costos indicativos de generacion

REPUBLICA DE COLOMBIA MINISTERIO DE MINAS Y ENERGIA

UNIDAD DE PLANEACION MINERO-ENERGETICACOSTOS INDICATIVOS DE GENERACIN ELCTRICA EN COLOMBIA

TABLA DE CONTENIDO GENERALPgina 1. 2. 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.2 2.2.1 2.2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 3. 3.1 3.1.1 3.1.2 3.2 3.2.1 3.2.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.4 INTRODUCCIN ENFOQUE TCNICO, OBJETIVOS Y ALCANCE DEL ESTUDIO ENFOQUE TCNICO Planteamiento metodolgico Recopilacin y procesamiento de informacin Diseo e instalacin de un modelo aplicativo Inventario de contactos OBJETIVOS Objetivo general Objetivos especficos ALCANCE DEL ESTUDIO Recursos energticos Unidades de precios y costos Metodologas Evaluacin de costos de generacin METODOLOGA REGIONALIZACIN Consideraciones generales sobre regionalizacin Propuesta de regionalizacin RECURSOS ENERGTICOS Y TECNOLOGAS Tecnologas para fuentes convencionales Tecnologas para fuentes no convencionales ESTRUCTURA DE COSTOS DE GENERACIN Esquema general de anlisis del costo de generacin Componentes del costo de generacin REFERENCIAS 1.1 2.1 2.1 2.1 2.2 2.2 2.3 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.5 2.5 2.5 3.1 3.1 3.1 3.3 3.9 3.9 3.11 3.12 3.12 3.16 3.22

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4. 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.6.1 4.7 4.7.1 4.7.2 4.8 5. 5.1 5.1.1 5.1.2 5.2 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.3.5 5.3.6 5.3.7 5.3.8 5.3.9 5.4 5.4.1 5.4.2

HIDROELECTRICIDAD DESCRIPCIN GENERAL Funcionamiento de una Central Hidroelctrica Tipos de Centrales Hidroelctricas Principales componentes de una Central Hidroelctrica CAMPO DE APLICACIN RECURSO ENERGTICO EN EL PAS REGIONALIZACIN TECNOLOGAS DE GENERACIN ELCTRICA PLANTAS TPICAS Parmetros de Diseo Considerados ESTRUCTURA GENERAL DE COSTOS DE GENERACIN Costos Preoperativos Costos Operativos REFERENCIAS GENERACIN ELCTRICA CON BASE EN CARBN DESCRIPCIN GENERAL Generalidades sobre la Generacin Termoelctrica a Carbn Principales Componentes de una Planta Carboelctrica CAMPO DE APLICACIN RECURSO ENERGTICO EN EL PAS Zona de la Guajira Zona de El Cesar Zona de Crdoba Zona de Norte de Santander Zona de Santander Zona de Cundinamarca Zona de Boyac Zona de Antioquia Zona del valle del Cauca y Cauca REGIONALIZACIN Criterios tcnicos Criterios Econmicos

4.1 4.1 4.1 4.3 4.4 4.7 4.8 4.9 4.10 4.10 4.11 4.15 4.17 4.43 4.45 5.1 5.1 5.1 5.1 5.5 5.5 5.5 5.6 5.7 5.7 5.7 5.7 5.8 5.8 5.8 5.8 5.8 5.9

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5.4.3 5.4.4 5.5 5.5.1 5.5.2 5.5.3 5.6 5.7 5.7.1 5.7.2 5.8 6. 6.1 6.2 6.2.1 6.2.2 6.3 6.4 6.5 6.5.1 6.5.2 6.6 6.7 6.7.1 6.7.2 6.7.3 6.8 7. 7.1 7.1.1 7.1.2

Criterios Ambientales Zonificacin TECNOLOGAS DE GENERACIN ELCTRICA Carbn Pulverizado Convencional Lecho Fluidizado Circulante Atmosfrico (ACFBC) Gasificacion Integrada de Carbn (IGCC) PLANTAS TPICAS ESTRUCTURA GENERAL DE COSTOS DE GENERACIN Costos Preoperativos Costos Operativos BIBLIOGRAFIA GENERACIN ELCTRICA CON BASE EN GAS NATURAL DESCRIPCIN GENERAL CENTRALES TERMOELCTRICAS A GAS Principales Componentes de una Planta Termoelctrica Ciclo Simple Principales Componentes de una Planta Termoelctrica Ciclo Combinado CAMPO DE APLICACIN RECURSO ENERGTICO EN EL PAS REGIONALIZACIN Criterios de evaluacin Zonificacin PLANTAS TPICAS ESTRUCTURA GENERAL DE COSTOS DE GENERACIN Costos Preoperativos Costos Operativos Casos mnimos y mximos BIBLIOGRAFIA GENERACIN CON MOTORES ALTERNANTES DIESEL DESCRIPCIN GENERAL Principio de funcionamiento Clasificacin de los MCIA

5.9 5.10 5.11 5.11 5.14 5.16 5.17 5.17 5.17 5.28 5.32 6.1 6.1 6.1 6.3 6.4 6.6 6.8 6.14 6.14 6.15 6.19 6.20 6.20 6.32 6.36 6.37 7.1 7.1 7.2 7.3

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7.1.3 7.1.4 7.2 7.3 7.3.1 7.3.2 7.4 7.5 7.6 7.7 7.7.1 7.7.2 7.8 8. 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.7.1 8.7.2 8.8 9. 9.1 9.1.1 9.1.2 9.1.3 9.1.4 9.1.5 9.1.6

Combustibles para la operacin de una planta diesel Principales componentes de una planta diesel CAMPO DE APLICACIN RECURSO ENERGTICO EN EL PAS Combustibles Fsiles Biodiesel REGIONALIZACIN TECNOLOGAS DE GENERACIN ELCTRICA PLANTAS TPICAS ESTRUCTURA GENERAL DE COSTOS DE GENERACIN Costos Preoperativos Costos Operativos REFERENCIAS GENERACIN ELCTRICA ELICA DESCRIPCIN GENERAL CAMPO DE APLICACIN RECURSO ENERGTICO EN EL PAS REGIONALIZACIN TECNOLOGAS DE GENERACIN ELCTRICA PLANTAS TPICAS ESTRUCTURA GENERAL DE COSTOS DE GENERACIN Costos Preoperativos Costos Operativos BIBLIOGRAFA GENERACIN ELCTRICA SOLAR FOTOVOLTICA DESCRIPCIN GENERAL Tipos de celdas fotovoltaicas Principio de funcionamiento de las celdas fotovoltaicas Caracterizacin de las celdas fotovoltaicas Mdulos solar fotovoltaico Sistemas solares fotovoltaicos (SFV) Diodos

7.7 7.14 7.15 7.16 7.16 7.17 7.18 7.18 7.18 7.19 7.19 7.26 7.35 8.1 8.1 8.10 8.11 8.14 8.15 8.17 8.18 8.18 8.22 8.25 9.1 9.1 9.1 9.3 9.4 9.6 9.7 9.10

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9.1.7 9.1.8 9.1.9 9.1.10 9.1.11 9.1.12 9.2 9.2.1 9.2.2 9.2.3 9.2.4 9.2.5 9.2.6 9.3 9.3.1 9.3.2 9.4 9.5 9.5.1 9.5.2 9.5.3 9.5.4 9.6 9.6.1 9.6.2 9.6.3 9.6.4 9.7 9.7.1 9.7.2 9.8

Reguladores de carga Bateras (Acumuladores) Inversores (Acondicionadores de potencia) Otros elementos o Balance del Sistema (BOS) Oferta de tecnologa en el mercado internacional y nacional Aspectos ambientales CAMPO DE APLICACIN Sistemas aislados Sistemas aislados centralizados Sistemas hbridos Sistemas interconectados a la red Centrales solares fotovoltaicas SFV en edificios interconectados a la Red RECURSO ENERGTICO EN EL PAS Irradiacin solar y Radiacin solar Informacin primaria REGIONALIZACIN TECNOLOGAS DE GENERACIN ELCTRICA Generacin a pequea escala Generacin a mediana escala Generacin fotovoltaica a gran escala Centrales de generacin fotovoltaica PLANTAS TPICAS Generacin a pequea escala Generacin a mediana escala Generacin fotovoltaica a gran escala Centrales de generacin fotovoltaica ESTRUCTURA GENERAL DE COSTOS DE GENERACIN Costos Preoperativos Costos Operativos REFERENCIAS

9.11 9.13 9.17 9.18 9.20 9.24 9.27 9.27 9.28 9.29 9.29 9.30 9.30 9.31 9.31 9.32 9.36 9.39 9.39 9.39 9.40 9.40 9.41 9.41 9.45 9.50 9.53 9.55 9.55 9.63 9.66

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10. 10.1 10.1.1 10.1.2 10.1.3 10.1.4 10.1.5 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.7.1 10.7.2 10.8 11. 11.1 11.2 11.3 11.3.1 11.3.2 11.3.3 11.4 11.5 11.5.1 11.5.2 11.6 11.6.1 11.6.2

GENERACIN ELCTRICA GEOTRMICA DESCRIPCIN GENERAL Sistemas de Generacin Clasificacin de Plantas de Generacin Aspectos Ambientales Evaluacin del Potencial Oferta Tecnolgica CAMPO DE APLICACIN RECURSO ENERGTICO EN EL PAS REGIONALIZACIN TECNOLOGAS DE GENERACIN ELCTRICA PLANTAS TPICAS ESTRUCTURA GENERAL DE COSTOS DE GENERACIN Costos Preoperativos Costos Operativos BIBLIOGRAFA BIOMASA DESCRIPCIN GENERAL CAMPO DE APLICACIN RECURSO ENERGTICO EN EL PAS Desarrollo de sector forestal en Colombia Residuos agrcolas en Colombia Experiencias mundiales RECURSO ENERGTICO EN EL PAS OBTENCIN DE BIOMASA CON CULTIVOS DENDROENERGTICOS Produccin del material vegetal, establecimiento y manejo de la plantacin. Cultivo y transporte TECNOLOGA PARA LA GENERACIN DE POTENCIA CON BIOMASA Co combustin Gasificacin

10.1 10.1 10.1 10.5 10.6 10.9 10.10 10.11 10.12 10.14 10.17 10.17 10.18 10.18 10.24 10.25 11.1 11.1 11.3 11.4 11.4 11.5 11.9 11.16 11.17 11.18 11.21 11.24 11.25 11.26

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11.7

LOS COSTOS DEL COMBUSTIBLE DERIVADO DE PLANTACIONES ENERGTICAS 11.7.1 Caso de estudio 11.7.2 Biomasa para generar 150 MW con lecho fluidizado 11.8 REFERENCIAS 12. 12.1 12.2 12.3 12.3.1 12.3.2 12.4 12.4.1 12.4.2 12.4.3 12.4.4 12.5 MODELO APLICATIVO DESCRIPCIN GENERAL ESTRUCTURA DE COSTOS DEL MODELO DESCRIPCIN DE LAS INTERFACES DEL APLICATIVO Usuarios de Consulta Usuario Administrador REPORTES Reporte por planta Grfico comparativo de proyectos Reporte universal Reporte regional PROCEDIMIENTOS DE CONSECUCIN Y ACTUALIZACIN DE INFORMACIN 12.5.1 Planeamiento 12.5.2 Consulta 12.5.3 Ingreso de informacin al aplicativo 12.6 ESTRUCTURA DE LA BASE DE DATOS

