción o eliminación de pérdidas negras) para conseguir un uso más racional y eficiente de la energía.
  • Dos escenarios
  • El escenario mínimo representa una solución para mejorar la situación actual a corto plazo con inversiones mínimas.
  • El escenario optimo representa una solución a largo plazo, integral y sostenible.
descripci n de la turbina e lica
Descripción de la Turbina Eólica
  • Componentes
    • Rotor
    • Caja de cambios
    • Torre
    • Cimientos
    • Controles
    • Generador

Schematic of a Horizontal Axis Wind Turbine

elementos de un proyecto e lico
Elementos de un proyecto eólico
  • Evaluación del recurso
  • Evaluación Medioambiental
  • Marco regulatorio
  • Diseño
  • Construcción
    • Vías
    • Línea de Transmisión
    • Subestaciones

Installing a 40-m Meteorological Mast, Quebec, Canada

Photo Credit: GPCo Inc.

Substation, California, USA

Photo Credit: Warren Gretz/NREL Pix

recurso
Recurso

San Andrés V= 6.5 m/s a 10 metros

V = 8.8 m/s a 50 metros (promedio anual)

energ a e lica costos
Energía eólica Costos
  • Parque eólico
    • $1,400/kW instalado
    • O&M: $0.01/kWh
    • Costo Unitario: $0.07-$0.09/kWh
  • Mantenimiento reemplazo de
    • Aspas
    • Caja de cambios
opci n 4 chcp trigeneraci n en los hoteles y otros
Opción 4: CHCP Trigeneración en los hoteles y otros
  • Trigeneración como su nombre lo indica se refiere a la producción simultánea de tres tipos de energía útil. Calor, energía eléctrica y agua enfriada para aire acondicionado.
  • Al proceso de cogeneración se le adicionan sistemas de absorción que utilizan el calor residual para la producción de agua fría usada en el aire acondicionado
p rdidas
Pérdidas

Pérdidas técnicas : 3%

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Tarifa de venta de Corelca a APL = $ 168.6/kWh

pérdida = $105 por cada kWh mas $82 de combustible

Pérdida total país =30.000 millones

equipo de generaci n en san andr s
Equipo de generación en San Andrés

Energía producida en el año 2004: 159 GWh

Combustible: 10.7 millones de galones

equipo de generaci n en providencia
Equipo de generación en Providencia

Energía producida en el año 2004: 7.9 GWh

Combustible 596794 gal

opci n 5 aprovechamiento del gas del basurero
Opción 5: Aprovechamiento del Gas del basurero
  • Características del relleno
  • Año de apertura: 1988
  • Año de cierre: 2010
  • Basuras en el lugar: 250,000 tons, en 2005
  • Ritmo de deposición de basuras: 35,000 tons por año, desde el año actual
  • Generación y recolección del Gas
  • Generacion de gas durante el proyecto: 2005 to 2020:
  • Promedio anual: 37 mmcf/año de metano
  • 75 mmcf/año de landfillgas
  • Maximo: 48 mmcf/año de metano
  • 96 mmcf/año de landfillgas
  • Gas Collection Efficiency: 85 percent
gas del relleno sanitario
Gas del Relleno Sanitario
  • Capacidad de la Planta: 289 kW
  • Precio Promedio de electricidad : $0.1108 por kWh
  • También se puede pensar en utilizar el gas del relleno sanitario como combustible para la planta de incineración recomendada por el estudio de Karlsruhe
opciones en distribuci n transmisi n
Opciones en Distribución/Transmisión
  • Mejoramiento de las redes de distribución
  • Reclasificación de estratos
  • Medidores en todas las viviendas
  • Completar el circuito de transmisión redundante por la vía aeropuerto
opciones del lado del consumo
Opciones del lado del consumo
  • Bombillos eficientes en toda la isla
  • Mejoramiento de los aislamientos térmicos en viviendas, comercio y edificios públicos
  • Calentamiento de agua solar para hoteles, hospitales, restaurantes
  • Diseño bioclimático de viviendas, edificio DIMAR, Green Hotels