Diversificación de la matriz energética con energía eólica en el departamento de San Andrés y Providencia

Diversificaciónde la matriz energética con energía eólica en el departamento de San Andrés yProvidencia.

Introducción.

Los combustibles fósiles han sido la principal fuente de energía para la generación de electricidad, sin embargo, esta forma de producción se ha visto afectada en las últimas décadas por motivos ambientales, económicos y políticos, evidenciados por sus efectos negativos en el cambio climático, la variabilidad de los precios y problemas con el suministro de los combustibles, lo que ha incentivado que muchos países creen políticas dirigidas a la aplicación de energías renovables, entre ellas la energía eólica.

Se prevé que en 2030 la capacidad eólica terrestre de Colombia alcance los 3.4 GW y

109 GW de energía, eólica off-shore. (UPME 2005).

 

Pinilla (2008) estimó que en la región Caribe Colombiana es posible instalar 20 GW en parques eólicos y podrían ser más de 50 GW si se extiende a las zonas de playa o mar.

Realpe, Diazgranados y Acevedo (2012) realizaron una modelación y simulación de la generación de energía a partir del viento en zonas no interconectadas (ZNI) y que presentan velocidades anuales promedio de viento mayores a 4 m/s. Las zonas de estudio están ubicadas en los departamentos de Boyacá, Nariño, Huila, La Guajira, las islas de San Andrés y Providencia. Los resultados muestran que la mayor producción de energía se presentaría en las estaciones: Gacheneca (Boyacá), El Embrujo (Providencia) y Sesquicentenario (San Andrés).

 

En la actualidad, la energía eólica en Colombia representa un 0,1% de la producción de energía nacional. Proviene del Parque Eólico Jepirachi situado en el municipio de Uribia, La Guajira. Fue el primero que se construyó en 2003 y requirió una inversión de 27,8 millones de dólares, cuenta con 15 turbinas eólicas Nordex N60 entre las que se distribuye una producción total de 19,5 megavatios. En la actualidad, el grupo español Elecnor ha formalizado un contrato para la construcción de Guajira I, el segundo parque eólico de Colombia. Contará con capacidad para generar 20 megavatios y su presupuesto se situará en 31,7 millones de euros. La instalación estará compuesta por 10 turbinas de 78 metros capaces de generar 2 MW cada una. Energía eólica en Colombia. (2022).

Fig. 1  Atlas de radiación solar viento y energía eólica de Colombia U de Planeamiento Minero-Energético - 2005

 

En Colombia existen zonas que no tienen acceso a la red eléctrica, es decir, que no están conectadas al Sistema Interconectado Nacional, se denominan zonas no interconectadas (ZNI). En estas zonas el servicio se presta mayormente mediante plantas de generación diésel, paneles solares y pequeñas centrales hidroeléctricas. Las energías renovables, como la solar y la eólica, son alternativas para estas zonas, ya que permiten a las comunidades tener energía independiente de la red eléctrica que, además, contamina al medio ambiente. Esta solución no se ha implementado ampliamente en Colombia debido a los costos de inversión que conlleva implementarlas y al desconocimiento de muchos; sin embargo, podría traer grandes beneficios, tanto económicos como sociales en el mediano a largo plazo. (CREG, 2013).

La isla de San Andrés está ubicada a 750 kilómetros del norte continental de Colombia, con una extensión total de 26 kilómetros cuadrados con poco más de 55 mil habitantes y fuente principal de la economía de San Andrés isla es el turismo y el comercio. (Aguilera Díaz, 2008).

Fig. 2. Isla de san Andrés

La problemática energética de la isla está enmarcada por múltiples aspectos, entre ellos:

El sistema actual de generación de energía eléctrica en el Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina depende completamente de combustibles fósiles, que es altamente contaminante y alejado del modelo de desarrollo que quiere la isla, con un consumo de 21.6 millones de galones de diesel al año, con una generación eléctrica cercana a 200 GWh/año, pero la energía facturable está entre los 155-165 GWh/año, congruentes con una perdida del 24%. (BID, 2016).

Cuenta con una potencia instalada de 83,6 MW Vs. demanda máxima de potencia es de 31,4 MW.

Aunque cuenta con una cobertura del servicio eléctrico, presenta problemas de calidad y la frecuencia producidos por inestabilidad (Mercado Castro, 2016).

Estos se ven reflejado en el alto costo del servicio, donde se queman alrededor de 100 millones de pesos de diésel al día para suministrar electricidad a más de 19.000 usuarios, así como a las empresas y hoteles que ofrecen servicios alrededor de 600.000 turistas al año. Como se muestra en la Gráfica 1.

Gráfica 1: Distribución del consumo eléctrico por tipo de usuario 2014.
Banco Interamericano de Desarrollo, 2016.