11.27 11.28 11.35 11.37 12.1 12.1 12.2 12.5 12.6 12.13 12.24 12.24 12.25 12.27 12.28 12.28 12.28 12.29 12.30 12.30

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LISTA DE FIGURAS GENERALPgina Figura 3.1 Figura 3.2 Figura 3.3 Figura 4.1 Figura 4.2 Figura 4.3 Figura 4.4 Figura 4.5 Figura 4.6 Figura 4.7 Figura 4.8 Figura 4.9 Figura 5.1 Figura 5.2 Figura 5.3 Figura 5.4 Figura 6.1 Figura 6.2 Figura 6.3 Figura 6.4 Figura 6.5 Figura 6.6 Figura 6.7 Figura 6.8 Figura 7.1 Figura 7.2 Figura 7.3 Regionalizacin de las zonas no interconectadas [1] Regionalizacin utilizada en el anlisis de los costos de generacin Esquema de anlisis del costo de generacin Esquema de una Central Hidroelctrica Esquema de una central de derivacin Esquema de una presa de gravedad Esquema de una presa de arco Instalacin Pelton Turbina Francis Costo ndice de Instalacin en funcin de la capacidad Ajuste del costo de la presa para las PCHs Ajuste del costo de la casa de mquinas para las PCHs Componentes de una central trmica a carbn Esquema de tecnologa de carbn Pulverizado Esquema de tecnologa de Lecho Fluidizado Esquema de tecnologa IGCC Esquema de ciclo simple y combinado Central en ciclo simple y combinado Consumo de gas por sector (MBTU/da) Localizacin principales campos de explotacin de gas Suministro de gas natural 1990 2003 (MBTU/da) Mapa de infraestructura de transporte de gas Zonas potenciales para trmicas a gas reas de influencia de los nodos Planta diesel con 3 unidades de 600 kW. Fase de admisin en un motor 4 tiempos Fase de compresin en un motor 4 tiempos 3.7 3.8 3.15 4.2 4.4 4.5 4.5 4.7 4.7 4.16 4.25 4.35 5.2 5.13 5.15 5.16 6.2 6.2 6.8 6.9 6.10 6.13 6.16 6.17 7.1 7.4 7.4

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Figura 7.4 Figura 7.5 Figura 7.6 Figura 7.7 Figura 7.8 Figura 7.9 Figura 7.10 Figura 8.1 Figura 8.2 Figura 8.3 Figura 8.4 Figura 8.5 Figura 8.6

Figura 8.7 Figura 8.8 Figura 8.9 Figura 8.10 Figura 8.11 Figura 8.12

Figura 9.1 Figura 9.2 Figura 9.3 Figura 9.4 Figura 9.5 Figura 9.6C-I-1759-00-01 Abril de 2005

Fase de combustin y expansin en un motor 4 tiempos Fase de escape en un motor 4 tiempos Fase de admisin en un motor 2 tiempos (1 etapa) Fase de admisin en un motor 2 tiempos (2 etapa) Fase de transferencia y escape en un motor 2 tiempos Fase de compresin en un motor 2 tiempos Fase de combustin y expansin en un motor 2 tiempos Aerogeneradores tipo Savonius Aerogenerador de eje vertical tipo Darrieus Aerogenerador de eje horizontal Diagrama de conversin de energa de un Aerogenerador Parques elicos marinos en Dinamarca Energa elica bruta disponible en una regin segn la frecuencia de vientos y la curva de potencia de un aerogenerador Evolucin de la potencia por aerogenerador Capacidad Mundial de Energa Elica instalada por ao Capacidad Mundial de Energa Elica instalada acumulada Mapa de velocidad de vientos para Colombia [7] Mapa de velocidad de vientos para Colombia Regionalizacin de potencial de energa elica para Colombia. Velocidad mnima de viento aprovechable 4 m/s. Procesos ocurridos en una celda solar fotovoltaica Curva caracterstica IV y PV de una celda solar fotovoltaica Diagrama de un SFV Diodos de by-pass y bloqueo en un SFV (adaptado de [4]) Configuraciones para soportes de mdulos solares [7] Produccin mundial de paneles FV (1971-2003) [8]

7.4 7.4 7.6 7.6 7.6 7.6 7.7 8.2 8.3 8.3 8.4 8.4 8.6

8.8 8.9 8.9 8.12 8.13 8.16

9.3 9.5 9.9 9.11 9.19 9.20



Figura 9.7 Figura 9.8 Figura 9.9 Figura 9.10 Figura 9.11 Figura 9.12 Figura 9.13 Figura 9.14 Figura 10.1 Figura 10.2 Figura 10.3 Figura 10.4 Figura 10.5 Figura 10.6 Figura 11.1 Figura 11.2 Figura 11.3 Figura 12.1. Figura 12.2. Figura 12.3. Figura 12.4. Figura 12.5. Figura 12.6. Figura 12.7. Figura 12.8. Figura 12.9.C-I-1759-00-01 Abril de 2005

Mapa de radiacin global promedio multianual (kWh/m2) [16] Mapa de brillo solar Promedio multianual (horas de brillo) [17] Mapa de Radiacin promedio anual [kwh/m2.da] [18] Esquema de un SFV de generacin a pequea escala (50 Wp) Esquema de un SFV de generacin a pequea escala (300 Wp) Esquema de un SFV de generacin a mediana escala (3 kWp) Esquema d un SFV de generacin a mediana escala (30 kWp) Esquema de un SFV a mediana escala (300 kWp) Sistema Flash Simple Sistema Flash Dual Sistema Binario Mapa Geotrmico de Colombia Zonas potenciales para generacin de energa elctrica con recurso geotrmico en Colombia Esquema de una planta geotrmica de ciclo binario Esquema de generacin basado en plantaciones de rpida rotacin Vivero forestal Composicin de costos de montaje Estructura jerrquica de costos Ejemplo de tipos de elemento Versin del aplilcativo Men principal Seleccin de tecnologa y planta Seleccin de la regin Seleccin o creacin de un proyecto Opcin crear nuevo proyecto Consulta de estructura de costos y valores (antes de ejecutar el aplicativo)

9.34 9.35 9.37 9.43 9.45 9.48 9.50 9.52 10.2 10.3 10.4 10.15 10.16 10.18 11.19 11.20 11.32 12.3 12.4 12.5 12.5 12.7 12.8 12.9 12.9 12.10



Figura 12.10. Figura 12.11. Figura 12.12. Figura 12.13. Figura 12.14. Figura 12.15. Figura 12.16. Figura 12.17. Figura 12.18. Figura 12.19. Figura 12.20. Figura 12.21. Figura 12.22. Figura 12.23. Figura 12.24. Figura 12.25. Figura 12.26. Figura 12.27. Figura 12.28. Figura 12.29. Figura 12.30. Figura 12.31. Figura 12.32. Figura 12.33.

Consulta de Estructura de Costos y Valores (Despus de ejecutar el aplicativo) Modificacin de valores de constantes Ingreso del Usuario Administrador Opciones de Administrador Opcin Ingresar Tecnologa Ingreso de una nueva tecnologa Opcin Ingresar Planta Ingreso de una Nueva Planta Tipo Opciones para Ingresar Zona Potencial Ingreso de una Nueva Zona Potencial Creacin/Modificacin de Estructura de Costos Opciones en la estructura de costos Importacin de Estructura Existente Ingreso de Elemento Nuevo Modificacin de elemento Visualizar elemento Ingresar Constantes (listado) Ingresar Constantes Ingresar informacin adicional Seleccin de proyectos a comparar Seleccin de temes para la comparacin de proyectos Resultados de la comparacin de proyectos Resultados del Reporte Universal Diagrama Entidad-Relacin

12.12 12.13 12.14 12.14 12.15 12.15 12.16 12.16 12.17 12.17 12.18 12.20 12.20 12.21 12.21 12.22 12.22 12.23 12.24 12.25 12.26 12.26 12.27 12.31

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LISTA DE TABLAS GENERALPgina Tabla 3.1. Tabla 3.2. Tabla 3.3. Tabla 4.1. Tabla 4.2. Tabla 4.3. Tabla 4.4. Tabla 4.5. Tabla 4.6. Zonas no interconectadas establecidas en el estudio de la UPME [1] Regionalizacin utilizada en el estudio de costos de generacin Composicin del costo de equipos importados Dimensionamiento de plantas tpicas Costos de estudios e investigaciones Anlisis de costos unitarios de la va Tipo I Anlisis de costos unitarios de la va Tipo II Costos de lneas de transmisin para diferentes potencias Costos de lneas de transmisin definidos por la CREG en la Resolucin CREG 026 de 1999para diferentes potencias Costos de lneas de transmisin definidos por la CREG en la Anlisis del costo de la presa para la Picocentral Anlisis del costo de la presa para la Microcentral Anlisis del costo de la presa en la Minicentral de cada media Anlisis del costo de la presa para la Minicentral de baja cada Anlisis del costo de la presa para la PCH Anlisis del costo de la presa para la Central de 200 MW Anlisis del costo de la presa para la Central de 600 MW Anlisis del costo de la captacin para la Central de 200 MW Anlisis del costo de la captacin para la Central de 600 MW Anlisis del costo de desarenadores para PCHs o menores 3.4 3.6 3.19 4.14 4.17 4.20 4.20 4.21 4.22

Tabla 4.7. Tabla 4.8. Tabla 4.9. Tabla 4.10. Tabla 4.11. Tabla 4.12. Tabla 4.13. Tabla 4.14. Tabla 4.15. Tabla 4.16. Tabla 4.17.

