Energia sostenible para el Archipiélago de San Andrés y Providencia

1. 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

2. 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

3. 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.

4. 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%.

5. 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).

6. 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.

7. 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).

8. 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.

9. Opciones Energéticas Sostenibles • Generación • Transmisión y Distribución • Consumo

10. 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

11. 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

12. 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

13. Opción 3: Energía Eólica Clean Energy Project Analysis Course Utility-Scale Turbine Photo Credit: Nordex AG

14. 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

15. Recurso eólico en San Andrés

16. Resumen costos Generación

17. 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

18. Costos del aguadesalinización

19. 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.

21. Descripción de la Turbina Eólica • Componentes • Rotor • Caja de cambios • Torre • Cimientos • Controles • Generador Schematic of a Horizontal Axis Wind Turbine

22. 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

23. Recurso San Andrés V= 6.5 m/s a 10 metros V = 8.8 m/s a 50 metros (promedio anual)

25. 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

26. 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

28. Pérdidas Pérdidas técnicas : 3%

30. Curva de carga máxima

31. Curva de carga mínima

32. 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

33. Equipo de generación en San Andrés Energía producida en el año 2004: 159 GWh Combustible: 10.7 millones de galones

34. Equipo de generación en Providencia Energía producida en el año 2004: 7.9 GWh Combustible 596794 gal

35. Estructura de los Usuarios en SA

36. Estructura del Consumo en SA

37. Consumo anual por conexión en San Andrés y Providencia

38. 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

39. 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

40. 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

41. 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