Naturalmente, la contaminación producto de la quema del combustible es una de las consecuencias que deriva de este sistema de generación.

Aunque en San Andrés existen proyectos de generación con fuentes no convencionales como la planta de incineración de residuos sólidos urbanos con una capacidad de generación eléctrica de 1,2 MW, esta no se utiliza. (Torres, 2021).

El suministro de energía eléctrica se convierte en un reto, principalmente debido a que, debido a su alto costo, el gobierno colombiano se ve en la necesidad de subsidiar el 75% del servicio para que los usuarios puedan hacer uso de la electricidad a precios accesibles. Por lo tanto, se hacen necesarias políticas que garanticen una mejora en la prestación y la calidad del servicio, así como la implementación de medidas que reduzcan los costos de generación y los gastos de inversión gubernamentales y de los usuarios.

Fig. 3 Localización de la  isla de san Andrés

Este panorama hace atractiva la implementación de proyectos de generación con fuentes no convencionales como la eólica, que aprovechan la fuerza del viento para impulsar turbinas instaladas en aerogeneradores a gran altura y generan electricidad a partir de esta. Lo que representa una reducción significativa en el costo de generación al no haber la necesidad de comprar el combustible requerido para hacer la transferencia de energía, y otra reducción en la emisión de gases contaminantes que derivan de la quema de este.

Desarrollo.

Desde el 2009 el sector privado ha venido estudiando la posibilidad de implementar energías limpias, y existe un deseo generalizado de parte de los sanandresanos por encontrar alternativas de generación sostenibles que reduzcan o reemplacen la participación del sistema de convencional por otro que utilice las fuentes renovables y sea capaz de cubrir la demanda de las islas al tiempo que tenga un impacto reducido sobre el medio ambiente.

El hecho de que uno de los proyectos políticos que busca el gobierno del actual presidente de Colombia, es el de hacer una transición energética enfocada a reducir cada vez más el uso de los combustibles fósiles para generar electricidad y apostarle a la implementación de tecnologías amigables con el medio ambiente se convierte en un motor que puede impulsar la diversificación de la matriz energética en el Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina con fuentes generación no convencionales como la eólica y la solar.

Estudios realizados por (Atlas de Viento. 2017), reveló que los valores de la densidad de energía eólica en el mar Caribe son altos, mayores o iguales a los 1728 W/𝑚².

 

Por otro lado, ya existen en marcha proyectos de medición de la velocidad del viento para tener datos más precisos del potencial de generación eólica, como la torre de medición de viento instalada al sur de la isla de San Andrés por la empresa SOPESA S.A. E.S.P., la cual se encuentra funcionando desde 2010.

Utilizando como referencia datos más generales publicados en el sitio web Global Wind Atlas (2022), se encuentra que la velocidad media anual de viento se encuentra alrededor de los 4,8 m/s en las zonas de mayor viento a una altura de 10 metros, cifra que permite usar el perfil de viento de la isla con fines energéticos.

Grafica 2: Distribuciones de Weibull a diferentes alturas, San Andrés Isla.

De acuerdo con la norma IEC 61400-1 Sistemas de generación de energía eólica. Parte 1: Requisitos de diseño. Las características del viento en San Andrés, a una altura de 90 metros, se clasifica en viento tipo III. Esto ha permitido hacer estudios para calcular medidas aproximadas del recurso eólico esperado a la altura del buje del aerogenerador, como se muestra en la Gráfica 2. (Grueso, 2022)

Esto, sumado a que según el IDEAM el recurso eólico suele venir en la misma dirección durante todo el año, como se aprecia en figura 3. Más de un 50% del tiempo, el viento viene en dirección Noreste, un 35% del tiempo viene en dirección Norte, y un 11% viene en dirección Este. Este hecho representa una ventaja, ya que, al moverse principalmente en los mismos cuadrantes durante todo el año, se puede planificar mejor el diseño específico del aerogenerador.

Fig. 4 - Rosa de vientos de San Andrés Isla

Un estudio realizado por Grueso López, N. (2022). Revela una de las mejores ubicaciones para los aerogeneradores en la isla de san Andrés (Ver figura 4), en una de las zonas más altas de la isla (64 m), en zona rural alejada del perímetro urbano y hotelero, sin limitación ambiental que impida el desarrollo del proyecto y a una distancia cercana a la subestación eléctrica y a 500 m de una carretera.

                                                  5 Ubicación seleccionada para el aerogenerador y perfil de elevación.

Esta información indica que existe un potencial favorable para la implementación de la generación eólica a la matriz energética de San Andrés y Providencia, tanto desde el punto de vista social, como geográfico y político.

Con este potencial de generación observado se avaluó la factibilidad técnica y económica para la implementación del aerogenerador Vestas V136 de 3450 kW, cuyo modelo que la mejor de las opciones estudiadas.