4.22 4.23 4.24 4.24 4.24 4.25 4.26 4.27 4.27 4.28 4.28

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Tabla 4.18. Tabla 4.19. Tabla 4.20. Tabla 4.21. Tabla 4.22. Tabla 4.23. Tabla 4.24. Tabla 4.25. Tabla 4.26. Tabla 4.27. Tabla 4.28. Tabla 4.29. Tabla 4.30. Tabla 4.31. Tabla 4.32. Tabla 4.33. Tabla 4.34. Tabla 4.35. Tabla 4.36. Tabla 4.37. Tabla 4.38. Tabla 4.39. Tabla 4.40. Tabla 5.1. Tabla 5.2. Tabla 5.3. Tabla 5.4. Tabla 5.5.C-I-1759-00-01 Abril de 2005

Anlisis del costo de conducciones para la Picocentral Anlisis del costo de conducciones para la Microcentral Anlisis del costo del canal cubierto para la Minicentral Anlisis del costo de conducciones para la Minicentral Anlisis del costo del tnel de la PCH Anlisis del costo de la tubera superficial de la PCH Anlisis del tnel sin blindaje de la central de 200 MW Anlisis del tnel blindado de la central de 200 MW Anlisis del tnel blindado de la central de 600 MW Anlisis del tnel blindado de la central de 600 MW Costo de la casa de mquinas de la Minicentral de baja cada Anlisis de la casa de mquinas de la Central de 200 MW Anlisis de la casa de mquinas de la Central de 600 MW Anlisis del costo de la descarga de la Microcentral Costo de la descarga de la Minicentral de cada media Costo de la descarga de la PCH Costo de subestaciones en funcin de la capacidad Costo unitarios definidos por la CREG Costo de equipos en funcin de la capacidad Costo de equipos diferenciados en funcin de la capacidad Costos ambientales preoperativos y operativos para las tecnologas convencionales Costos por Ingeniera Factor de costos financieros Calidad de los carbones de la Guajira Calidad de los carbones de El Cesar Precios del carbn en planta para diferentes carboelctricas Regiones seleccionadas y zonas equivalentes Valor de los predios

4.30 4.30 4.30 4.31 4.31 4.31 4.32 4.32 4.32 4.33 4.34 4.34 4.34 4.36 4.36 4.36 4.37 4.37 4.39 4.40 4.40 4.41 4.42 5.6 5.6 5.10 5.11 5.18



Tabla 5.6. Tabla 5.7. Tabla 5.8. Tabla 5.9. Tabla 5.10. Tabla 5.11. Tabla 5.12. Tabla 5.13. Tabla 5.14. Tabla 5.15. Tabla 5.16. Tabla 5.17. Tabla 5.18. Tabla 5.19. Tabla 5.20. Tabla 5.21. Tabla 5.22. Tabla 5.23. Tabla 5.24. Tabla 6.1. Tabla 6.2. Tabla 6.3. Tabla 6.4. Tabla 6.5. Tabla 6.6. Tabla 6.7. Tabla 6.8. Tabla 6.9. Tabla 6.10. Tabla 6.11. Tabla 6.12. Tabla 6.13.C-I-1759-00-01 Abril de 2005

Valor de las vas Lneas de conexin Costo de los equipos para cada planta tpica Distribucin costo para los equipos en carboelctricas Obras Civiles Equipos carbn pulverizado 50MW Equipos carbn pulverizado 150MW Equipos carbn pulverizado 300MW Equipos lecho fluidizado 150MW Inversiones ambientales Ingeniera Imprevistos Financieros preoperativos Financieros preoperativos Costos AOM Costos del combustible Operativos ambientales Seguros Cargos de ley operativos Principales usos de gas natural por sector Suministro de gas natural por zonas de explotacin (MBTU/da) Costos de combustible para cada una de las zonas Costos de predios Costos de vas Lnea de conexin Lnea de conexin Obras civiles ciclo simple Obras civiles ciclo combinado Costos overnight Distribucin de costos Costo de Equipos Ciclo Simple 50MW Costo de Equipos Ciclo Simple 150MW

5.19 5.19 5.20 5.21 5.22 5.22 5.23 5.24 5.25 5.26 5.26 5.27 5.27 5.28 5.29 5.30 5.30 5.31 5.31 6.6 6.10 6.19 6.21 6.22 6.22 6.23 6.24 6.24 6.25 6.25 6.26 6.26



Tabla 6.14. Tabla 6.15. Tabla 6.16. Tabla 6.17. Tabla 6.18. Tabla 6.19. Tabla 6.20. Tabla 6.21. Tabla 6.22. Tabla 6.23. Tabla 6.24. Tabla 6.25. Tabla 6.26. Tabla 6.27. Tabla 6.28. Tabla 6.29. Tabla 7.1. Tabla 7.2. Tabla 7.3. Tabla 7.4. Tabla 7.5. Tabla 7.6. Tabla 7.7. Tabla 7.8. Tabla 7.9. Tabla 7.10. Tabla 7.11. Tabla 7.12. Tabla 7.13. Tabla 7.14. Tabla 7.15. Tabla 7.16.C-I-1759-00-01 Abril de 2005

Costo de Equipos Ciclo Simple 300MW Costo de Equipos Ciclo Combinado 200MW Costo de Equipos Ciclo Combinado 450MW Costo de Equipos Cierre de Ciclo para 450MW Costo de Inversiones ambientales Ingeniera Ingeniera Costos financieros Costos financieros Costos AOM fijos Costos financieros Eficiencia (Heat Rate) de las plantas tipo Costos del combustible Costos ambientales Seguros Cargos de ley operativos Requisitos para cubrir la demanda de una planta diesel reas disponibles para plantaciones de palma africana [3] Diferencia en Precios del Aceite Crudo de Palma y el ACPM Costo de predios Costo de vas de acceso mnimo, medio y mximo Costos de lneas de conexin Costo global de obras civiles Costo de los equipos importados Costo de las inversiones ambientales Costo de las inversiones en ingeniera Costo de los imprevistos Costos financieros preoperativos Costos de ley preoperativos Costos AOM componente fija Costo medio AOM componente variable Costo mnimo y mximo AOM variable (USD/ao)

6.27 6.27 6.28 6.28 6.29 6.29 6.30 6.31 6.31 6.32 6.33 6.34 6.34 6.35 6.35 6.36 7.12 7.13 7.13 7.20 7.20 7.20 7.21 7.23 7.24 7.24 7.25 7.25 7.25 7.26 7.27 7.27



Tabla 7.17. Tabla 7.18. Tabla 7.19. Tabla 7.20. Tabla 7.21. Tabla 7.22. Tabla 7.23. Tabla 7.24. Tabla 7.25. Tabla 7.26. Tabla 7.27. Tabla 7.28. Tabla 7.29. Tabla 8.1. Tabla 8.2. Tabla 8.3. Tabla 8.4. Tabla 9.1. Tabla 9.2. Tabla 9.3. Tabla 9.4. Tabla 9.5. Tabla 9.6. Tabla 9.7. Tabla 9.8. Tabla 9.9. Tabla 9.10.

Costo mantenimiento de lneas Costo mantenimiento de vas Costo mantenimiento de vas mnimo, medio y mximo Costo del combustible para una planta diesel Estructura de precio del biodiesel de aceite de palma [8]. Costo del combustible para la planta DBIO, mezcla 30% biodiesel 70% diesel Costo medio combustible Costo mnimo combustible Costo mximo del combustible Costo del manejo ambiental Costo de seguros Costo de cargos de ley operativos Costo de cargos de ley operativos Escala de vientos de Beaufort [6] Aerogeneradores representativos de gran potencia encontrados en el mercado Costos unitarios de las fundaciones del aerogenerador Costo total de fundaciones y plazoleta de maniobras Caractersticas de celdas de Si (Condiciones STC) [2] Datos de placa de un mdulo de 50 Wp (Condiciones STC) [3] Caractersticas principales de diferentes tipos de bateras [4] Capacidades tpicas de bateras en aplicaciones solares [5] Estimacin del estado de carga a 25C [6] Rgimen de mantenimiento de bateras Produccin mundial de paneles FV por regiones (MWp DC) [9] Principales fabricantes de paneles FV [10] Mercado mundial de SFV por tecnologa 2003 (MW) [11] Materiales txicos y peligrosos usados en la produccin de celdas fotovoltaicas [14]

7.28 7.28 7.28 7.29 7.30 7.31 7.31 7.32 7.32 7.33 7.33 7.34 7.34 8.7 8.8 8.19 8.20 9.5 9.7 9.13 9.15 9.16 17 9.21 9.21 9.22 9.25

C-I-1759-00-01 Abril de 2005



Tabla 9.11. Tabla 9.12. Tabla 9.13. Tabla 9.14. Tabla 9.15. Tabla 9.16. Tabla 9.17. Tabla 9.18. Tabla 9.19. Tabla 9.20. Tabla 9.21. Tabla 9.22. Tabla 9.23. Tabla 9.24. Tabla 9.25. Tabla 9.26. Tabla 9.27. Tabla 9.28. Tabla 9.29. Tabla 10.1. Tabla 10.2. Tabla 10.3. Tabla 10.4. Tabla 10.5. Tabla 11.1. Tabla 11.2. Tabla 11.3. Tabla 11.4. Tabla 11.5. Tabla 11.6.C-I-1759-00-01 Abril de 2005

Resumen de los principales impactos ambientales de los SFV [15] Potencial de la energa solar en Colombia, por regiones Planta tipo para generacin a pequea escala 50 Wp Energa generada de un SFV de 50 Wp Planta tipo para generacin a pequea escala 300 Wp Energa generada de un SFV de 300 Wp Planta tipo para generacin a mediana escala 3 kWp Energa generada de un SFV de 3 KWp Planta tipo para generacin a mediana escala 30 kWp Energa generada de un SFV de 30 KWp Planta tipo para generacin a gran escala 300 kWp Energa generada de un SFV de 300 KWp Planta tipo para generacin a gran escala 3.000 kWp Energa generada de un SFV de 3.000 KWp Costos de estudios e investigaciones por planta tipo Porcentajes costo de obras civiles Costos de bateras Principales caractersticas y costos de mdulos FV Clasificacin y costos de inversores DC/AC Equipos requeridos para cada uno de los sistemas geotrmicos Clasificacin de plantas geotrmicas Impacto potencial de proyectos geotrmicos Capacidad instalada en el mundo (MWe) Localizacin y caractersticas de las principales fuentes geotrmicas en Colombia Potencial energtico de los residuos agroindustriales [2] Capacidad energtica y anlisis qumico de la cascarilla de arroz [3] Capacidad energtica y anlisis qumico Costos Preoperativos de Establecimiento CPE Costo de equipos importados Costo de equipos nacionales

9.26 9.38 9.42 9.42 9.44 9.44 9.46 9.47 9.49 9.50 9.51 9.52 9.54 9.55 9.57 9.59 9.59 9.61 9.62 10.5 10.6 10.8 10.10 10.13 11.6 11.8 11.8 11.30 11.30 11.31



Tabla 11.7. Tabla 11.8. Tabla 11.9. Tabla 11.10. Tabla 11.11. Tabla 11.12. Tabla 12.1

Costos de montaje Costos de mantenimiento previo a la explotacin CMPE Costo total promedio de establecimiento y mantenimiento previo a la explotacin (USD/ha) Costos operativos Resumen de costos y productividad de los combustibles provenientes de plantaciones energticas Requisitos y costo de biomasa Descripcin general de la estructura de las tablas

11.31 11.33 11.33 11.34 11.35 11.36 12.30

C-I-1759-00-01 Abril de 2005



TABLA DE CONTENIDOPgina 1. 2. 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.2 2.2.1 2.2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 3. 3.1 3.1.1 3.1.2 3.2 3.2.1 3.2.2 3.3 3.3.1 INTRODUCCIN ENFOQUE TCNICO, OBJETIVOS Y ALCANCE DEL ESTUDIO ENFOQUE TCNICO Planteamiento metodolgico Recopilacin y procesamiento de informacin Diseo e instalacin de un modelo aplicativo Inventario de contactos OBJETIVOS Objetivo general Objetivos especficos ALCANCE DEL ESTUDIO Recursos energticos Unidades de precios y costos Metodologas Evaluacin de costos de generacin METODOLOGA REGIONALIZACIN Consideraciones generales sobre regionalizacin Propuesta de regionalizacin RECURSOS ENERGTICOS Y TECNOLOGAS Tecnologas para fuentes convencionales Tecnologas para fuentes no convencionales ESTRUCTURA DE COSTOS DE GENERACIN Esquema general de anlisis del costo de generacin 1.1 2.1 2.1 2.1 2.2 2.2 2.3 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.5 2.5 2.5 3.1 3.1 3.1 3.3 3.9 3.9 3.11 3.12 3.12

C-I-1759-00-01 Abril de 2005



3.3.2 3.4

Componentes del costo de generacin REFERENCIAS

3.16 3.22

C-I-1759-00-01 Abril de 2005



LISTA DE TABLASPgina Tabla 3.1. Zonas no interconectadas establecidas en el estudio de la UPME [1] Tabla 3.2. Regionalizacin utilizada en el estudio de costos de generacin Tabla 3.3. Composicin del costo de equipos importados 3.4 3.6 3.19

LISTA DE FIGURASPgina Figura 3.1 Regionalizacin de las zonas no interconectadas [1] Figura 3.2 Regionalizacin utilizada en el anlisis de los costos de generacin Figura 3.3 Esquema de anlisis del costo de generacin 3.7 3.8 3.15

C-I-1759-00-01 Abril de 2005



1.

INTRODUCCIN

El presente estudio tiene como objetivo general determinar los costos ndices de inversin, operacin, mantenimiento, fijos y variables y el costo medio de la energa de unidades de generacin estndar a partir de los diferentes recursos energticos disponibles en el pas y sus regiones, los cuales podrn ser actualizados permanentemente por la Unidad de Planeacin Minero Energtica UPME. En este sentido, se evaluaron diferentes alternativas de generacin elctrica basadas en el aprovechamiento de los posibles recursos energticos renovables y no renovables disponibles en el pas, para lo cual se plantearon esquemas de aprovechamientos que van desde soluciones individuales para viviendas de zonas no interconectadas mediante energa solar fotovoltaica, hasta grandes centrales hidroelctricas y trmicas operando en del sistema interconectado. El presente informe contiene los objetivos, alcances, metodologas y resultados del anlisis de costos indicativos de generacin elctrica, organizado en cuatro secciones de la siguiente forma: Primera Seccin: Enfoque, Objetivos, Alcances y Metodologa: Esta seccin comprende los Captulos 2 y 3 as: El Captulo 2 contiene el enfoque tcnico adoptado, los objetivos y los alcances del estudio, atendiendo los requerimientos de la UPME expuestos en los trminos de referencia del estudio. En el Captulo 3 contiene la metodologa utilizada, la cual incluye los procedimientos y criterios de Regionalizacin del pas para el anlisis de costos de generacin de cada recurso energtico, los recursos energticos, las tecnologas y plantas tpicas representativas de cada recurso y la estructura general del costo de generacin. Segunda Seccin: Fuentes Convencionales de Generacin: Esta seccin comprende los Captulos 4 al 7, cada uno de ellos dedicado a las tecnologas de generacin hidroelctrica, trmica con base en carbn, trmica con base en gas natural y motores alternantes con base en fuel oil, diesel o biodiesel. Cada captulo desarrolla para su respectivo recurso energtico los siguientes temas principales:C-I-1759-00-01 Abril de 2005 1.1



Descripcin General: Comprende la descripcin general de las tecnologas de generacin elctrica y del esquema general de aprovechamiento del recurso energtico, descripcin de los principales componentes y procesos simplificados de transformacin de energa, entre otros. Dicha descripcin es la base para la identificacin de los principales temes de inversin para el anlisis del costo de generacin. Campo de Aplicacin: Dentro del contexto del presente informe se enmarcan las diferentes tecnologas y plantas tpicas analizadas como parte de la expansin del sector interconectado o como solucin aislada a zonas no interconectadas. En esta ltima clasificacin se describen las posibles aplicaciones energticas, tales como atencin de las demandas de iluminacin y fro de viviendas individuales, centros de salud, etc. Recurso Energtico en el Pas: En este numeral se presenta y describe globalmente el potencial en el pas del recurso analizado (mapas de viento, radiacin, recursos geotrmicos, etc.). As mismo, se enuncian algunos criterios relacionados con el potencial que ms adelante se citen para definir zonas potenciales, como por ejemplo, velocidades mnimas de viento, radiacin y horas de sol mnimas, etc. Regionalizacin: En este numeral se establecen las diferentes zonas potenciales para el anlisis de los costos de generacin a partir de cada recurso energtico. La regionalizacin del territorio nacional se basa en dos criterios principales, la cobertura del sistema interconectado y las divisiones polticas departamentales. La interconexin permite diferenciar las zonas interconectadas de las no interconectadas, aspecto muy importante para el planteamiento de alternativas factibles en cada zona; las divisiones polticas a nivel de departamentos permiten configurar zonas interconectadas con cierta homogeneidad de recursos energticos e infraestructura. Tecnologas de Generacin Elctrica: En este numeral se presenta una breve descripcin de las tecnologas de generacin consideradas en el estudio, la sustentacin tcnica econmica y ambiental (si aplica) de dicha seleccin, los principales componentes, etc. Plantas Tpicas: Con base en el anterior numeral, se concreta en este numeral la descripcin detallada de las plantas tpicas en cada tecnologa, especificando valores de capacidad y, si es el caso, de algunas dimensiones tpicas. Esta descripcin debe ser la base para laC-I-1759-00-01 Abril de 2005 1.2



elaboracin de los presupuestos de cada planta, con los cuales se establezcan las inversiones y sus participaciones en los respectivos costos de generacin elctrica. Estructura General de Costos de Generacin: En este numeral se presentan los procedimientos generales para el tratamiento de cada componente de la estructura de costos. Existen procedimientos para la determinacin de costos de obras de infraestructura aplicables a casi todas las tecnologas y procedimientos particulares de cada tecnologa. Tercera Seccin: Fuentes No Convencionales de Generacin: Esta seccin comprende los Captulos 8 al 11, cada uno de ellos dedicado a las tecnologas de generacin elica, solar fotovoltaica, geotrmica y biomasa. Para estas fuentes se desarrollan los mismos temas descritos en la seccin anterior para Fuentes Convencionales. Cuarta Seccin: Aplicativo y Directorio de Contactos: Esta seccin comprende el Captulo 12 en el cual se presenta una descripcin detallada del Aplicativo, los respectivos manuales de instalacin y usuario y la descripcin del directorio de contactos

C-I-1759-00-01 Abril de 2005

1.3



2.

ENFOQUE TCNICO, OBJETIVOS Y ALCANCE DEL ESTUDIO

2.1

ENFOQUE TCNICO

Los trabajos a desarrollar se enfocaron de manera general como una labor de investigacin integral que incluir las siguientes facetas: 2.1.1 Planteamiento metodolgico

Definicin de la metodologa, criterios y procedimientos necesarios para la estimacin de los costos de generacin para cada una de las diversas tecnologas y plantas tpicas definidas en cada una de las regiones del pas, contemplando las necesidades de actualizacin futura de dichos costos por parte de la UPME, para lo cual se desarrolla un modelo aplicativo que cumple con todos los requerimientos de flexibilidad en las evaluaciones de costos y actualizacin de las bases de datos. La tipificacin de plantas de generacin elctrica utilizada en la evaluacin de costos se basa en la definicin de esquemas de aprovechamiento, la seleccin de tecnologas maduras y probadas y la definicin de capacidades instaladas dentro de rangos normales de aplicacin, entre otros. Es de anotar que las anteriores caractersticas bsicas estn ntimamente relacionadas con los costos de inversin, operacin y mantenimiento de cada alternativa, en este sentido se definieron plantas de generacin representativas de la expansin del sector para las zonas interconectadas, y la atencin de la demanda de zonas no interconectadas. En la evaluacin de cada alternativa de generacin se utiliz la experiencia de los expertos involucrados en el estudio, los resultados de otros estudios ejecutados en el medio, en particular, todos aquellos con que cuenta la UPME respecto a este tema, experiencias internacionales aplicables, as como cualquier tipo de informacin sobre el estado del arte en cada tecnologa de generacin. Como resultado final del estudio se desarrollaron modelos de clculo del costo de generacin para cada tecnologa, se establecieron los criterios a ser considerados en la evaluacin, el nivel de detalle de desagregacin de la estructura del costo de generacin, la informacin requerida, etc. As mismo, se determinaron los procedimientos de consecucin y actualizacin de tal informacin.C-I-1759-00-01 Abril de 2005 2.1



2.1.2

Recopilacin y procesamiento de informacin

Esta faceta del estudio comprende la recopilacin, anlisis y homologacin de la informacin utilizada en el estudio dentro de las siguientes actividades: Definicin de zonas homogneas del pas para el anlisis de la viabilidad tcnica de diferentes tecnologas de generacin. Definicin de plantas tpicas de generacin para zonas interconectadas y no interconectadas. Determinacin de los costos de generacin de energa elctrica para cada tecnologa y segn la localizacin, mediante la determinacin de los costos ndices de inversin, operacin y mantenimiento, teniendo en cuenta todos los aspectos involucrados de carcter tcnico, ambiental y legal, as como la forma en que la localizacin puede afectar tales costos. En este sentido, la investigacin est enfocada a factores tan diversos como las especificidades tcnicas de instalacin y produccin de cada tecnologa en particular (incluyendo las consideraciones ambientales que sean del caso), los precios de mercado de las componentes de costo involucradas (en obras, equipos, personal, etc.), la legislacin y regulacin aduanera y tributaria nacional, los medios y costos de transporte nacionales e internacionales, la disponibilidad de combustibles e insumos y su costo correspondiente, las particularidades de la geografa nacional (como disponibilidad hdrica, rgimen de vientos, radiacin solar, reservas minerales, etc.) y de su infraestructura (vas, lneas de transmisin elctrica, etc.). 2.1.3 Diseo e instalacin de un modelo aplicativo