Fig. 6   Selección del aerogenerador

Con una potencia media de funcionamiento de 1799,25 kWh, una energía producida anualmente de 15,76 GWh.

Con una inversión total de 4,31 millones de dólares y costos de operación y mantenimiento anuales de 0,4 millones de dólares anuales.

Un análisis financiero del proyecto hecho sobre los supuestos de un precio de venta de electricidad equivalente a 0,0711 dólares por kWh, un incremento anual del precio de la energía por inflación del 3%, una tasa de interés 12,5 %, sin considerar impuestos. Arrojó que el valor final del VAN fue de 8,1 millones (sumatoria de todos los ingresos anuales y descontando la inversión inicia), el proyecto es viable económicamente, con un retorno de la inversión en 7 años de operación del aerogenerador

Fig.  7  Análisis económico del proyecto

 

Las emisiones evitadas de cada uno de los compuestos representan una disminución de alrededor del 7,6% del total de emisiones por concepto de energía eléctrica en la isla. En el caso específico del dióxido de carbono, las 10.471 toneladas evitadas anualmente por la implementación del aerogenerador.

Fig. 8.  Análisis financiero del proyecto

 

Conclusiones.

Es un hecho el que el modelo actual de generación de energía eléctrica en San Andrés y Providencia necesita una reestructuración debido al alto costo que requiere para su funcionamiento, la necesidad del Estado de subsidiarlo para hacerlo accesible a los usuarios, y la contaminación que genera.

Dado que existe el interés por parte del Gobierno de implementar tecnologías limpias para la generación de energía eléctrica que reemplacen los modelos que dependen de la quema de combustibles fósiles, se puede inferir que se implementarán proyectos de inversión para incentivar el desarrollo de proyectos de generación eólica en el mediano plazo.

La integración de generación eólica en San Andrés y Providencia es actualmente un proyecto en desarrollo iniciado por la empresa SOPESA, la cual contempla la construcción de un parque de generación eólico con una capacidad instalada de 7,5 MW que contaría con alrededor de 5 aerogeneradores para llegar a una producción de energía eléctrica de 10 GWh al año.

Se espera a que el Gobierno de Colombia promueva más proyectos de generación eólica en el futuro y disponga de regulaciones e incentivos para que las empresas participen en la diversificación de la matriz energética de San Andrés y Providencia, apuntando a una cada vez mayor participación de las centrales de generación.

Las velocidades medias anuales del viento a una altura de 10 m se calcularon como 5,51 m/s, 4,99 m/s, lo que representa un potencial real para generación eléctrica.

Los datos muestran que las velocidades máximas del viento para las islas de San Andrés son durante junio/julio, con un potencial en términos de energía eólica se estimaron 3.828,07 MWh/año a 70 m de altitud.

El periodo de recuperación indicó que la construcción de parques de generación eólica es económicamente viable al tener períodos de recuperación de aproximadamente siete (7) años.

 

Referencias

Energía eólica en Colombia. (2022). Lecciona. https://www.lecciona.com.co/que-es-la energia - eolica/

CREG. (2013). Zonas no Interconectadas. Recuperado 13 de octubre de 2019, de http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:http://www.creg.gov.co/sectores/energia-electrica/zonas-no-interconectadas

Aguilera Díaz, M. (2008). Geografía económica del Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina. Bogotá: Banco de la República de Colombia.

Mercado Castro, J. A. (2016). El costo de la energía amenaza la productividad en el sector

comercial en la isla de San Andrés. Universidad Nacional de Colombia, Facultad de

Administración.

Torres, F. R. (2021). Estudio de Caso. San Andrés, Colombia: 10 años de un incinerador sin estrenar y una isla que se desborda en residuos. Alianza GAIA.

M. y E. ambientales-I. Unidad de planeación minero energético - UPME, Instituto de Hidrología, Atlas de viento de Colombia. 2017.

Global wind atlas. (2022). Retrieved from : Global wind atlas. https://globalwindatlas.info/es

Grueso López, N. (2022). Anteproyecto de un Parque Eólico en la isla de San Andrés, Colombia financiado parcialmente por la comunidad local. Universitat de Barcelona.

(UPME . 2005). Atlas de energía eólica de Colombia Unidad de Planeamiento Minero-Energético – 2005.

Pinilla, Á. (2008). El poder del viento. Wind power. Revista de Ingeniería - Universidad de Los Andes. Retrieved from http://scholar.google.com/scholar?hl=en&btnG=Search&q=intitle:El+poder+del+viento+Wind+power#1

Realpe, A., Diazgranados, J., & Acevedo, M. (2012). ELECTRICITY GENERATION AND WIND POTENTIAL ASSESSMENT IN REGIONS OF COLOMBIA. Dyna, 79(171), 116 – 122.