El diseo del aplicativo para la determinacin de costos de generacin elctrica se bas en las siguientes consideraciones de funcionalidad: En primer lugar el modelo no puede ser caja negra, debe ser transparente en los supuestos, algoritmos y funciones de costo con el fin de permitir futuras actualizaciones por los funcionarios de la UPME. El aplicativo se concibe de forma paramtrica que garantice una amplia flexibilidad para la formulacin de Escenarios y la realizacin de anlisis de sensibilidad. Dicha caracterstica permite a la UPME el acceso a la informacin bsica recopilada, la ejecucin de clculos y actualizacin de resultados, la modificacin o actualizacin de datos, los anlisis de sensibilidad de los resultados obtenidos a variaciones en parmetros clave,C-I-1759-00-01 Abril de 2005 2.2



adaptaciones del modelo a situaciones cambiantes futuras, como podran ser cambios regulatorios, tributarios o aduaneros, por ejemplo. De esta manera se pueden actualizar los resultados cada vez que sea necesario, dados cambios en los datos bsicos cualquiera sea la razn que genere estos cambios. Dada la incertidumbre inherente en la informacin bsica, y sobretodo en las proyecciones futuras de la misma, el modelo permite evaluar la incidencia de variables inciertas o coyunturales en el costo de generacin, tal como puede suceder con algunos temes o materiales de construccin y suministro. Uno de los principales aspectos inciertos y de difcil tipificacin en la evaluacin de los costos de inversin y generacin est relacionado con la definicin de los costos de inversin y operacin del plan de manejo ambiental, incluyendo las obras de mitigacin y compensacin. No menos importante que el conocimiento y la informacin del Modelo, es el diseo grfico y funcional del aplicativo. En este sentido, las interfaces de entrada de datos, consulta de bases de datos y obtencin de resultados proveen un ambiente agradable de trabajo con el modelo. El cumplimiento de este objetivo incide de manera significativa en la apropiacin del Modelo por parte de los funcionarios de la UPME, garantiza el uso frecuente del mismo y facilita la elaboracin de informes y documentos peridicos sobre el tema. Si bien se desarroll un manual de usuario para la instalacin y operacin del Aplicativo, en el diseo de interfaces y aplicaciones se concibi de forma que sean autoexplicativas, provistas de ayudas que minimicen la necesidad de consultar frecuentemente el manual de usuario. Esta virtud del Aplicativo nuevamente favorece la agilidad en el empleo del Modelo durante futuras utilizaciones en la UPME. 2.1.4 Inventario de contactos

Hace parte tambin del enfoque de los trabajos la elaboracin de un inventario de contactos, empresas, instituciones nacionales e internacionales, etc., que permiten la obtencin y actualizacin de la informacin necesaria. As mismo, la implementacin de un directorio que contenga nombres, direcciones, telfonos, correos electrnicos, sitos WEB o cualquier otra informacin relevante para acceder a tales contactos, as como la manera de mantener permanentemente actualizada esta informacin.

C-I-1759-00-01 Abril de 2005

2.3



2.2 2.2.1

OBJETIVOS Objetivo general

Determinar los costos ndices de inversin, operacin, mantenimiento, fijos y variables y el costo de energa medio de unidades de generacin estndar a partir de los diferentes recursos energticos disponibles en el pas y sus regiones, estableciendo adems dichos costos para unidades capaces de operar con combustibles sustitutos, y los cuales puedan ser actualizados permanentemente por la UPME. 2.2.2 Objetivos especficos

Establecer los procedimientos y metodologa necesarios que le permitan a la UPME estimar y actualizar los costos de generacin de energa elctrica a partir de las diferentes tecnologas, considerando que las unidades de generacin sern instaladas en sitios adecuados para su operacin normal. Determinar el costo medio de generacin de energa (US$/kWh), a partir de los costos ndices de inversin, operacin y mantenimiento, fijos y variables, costos ambientales originados por la instalacin de unidades de generacin de energa elctrica, de acuerdo con su tecnologa, ciclo, tipo1, localizacin, factor de utilizacin y forma de utilizacin en el sistema interconectado nacional, entre otros, incluyendo el caso de unidades capaces de operar con combustibles sustitutos. Implementar la metodologa de estimacin y actualizacin de costos de generacin mediante el desarrollo de un aplicativo en base de datos. Desarrollar e implementar un directorio de contactos y la metodologa para su actualizacin permanente, que contenga los nombres, direcciones, correo electrnico, pgina WEB y telfonos de las compaas, empresas, instituciones nacionales e internacionales, facilite la actualizacin. 2.3 ALCANCE DEL ESTUDIO

El Alcance de los Estudios se basa fundamentalmente en los Trminos de Referencia de la UPME, los cuales constituyen la principal gua para el cumplimiento de los objetivos anteriormente citados. 2.3.1 Recursos energticos

Los recursos energticos considerados en el estudio son: hdrico, gas natural, carbn, diesel, fuel oil, biomasa, elico, geotermia y solar. En tal sentido, seC-I-1759-00-01 Abril de 2005 2.4



consideran los estudios desarrollados por la UPME sobre potenciales energticos y en general los estudios relativos al tema. 2.3.2 Unidades de precios y costos

Siempre que se hace referencia a precios o costos se utiliza como unidad el Dlar Americano (USD) constantes a diciembre de 2004. 2.3.3 Metodologas

Las Metodologas para la estimacin de costos de las diferentes alternativas tecnolgicas y definicin de plantas tpicas y sitios potenciales en cada tecnologa fueron acordadas con la UPME. 2.3.4 Evaluacin de costos de generacin

La determinacin de los costos medios de generacin se hace a partir de los costos ndices de inversin, operacin y mantenimiento, tanto fijos como variables, costos ambientales originados por la instalacin de plantas o unidades de generacin de energa elctrica, de acuerdo con su tecnologa, ciclo, tipo, localizacin y factor de utilizacin, entre otros, que puedan operar con diferentes recursos energticos disponibles en el pas, involucrando costos ambientales. Como criterios bsicos para la estimacin de los costos de generacin se tomaron: El costo FOB de la planta desagregado en sus principales unidades constructivas, transporte y seguros internacionales. El costo en puerto colombiano de la planta de generacin desagregado en sus principales unidades constructivas, costos e impuestos de nacionalizacin. El costo de transporte en funcin de la distancia hasta el sitio de operacin de la planta. Otros costos, tales como costo de los equipos asociados requeridos para la operacin de las unidades de generacin, costos de repuestos, depreciacin en funcin de la vida til estimada y dems aspectos determinantes del costo de generacin. Este alcance tambin aplica para unidades que operen con combustibles sustitutos (por ejemplo: unidades de gas a carbn, gas a fuel oil, carbn a gas, carbn a fuel oil, fuel oil a gas, entre otras).C-I-1759-00-01 Abril de 2005 2.5



Se definen los procedimientos para la estimacin de costos asociados con las obras civiles, de tal forma que se considera una variedad representativa de diferentes alternativas de construccin, que para el caso de costos de plantas hidrulicas, por ejemplo, contempla diferentes tipos de presa, cada de agua, embalse, tneles, etc. Adicionalmente, para las plantas trmicas, se plantean alternativas para modelar los costos de generacin que no estn siendo considerados en el modelo de planeamiento y modelo de despacho, entre otros: nmero de arranques, rampas de toma de carga, deterioro de las unidades por arranques y paradas, eficiencia de las plantas, y dems aspectos determinantes de su costo de operacin. Dentro de la estructura del costo de generacin se incluyen aspectos relacionados con la legislacin vigente y aplicable en materia de importacin, convenios aduaneros, tratados comerciales, tributacin, seguros, transporte nacional y en cualquier otro aspecto determinante en la definicin de dicho costo. La base de datos contiene la informacin reportada de las diferentes fuentes del directorio. Se desarrollaron los procedimientos y metodologa que facilitan la solicitud de informacin a las diferentes fuentes de informacin para la actualizacin permanente de los diferentes componentes de los costos ndices, dems informacin relacionada y su ingreso a la base de datos. La metodologa desarrollada para el clculo de los costos es lo suficientemente flexible para permitirle a la UPME realizar anlisis de sensibilidad a los resultados ante variaciones en los criterios de seleccin de la tecnologa, tales como consumo energtico, tiempo de operacin, indisponibilidad tpica de cada tecnologa (mantenimiento programado).

C-I-1759-00-01 Abril de 2005

2.6



3.3.1 3.1.1 REGIONALIZACIN

METODOLOGA

Consideraciones generales sobre regionalizacin

Se establecen a continuacin los criterios generales considerados en la definicin de regiones para el anlisis de costos de generacin: Regiones mutuamente excluyentes y exhaustivas: En primer lugar, y como condicin necesaria, los criterios de discretizacin del pas empleados deben generar regiones mutuamente excluyentes y conjuntamente exhaustivas, es decir, un sitio no debe pertenecer a ms de una regin y todo el territorio debe estar incluido en los conjuntos de regiones. En este sentido, los criterios empleados deben ser los suficientemente claros y definidos para evitar zonas difusas en las fronteras de dos regiones adyacentes. Algunos criterios sumamente especializados en alguna disciplina, de difcil identificacin y medicin, pueden generar confusiones en la regionalizacin y obviamente no tienen un carcter suficientemente general para su aplicacin a las dems disciplinas. Criterios de subdivisin claros y aceptados: Como complemento al anterior criterio, los aspectos y caractersticas considerados en la regionalizacin deben ser de fcil e inequvoca identificacin por los usuarios potenciales de la herramienta, en lo posible se emplean criterios de subdivisin existentes y de amplia aceptacin. De acuerdo con lo anterior, se decidi utilizar criterios adoptados actualmente por la UPME y otras instituciones del sector, como el Institutito de Planificacin y Promocin de Soluciones Energticas (IPSE). Enfoque de planeamiento: Los objetivos y alcances del presente estudio estn orientados hacia el soporte de actividades y decisiones de planeamiento general del sector elctrico, no se pretende que los costos encontrados para las diferentes tecnologas y plantas tpicas en las diferentes regiones planteadas soporten decisiones particulares sobre proyectos especficos. Por esta razn la regionalizacin y la evaluacin final de costos de generacin se concentran en la identificacin de casos representativos, con cierta homogeneidad dentro de cada regin. La consideracin de condiciones especiales y particulares, bien sea excepcionalmente favorables o desfavorables, adems de no cumplirC-I-1759-00-01 Abril de 2005 3.1



satisfactoriamente con criterios de generalidad, pueden enviar seales no reales sobre la expansin o solucin energtica en una regin. Condiciones ambientales representativas: La segunda parte del criterio anterior resulta particularmente importante en el anlisis de las condiciones ambientales que intervienen en las inversiones y costos operativos de los proyectos de generacin. Bajo esta consideracin, se establecen los impactos y costos de medidas de compensacin y mitigacin tpicas de cada tecnologa en cada regin para condiciones promedias, no se considera apropiado la consideracin de condiciones extremadamente desfavorables por la baja representatividad a adems se espera que bajo tal situacin el proyecto analizado no se implemente. Flexibilidad para generar y analizar casos particulares: El modelo, adems de presentar el anlisis de casos de referencia relacionados con condiciones tpicas o representativas de cada tecnologa en cada regin, permite al usuario normal generar sus propios anlisis particulares en los que puede redefinir prcticamente todas las condiciones supuestas, sin tener que modificar los casos de referencia establecidos en el presente estudio. Esta facilidad admite la realizacin de anlisis de sensibilidad para atender requerimientos por fuera de las condiciones representativas. Homogeneidad en los costos de generacin: Las regiones finalmente definidas reflejan cierta homogeneidad en los costos de generacin. Sin embargo, debido a la existencia de los innumerables aspectos que inciden en dichos costos, tales como la disponibilidad de obras de infraestructura vial y elctrica entre otros, el anlisis de proyectos especficos deber realizarse con base en las caractersticas propias de los mismos. Objetivos centrales de la generacin: No se debe perder de vista los objetivos centrales de la generacin elctrica en cada regin, determinados en gran medida por la interconexin elctrica al sistema nacional. En este sentido, necesariamente se diferenciaron las zonas interconectadas de las no interconectadas, debido, entre otras a las siguientes razones: Proyectos en Zonas No Interconectadas: Los proyectos en las zonas no interconectadas, al operar de manera aislada, estn condicionados por el comportamiento de la demanda propia y laC-I-1759-00-01 Abril de 2005 3.2



necesidad de firmeza y regulacin de carga. En este caso las capacidades de los proyectos son muy limitadas (a lo sumo algunos megavatios) y la viabilidad de los mismos debe centrarse sobre el anlisis de las oportunidades de generacin particulares de la zona a atender, lo cual implica altos costos de generacin, con relacin a los costos marginales de expansin del pas. Proyectos en Zonas Interconectadas: Los proyectos a implementar en la zona interconectada, al no atender una demanda propia y gozar del respaldo del sistema nacional, son muy flexibles en la definicin de su capacidad. En este caso es factible pensar en proyectos de varios cientos de megavatios, cuya viabilidad debe medirse con base en costos marginales de expansin. 3.1.2 Propuesta de regionalizacin

Adems de las anteriores consideraciones generales para la regionalizacin del pas y atendiendo la solicitud de la UPME en el sentido de utilizar el Sistema de Informacin SIPR para la definicin de regiones potenciales especficas para cada energtico, se plantea a continuacin el procedimiento general de regionalizacin para definir las referencias geogrficas de los costos de generacin de cada tecnologa y planta tpica. Bajo esta metodologa de regionalizacin, el principal criterio lo constituye la cobertura del sistema interconectado, la cual genera dos tipos de regiones al diferenciar las zonas no interconectadas de las interconectadas, dicho criterio permite integrar al anlisis los principales objetivos de la generacin, como lo son la expansin del sistema interconectado y la atencin de zonas no interconectadas, e incluir el efecto geogrfico en la definicin de algunas componentes del costo de generacin. En este sentido se plantean dos sistemas de referenciacin de las zonas potenciales definidas para cada recurso energtico: A continuacin se presenta el sistema de referencia geogrfica propuesto para cada una de estas zonas: 3.1.2.1 Zonas no interconectadas

Para estas zonas se propone la subdivisin en doce zonas identificadas en el estudio de la UPME (Establecimiento de un Plan Estructural, Institucional y Financiero, que Permita el Abastecimiento Energtico de las Zonas No Interconectadas, con Participacin de las Comunidades y el Sector Privado, realizado por AENE y HAGLER BAILLY en 2000 [1]). Dicho estudio identificC-I-1759-00-01 Abril de 2005 3.3



doce zonas mediante la consideracin de numerosos aspectos relacionados con la demanda, el potencial de diferentes recursos energticos y la infraestructura de acceso disponible. La consideracin de diferentes criterios tcnicos y econmicos para la definicin de las doce zonas no interconectadas del estudio de la UPME [1] y la adopcin de dicha zonificacin por parte del Instituto de Planificacin y Promocin de Soluciones Energticas (IPSE) garantiza el cumplimiento de varios de los objetivos planteados para la regionalizacin de los costos de generacin, al menos en las zonas no interconectadas. En la Tabla 3.1 y la Figura 3.1 se presenta e ilustra la subdivisin de las zonas no interconectadas definidas en el citado estudio de la UPME. Ntese que la zona 12 al estar dispersa por el territorio nacional admite una mayor discretizacin con el fin de considerar homogeneidad regional. Tabla 3.1. Zonas no interconectadas establecidas en el estudio de la UPME [1]Grupo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Choc / Atrato Litoral Pacfico / Choc Litoral Pacfico Nario / Cauca Ro Meta/ Casanare, Meta / Casanare, / Arauca / Vichada Rio Guaviare, Meta / Guaviare / Vichada / Guaina Ros Caquet y Caguan Ro Putumayo, Putumayo / Amazonas Amazonas Vaups Guaina Vichada Localidades y Municipios Aislados Zona

C-I-1759-00-01 Abril de 2005

3.4



3.1.2.2

Zonas interconectadas

Una vez definida la regionalizacin de las zonas no interconectadas, para el resto del pas se propone una regionalizacin a partir de los lmites polticos a nivel departamental, agregando algunas regiones geogrficas por similitud en condiciones fsicas e infraestructura. 3.1.2.3 Regionalizacin apara el anlisis de costos de generacin

Con base en lo anterior, en la Tabla 3.2 y Figura 3.2 se presenta la regionalizacin utilizada para el anlisis del costo de generacin, esta divisin comprende nueve zonas interconectadas y diecinueve zonas no interconectadas, producto de once zonas simples y la zona 12 subdividida en ocho sub zonas.

C-I-1759-00-01 Abril de 2005

3.5



Tabla 3.2.Cdigo Int01 Int02 Int03 Int04 Int05 Int06 Int07 Int08 Int09 Zni01 Zni02 Zni03 Zni04 Zni05 Zni06 Zni07 Zni08 Zni09 Zni10 Zni11 Zni12-01 Zni12-02 Zni12-03 Zni12-04 Zni12-05 Zni12-06 Zni12-07 Zni12-08

Regionalizacin utilizada en el estudio de costos de generacin

Nombre Guajira, Cesar, Sur de Bolivar Costa Atlntica Norte de Santander Antioquia Santander,Boyac Eje cafetero, Valle del Cauca Tolima, Huila Cundinamarca, piedemonte (Meta) Nario,Cauca (Andino) Choc/Atrato Litoral Pacfico Choc Litoral Pacfico Nario/Cauca Ro Meta /Casanare, Meta/Casanare/Arauca/ Vichada Ro Guaviare Meta/Guaviare/Vichada/Guaina Ros Caquet y Cagun Ro Putumayo, Putumayo/Amazonas Amazonas Vaups Guaina Vichada Localidades y municipios aislados(Alta Guajira) Localidades y municipios aislados(La mojana y Bajo Magdalena) Localidades y municipios aislados (Sur del Cesar) Localidades y municipios aislados(Norte de Arauca) Localidades y municipios aislados (El Calvario, Meta) Localidades y municipios aislados(B/ventura y Bocas del San juan) Localidades y municipios aislados (Piedemonte llanero, Yar, Alto Vaups) Localidades y municipios aislados(Piedemonte amaznico)

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3.6



Fi`gura 3.1 Regionalizacin de las zonas no interconectadas [1]C-I-1759-00-01 Abril de 2005 3.7



Figura 3.2C-I-1759-00-01 Abril de 2005

Regionalizacin utilizada en el anlisis de los costos de generacin3.8



3.2

RECURSOS ENERGTICOS Y TECNOLOGAS

En este numeral se presenta una breve descripcin de los recursos energticos y las tecnologas consideradas en el anlisis de costos unitarios de generacin. Adicionalmente, en los captulos dedicados especficamente a cada recurso se ampla la presente descripcin y se establecen las plantas tpicas consideradas. 3.2.1 Tecnologas para fuentes convencionales 3.2.1.1 Hidroelectricidad

Se trata de una tecnologa ampliamente conocida y aplicada en el pas para un rango muy amplio de capacidades instaladas, desde algunos kW hasta ms de 1000 MW. Aun cuando existen innumerables posibles variaciones de configuracin o esquema de los proyectos, para el presente estudio se adopt la clasificacin que sugiere la Organizacin Latinoamericana de Energa (OLADE) para este tipo de aprovechamientos. Picocentrantrales: Capacidad instalada entre 0,5 y 5 kW, operacin a filo de agua, aplicable a zonas no interconectadas o casos aislados de zonas interconectadas. La planta tpica para el anlisis corresponde en este caso a una central de 5 kW de capacidad. Microcentrales: Capacidad instalada entre 5 y 50 kW, operacin a filo de agua, aplicable a zonas no interconectadas o casos aislados de zonas interconectadas. La planta tpica para el anlisis corresponde en este caso a una central de 50 kW. Minicentrales: Capacidad instalada entre 50 y 500 kW, operacin a filo de agua, aplicable a zonas no interconectadas o casos aislados de zonas interconectadas. La planta tpica para el anlisis corresponde en este caso a una central de 500 kW. En este caso se evaluaron dos centrales una para saltos del orden de los 60 m y otra de baja cada para saltos del orden de los 4 m. Pequeas Centrales Hidroelctricas (PCH): Capacidad instalada entre 500 y 10000 kW, operacin a filo de agua, aplicable a zonas no interconectadas y zonas Interconectadas (sin posibilidad de participar en el despacho elctrico). La planta tpica para el anlisis corresponde en este caso a una central de 10000 kW (1 MW)C-I-1759-00-01 Abril de 2005 3.9



Centrales Hidroelctricas (CH): Capacidad instalada mayor a 20 MW, aplicable a Zonas Interconectadas, con participacin obligada en el despacho elctrico. Las plantas tpicas para el anlisis corresponden en este caso a centrales de 200 MW y 600 MW. 3.2.1.2 Centrales trmicas a gas

Para este recurso se definieron las siguientes plantas tpicas: Ciclo Simple: aplicables a zonas interconectadas, con capacidades instaladas tpicas de: 50 MW en una unidad, 150 MW en una unidad y 300 MW en dos unidades de 150 MW cada una. Ciclo Combinado: aplicables a zonas interconectadas, con capacidad instalada tpica de: 450 MW, obtenidos mediante dos unidades a gas de 150 MW cada una y una unidad a vapor de 150 MW. Cierre de Ciclo: aplicable a zonas Interconectadas, se considera como proyecto tpico la instalacin 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. 3.2.1.3 Centrales trmicas a carbn.

En el aprovechamiento de este recurso minero energtico se plantearon las siguientes plantas tpicas: Tecnologa de Carbn Pulverizado: Capacidad instalada de 50 MW, 150 MW y 300 MW en una unidad, todas con tecnologa de enfriamiento en ciclo semi-humedo. Dada las capacidades instaladas estas centrales se consideran exclusivamente para zonas interconectadas. Tecnologa de Lecho Fluidizado: Capacidad instalada de 150 MW en una unidad, con tecnologa de enfriamiento en ciclo semi-humedo. Igualmente aplicable a zonas interconectadas. As mismo se considera una planta de 150 MW de capacidad operando con mezcla de carbn y biomasa (dendroenerga) No se considera ciclo abierto de enfriamiento ya que el volumen de agua que sta tecnologa requiere y los impactos ambientales que conlleva, la haran no factible en casi la totalidad del pas.

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3.10



3.2.1.4

Centrales trmicas a diesel o fuel oil

En este caso se considera la tecnologa de motores alternantes con capacidad instalada de 2 MW, aplicable exclusivamente a centros poblados de las zonas no interconectadas. Las alternativas en esta tecnologa dependen del combustible utilizado, en este sentido se estudiaron: Motores alternantes de 2 MW operando con Fuel oil Motores alternantes de 2 MW operando con diesel Motores alternantes de 2 MW operando con biodies. 3.2.2 Tecnologas para fuentes no convencionales 3.2.2.1 Energa Elica Se definieron equipos de baja potencia para zonas no interconectas con generador sincrnico y almacenamiento en bateras. Estas plantas son la elica micro y elica pequea: EMCO: Elica Micro con potencia nominal 1.5 kW EP: Elica Pequea con potencia nominal 15 Kw Para operar dentro del sistema interconectado se definieron tres plantas tpicas con aerogenerador de eje horizontal tripala a barlovento de regulacin por prdida y/o cambio de paso. EMDA: Elica Mediana con potencia nominal 225 kW EGS: Elica a Gran Escala con potencia nominal 1.3 MW PE: Parque Elico con potencia nominal 19.5 MW Proyectos que consideren las dos ltimas plantas tpicas debern ser desarrollados en zonas de alto potencial elico donde exista interconexin al sistema. 3.2.2.2 Energa Solar Generacin a pequea escala: Son sistemas individuales y domsticos, en aplicaciones rurales aisladas, instalados sobre tejados, azoteas de casas. SFV 50 Wp de DC: Suple las necesidades de un grupo familiar pequeoC-I-1759-00-01 Abril de 2005 3.11



SFV 300 Wp de DC/AC para ZNI: Suple las necesidades de una vivienda de mayor demanda elctrica Generacin a mediana escala: Son sistemas centralizados, que pueden brindar soluciones energticas a pequeas comunidades. SFV 3 kWp de AC para ZNI: Esta planta puede atender 10 usuarios (viviendas) con los servicios bsicos de iluminacin, un ventilador, radio grabadora, TV a color de 14 y equipo de sonido compacto. SFV 30 kWp de AC para SIN: Sistemas centralizados en edificios, normalmente integrados en la arquitectura de los mismos o comunidades de vecinos. Generacin fotovoltaica a gran escala: Son generalmente instalaciones conectadas a red, de superficies extensas. SFV 300 kWp de AC para SIN: Centrales de generacin fotovoltaica SFV 3.000 kWp de AC para SIN: 3.2.2.3 Energa Geotrmica La planta tpica seleccionada para la generacin de energa elctrica con recursos geotrmicos en Colombia, es la de ciclo binario con capacidad de 5 MW (pequea central) GT 5. 3.3 ESTRUCTURA DE COSTOS DE GENERACIN

3.3.1 Esquema general de anlisis del costo de generacin En la Figura 3.3 se presenta el esquema metodolgico seguido en la determinacin del costo de generacin, en el cual se pueden distinguir dos grandes grupos de costos dependiendo de los perodos en que son causados, los costos preoperativos y los costos operativos. Los primeros corresponden bsicamente a inversiones realizadas una sola vez antes de entrar en operacin el proyecto, y los segundos corresponden a costos peridicos, fijos o variables, que garantizan la operacin de la central. Dentro de los costos operativos se distinguen los siguientes componentes generales a la mayora de plantas tpicas:C-I-1759-00-01 Abril de 2005 3.12



Estudios e investigaciones Predios Obras de infraestructura Obras civiles Equipos* Inversiones ambientales Ingeniera Imprevistos en obras y equipos Costos financieros Costos de ley De otro lado, las principales componentes de los costos operativos son: Administracin, operacin y mantenimiento (AOM) Componente fija Administracin, operacin y mantenimiento (AOM) Componente variable. Combustible Seguros Manejo ambiental Cargos de ley operativos La determinacin de los costos operativos y preoperativos se realiza con base en los siguientes tres grupos de variables: Variables geogrficas: Este tipo de variables comprenden bsicamente la infraestructura disponible, en vas de acceso, lneas de conexin elctrica y gasoductos. Dicha infraestructura disponible incide directamente en los costos preoperativos asociados a las respectivas obras de infraestructura requeridas por las centrales. Planta tpica: Corresponde al conjunto de variables que definen el sistema de generacin considerado. Este tipo de variables tiene una incidencia directa en los diferentes componentes de los costos preoperativos, en los costos operativos y obviamente en la generacin media de la alternativa.C-I-1759-00-01 Abril de 2005 3.13



Regulacin y Leyes: Variables que inciden bsicamente en los costos de ley operativos y preoperativos en el proceso de nacionalizacin y adquisicin de temes importados. Con el total de los costos preoperativos y el empleo de variables econmicas como la tasa de descuento y la vida til de la central evaluada se calcula el costo preoperativo anual. Este costo se suma al costo operativo anual para obtener el costo total anual. La relacin entre el costo total anual y la energa generada constituye el costo unitario de generacin, objetivo central del presente anlisis. La energa media anual se determina mediante las caractersticas propias de la central, tales como capacidad instalada y factor de planta. En varios casos, como en la generacin trmica e hidroelctrica, se deben suponer los factores de planta tpicos de este tipo de aprovechamientos; en otros casos, como la generacin solar fotovoltaica y elica, el factor de planta depender de las condiciones del potencial respectivo en las diferentes regiones consideradas.

C-I-1759-00-01 Abril de 2005

3.14


UNIDAD DE PLANEACION MINERO-ENERGETICACOSTOS INDICATIVOS DE GENERACIN ELCTRICA EN COLOMBIAREGIONALIZACIN Potencial Infraestructura Disponible Distancia a vas Distancia a lneas Distancia gasoductos COSTOS PREOPERATIVOS Predios Infraestructura Obras Civiles Equipos Inversiones ambientales Ingeniera Imprevistos PLANTA TPICA Caracterizacin Ley Preoperativos Capacidad Factor de Planta Vida til Eficiencia COSTOS OPERATIVOS AOM Componente Fija Mantenimiento Y Overhaul REGULACIN Y LEYES Combustible Seguros Cargos de Ley Operativos ENERGA MEDIA ANUAL TOTAL OPERATIVO COSTO TOTAL EQUIVALENTE ANUAL COSTO UNITARIO DE GENERACIN Financieros COSTO PREOPERATIVO ANUAL TOTAL PREOPERATIVO VARIABLES ECONMICAS

Figura 3.3C-I-1759-00-01 Abril de 2005

Esquema de anlisis del costo de generacin3.15



3.3.2 Componentes del costo de generacin A continuacin se presentan algunas consideraciones generales y preliminares sobre las diferentes componentes del costo de generacin consideradas. 3.3.2.1 Costos Preoperativos

Estudios e investigaciones: En este rubro se incluyen estudios bsicos, tales como geologa e hidrologa, orientados hacia la determinacin del potencial del recurso. Para su determinacin se tuvieron en cuenta las siguientes c2onsideraciones: En tecnologas que dependen de combustibles suministrados por terceros, como la generacin trmica a carbn, gas natural u otro combustible, no se considera este tem ya que en varios casos se cuentan con la informacin requerida, como en el caso de la caracterizacin de carbn y en todos los casos las investigaciones requeridas se consideran incluidas en el costo del combustible. En aprovechamientos hidroelctricos generalmente se calcula como un porcentaje del costo de inversin, el cual depende de cada planta y tecnologa. En la mayora de las fuentes renovables no convencionales se calculan los costos de estudios e investigaciones a partir del anlisis de costos unitarios de mediciones y personal requerido. Predios: Incluye el costo del terreno de la planta o de las servidumbres requeridas para conducciones, instalaciones y lneas de transmisin. Para el clculo de este tem se determinan las reas requeridas para cada tecnologa y planta tipo y se aplica un costo unitario por hectrea. Infraestructura: Comprende las obras de accesos, conexin y dems infraestructura requerida para la construccin y operacin de las plantas, considera los siguientes temes: Vas de acceso: Incluye la construccin de vas para las etapas de construccin y operacin del proyecto. Para su determinacin se definen las especificaciones de las vas requeridas dependiendo de cada tecnologa, planta tipo y regin, y se calculan los costos unitarios (USD/km) asociados a cada especificacin. Para la longitud de la nuevaC-I-1759-00-01 Abril de 2005 3.16



va para las diferentes plantas tpicas y zonas potenciales, se establece con base en las siguientes consideraciones generales: En algunos aprovechamientos de pequea escala o soluciones individuales para viviendas o pequeas comunidades se considera que no se requieren vas de acceso, dado el poco peso y volumen de los equipos a instalar, las amplias posibilidades de transporte y la disponibilidad supuesta de algn medio. En este caso el supuesto utilizado se refuerza en las tecnologas no convencionales directamente ubicadas en los sitios de demanda en donde la seleccin del sitio no depende de la localizacin especfica de la fuentes (regiones) determinadas. Para esto es importante definir una distancia mxima del recurso, caso contrario al aprovechamiento de recursos hidrulicos. o Ampliando la segunda parte de la consideracin anterior, el aprovechamiento a mayor escala de energa solar, elica y trmica es relativamente flexible en su localizacin, por lo tanto la ubicacin del proyecto debe contemplar la infraestructura disponible en la zona. No obstante, en plantas mayores se establecen longitudes de vas que incluyan pequeos accesos y circulacin interna. Particularmente los aprovechamientos hidroelctricos carecen de la flexibilidad en su localizacin al depender de sitios especficos de ubicacin del potencial y ocupar espacios ms amplios en su desarrollo. Esta situacin es mucho ms evidente a medida que se pretende una mayor instalacin. Otro aspecto considerado tiene que ver con la incidencia de las inversiones en infraestructura sobre la viabilidad del proyecto, PCHs o menores no admiten longitudes importantes de accesos y conexin. Centrales de tipo micro, mini o pico, dada la relativa distribucin de fuentes hdricas pequeas, proporcionan cierta flexibilidad para su localizacin y medio de transporte, sin la necesidad de recurrir a costosas obras de acceso. De acuerdo con lo anterior, se establecen longitudes promedias de vas para proyectos hidroelctricos importantes considerando la red vial de cada regin analizada, en centrales tipo PCH o menor se establecen longitudes tpicas (que pueden ser cero) de acuerdo con la magnitud de los aprovechamientos. Lnea de conexin: Incluye la construccin de lneas de conexin, no incluye la subestacin. Su determinacin es similar a la del costo de lasC-I-1759-00-01 Abril de 2005 3.17

o



vas de acceso: se determinan las especificaciones de la lnea requerida, se calculan unos costos unitarios, se determina la longitud de las nuevas lneas y se calcula un costo final. En este caso las especificaciones de la lnea dependen exclusivamente de la potencia a instalar y estn limitadas por las longitudes mximas de transmisin. Para las lneas de transmisin son aplicables todas las consideraciones expuestas en el tratamiento de longitudes de vas de acceso sobre la flexibilidad de localizacin de los proyectos Campamentos y oficinas: Incluye la infraestructura necesaria para alojamiento de los trabajadores, y para la administracin durante la etapa de construccin y operacin. Se calcula como un porcentaje de los costos de inversin, el cual depende de la tecnologa y planta tipo considerada. Se debe anotar que en la mayora de aprovechamientos menores (menos de 20 MW) los requerimientos de campamentos y oficinas son mnimos, ya que los mayores flujos de personal durante construccin se pueden manejar con infraestructura local existente (hoteles, residencias o alquiles de viviendas) Obras civiles: Considera los costos de la infraestructura fsica requerida para el aprovechamiento del recurso. Se separan por el origen del tem de costo dependiendo de la tecnologa y capacidad consideradas. El aprovechamiento hidroelctrico constituye el desarrollo de mayores obras civiles, en este caso se presenta en el captulo 4 el anlisis de cada tipo de obra en cada planta tpica a partir de cantidades de obra y precios unitarios. En los dems aprovechamientos las obras civiles muchas de las obras civiles se incluyen en los costos de instalacin y montaje de los equipos requeridos, como es el caso de calderas y turbinas a gas o carbn. Equipos Nacionales: Equipos de fabricacin o adquisicin nacional. Se considera el costo del equipo instalado y si se trata de equipos de origen internacional comprados a proveedores en Colombia obviamente no se tienen en cuenta los trmites y los costos de la importacin. Equipos importados: Es importante diferenciar este componente dentro de los costos preoperativos, debido a las particularidades en el rgimen tributario y arancelario. Para el anlisis de costo de los equipos importados se consideraron los siguientes componentes: Costo FOB: Costo en el puerto del pas de origen del equipo.C-I-1759-00-01 Abril de 2005 3.18



Transporte martimo y seguro: Se aplica como un porcentaje al costo FOB del equipo. Arancel: Se aplica de acuerdo con la posicin arancelaria y el arancel para cada uno de los equipos. Este arancel se aplica al costo FOB ms el costo de transporte y seguro martimo. Se define un porcentaje de dependiendo de la tecnologa y el tipo de planta. Impuesto al Valor Agregado IVA: Porcentaje aplicado al costo FOB ms el costo de transporte y seguro martimo. Se consideran excenciones establecidas en la legislacin nacional. Nacionalizacin, bodegaje, carta de crdito: Se expresa como porcentaje del costo FOB ms transporte, arancel e impuesto IVA. Transporte y seguros internos: Porcentaje sobre el costo FOB, transporte martimo, seguros, arancel, IVA y nacionalizacin. Costo de instalacin: Comprende los materiales y la mano de obra requeridos para llevar la instalacin del equipo, depende de cada planta y tecnologa. En la Tabla 3.3 Se presenta la composicin del costo de equipos importados. Tabla 3.3.tem FOB Transporte martimo y seguros (TMS) Arancel (A) Nacionalizacin, Bodegaje, Carta de crdito (NBC)

Composicin del costo de equipos importadosProcedimiento de Clculo FOB TMS = % FOB %(OB+TMS) Etapa de la Importacin FOB Zona libre CIF Puerto Equipo nacionalizado Costo parcial en la Etapa de Importacin USD/Kw instalado FOB + TMS FOB + TMS + A

% del CIF)

FOB + TMS + A + NBC

Transporte y seguros % (Equipo nac.) internos (TSI) Costo de instalacin (CI)C-I-1759-00-01 Abril de 2005

Equipo en el sitio FOB + TMS + A + NBC +TSI Equipo instalado FOB + TMS + A + NBC +TSI +CI

Materiales y mano de obra

3.19



Inversiones ambientales: En este rubro se incluyen los estudios previos e inversiones iniciales en el rea ambiental, no se incluyen los planes de manejo. En las Tecnologas Convencionales se utilizan los resultados obtenidos en el estudio de la UPME Construccin y aplicacin de un sistema de indicadores de costos de gestin ambiental para el desarrollo sostenible del sector elctrico colombiano, realizado por TRACTEBEL en el 2001 [2]. En plantas no convencionales se consideran los principales impactos ambientales y se estiman los costos de las mediadas de mitigacin y compensacin. Ingeniera: Considera los costos de diseo, interventora y administracin tcnica y ambiental durante la construccin del proyecto. Se calcula como un porcentaje de la suma de los costos nacionales, importados y ambientales, dependiendo de las diferentes plantas y tecnologas Imprevistos: Se distinguen dos tipos de imprevistos Imprevistos de construccin: Se estiman como un porcentaje del costo total de las obras civiles y de las obras de infraestructura, este porcentaje depende del tipo de tecnologa. Imprevistos equipos: Estos imprevistos se estiman como un porcentaje del costo total de los equipos, este porcentaje depende del tipo de tecnologa. Financieros preoperativos: Es el sobrecosto dado por la escalacin de los costos durante el perodo de construccin, cuya duracin depende de la tecnologa y el tamao o capacidad de las unidades, as como los intereses preoperativos, normalmente incluidos dentro de los costos de instalacin. Se determina como un porcentaje de la suma de los costos de inversin, de ingeniera e imprevistos. Ley preoperativos: Se incluyen todos los cargos de ley que puedan aplicar durante el periodo de construccin segn las diferentes tecnologas, plantas tipo y regiones; por ejemplo: fondos especiales municipales, impuesto predial, etc.

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3.20



3.3.2.2

Costos Operativos

Administracin, operacin y mantenimiento (AOM) Componente fija: Corresponde a los costos de funcionamiento de la empresa de generacin, expresados en forma global (US$/ ao). Se calcula tomando como referencia el costo unitario histrico de empresas de generacin colombianas, en US$/kW-ao, confrontando dichos valores con los costos unitarios de referencia que publica peridicamente la UPME, discriminados por tecnologa. Administracin, operacin y mantenimiento (AOM) Componente variable: Corresponde a un componente producto de la operacin de la empresa de generacin, expresados en forma global (US$/ ao). Combustible: El combustible es uno de los componentes ms importantes de los costos variables de operacin, en particular en la generacin trmica, en la generacin a partir de motores alternantes y de biomasa. Manejo ambiental: En este punto se consideran los costos de los planes de manejo ambiental y de las medidas necesarias para cubrir contingencias en esa rea. Al igual que los costos preoperativos ambientales se establecen como un porcentaje de las inversiones requeridas. Seguros: Corresponde a los gastos por pago de seguros que el proyecto deber asumir anualmente, para la normal cobertura de riesgos considerados en los diferentes proyectos. Este rubro, que puede ser estimado como un porcentaje de los costos directos de inversin, se expresa en US$ y se aplica anualmente durante la vida til del proyecto. Cargos de ley operativos: Incluye todos los cargos de ley aplicables durante la operacin del proyecto, dependiendo de cada tecnologa, planta tipo y regin. Por ejemplo: Impuesto de industria y Comercio, Impuesto predial, fondos especiales municipales, tasa de uso del agua, etc.

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3.21



3.4 [1]

REFERENCIAS UPME. 2000 Establecimiento de un Plan Estructural, Institucional y Financiero, que Permita el Abastecimiento Energtico de las Zonas No Interconectadas, con Participacin de las Comunidades y el Sector Privado. Estudio realizado por AENE y HAGLER BAILLY para la UPME. UPME. 2001. Construccin y aplicacin de un sistema de indicadores de costos de gestin ambiental para el desarrollo sostenible del sector elctrico colombiano. Estudio realizado por TRACTEBEL.

[2]

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3.22



TABLA DE CONTENIDOPgina 4. 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.6.1 4.7 4.7.1 4.7.2 4.8 HIDROELECTRICIDAD DESCRIPCIN GENERAL Funcionamiento de una Central Hidroelctrica Tipos de Centrales Hidroelctricas Principales componentes de una Central Hidroelctrica CAMPO DE APLICACIN RECURSO ENERGTICO EN EL PAS REGIONALIZACIN TECNOLOGAS DE GENERACIN ELCTRICA PLANTAS TPICAS Parmetros de Diseo Considerados ESTRUCTURA GENERAL DE COSTOS DE GENERACIN Costos Preoperativos Costos Operativos REFERENCIAS 4.1 4.1 4.1 4.3 4.4 4.7 4.8 4.9 4.10 4.10 4.11 4.15 4.17 4.43 4.45

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LISTA DE TABLASPgina Tabla 4.1. Tabla 4.2. Tabla 4.3. Tabla 4.4. Tabla 4.5. Tabla 4.6. Dimensionamiento de plantas tpicas Costos de estudios e investigaciones Anlisis de costos unitarios de la va Tipo I Anlisis de costos unitarios de la va Tipo II Costos de lneas de transmisin para diferentes potencias Costos de lneas de transmisin definidos por la CREG en la Resolucin CREG 026 de 1999para diferentes potencias Costos de lneas de transmisin definidos por la CREG en la 4.22 Anlisis del costo de la presa para la Picocentral Anlisis del costo de la presa para la Microcentral Anlisis del costo de la presa en la Minicentral de cada media Anlisis del costo de la presa para la Minicentral de baja cada Anlisis del costo de la presa para la PCH Anlisis del costo de la presa para la Central de 200 MW Anlisis del costo de la presa para la Central de 600 MW Anlisis del costo de la captacin para la Central de 200 MW 4.27 Anlisis del costo de la captacin para la Central de 600 MW 4.28 Anlisis del costo de desarenadores para PCHs o menores Anlisis del costo de conducciones para la Picocentral Anlisis del costo de conducciones para la Microcentral Anlisis del costo del canal cubierto para la Minicentral Anlisis del costo de conducciones para la Minicentral Anlisis del costo del tnel de la PCH 4.14 4.17 4.20 4.20 4.21

4.22

Tabla 4.7. Tabla 4.8. Tabla 4.9. Tabla 4.10. Tabla 4.11. Tabla 4.12. Tabla 4.13. Tabla 4.14. Tabla 4.15. Tabla 4.16. Tabla 4.17. Tabla 4.18. Tabla 4.19. Tabla 4.20. Tabla 4.21. Tabla 4.22.C-I-1759-00-01 Abril de 2005

4.23 4.24 4.24 4.24 4.25 4.26 4.27

4.28 4.30 4.30 4.30 4.31 4.31



Tabla 4.23. Tabla 4.24. Tabla 4.25. Tabla 4.26. Tabla 4.27. Tabla 4.28. Tabla 4.29. Tabla 4.30. Tabla 4.31. Tabla 4.32. Tabla 4.33. Tabla 4.34. Tabla 4.35. Tabla 4.36. Tabla 4.37. Tabla 4.38. Tabla 4.39. Tabla 4.40.

Anlisis del costo de la tubera superficial de la PCH Anlisis del tnel sin blindaje de la central de 200 MW Anlisis del tnel blindado de la central de 200 MW Anlisis del tnel blindado de la central de 600 MW Anlisis del tnel blindado de la central de 600 MW Costo de la casa de mquinas de la Minicentral de baja cada Anlisis de la casa de mquinas de la Central de 200 MW 4.34 Anlisis de la casa de mquinas de la Central de 600 MW 4.34 Anlisis del costo de la descarga de la Microcentral Costo de la descarga de la Minicentral de cada media Costo de la descarga de la PCH Costo de subestaciones en funcin de la capacidad Costo unitarios definidos por la CREG Costo de equipos en funcin de la capacidad Costo de equipos diferenciados en funcin de la capacidad Costos ambientales preoperativos y operativos para las tecnologas convencionales Costos por Ingeniera Factor de costos financieros

4.31 4.32 4.32 4.32 4.33 4.34

4.36 4.36 4.36 4.37 4.37 4.39 4.40 4.40 4.41 4.42

C-I-1759-00-01 Abril de 2005



LISTA DE FIGURASPgina Figura 4.1 Figura 4.2 Figura 4.3 Figura 4.4 Figura 4.5 Figura 4.6 Figura 4.7 Figura 4.8 Figura 4.9 Esquema de una Central Hidroelctrica Esquema de una central de derivacin Esquema de una presa de gravedad Esquema de una presa

costos indicativos de generacion

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