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ALEXANDER VALENCIA RENDON - 2018
GESTIÓN DE RIESGOS Y TENDENCIAS EN
ENERGÍA SOLAR DISTRIBUIDA
I.I Universidad Nacional- MSc (asc) Ingenieria Sistemas Energéticos
Email: [email protected]
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ENFOQUE DE PROJECT MANAGEMENT
GESTIÓN DEL PROYECTO
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PREGUNTAS
• Cuál es la necesidad del proyecto?:• AutoConsumo
• Generación Distribuida
• Cumplimiento certificaciones sostenibilidad
• Sustitución de un energético por otro
• Respaldo
• Otros
OBJETIVOS DEL PROYECTO?
• Cuál es la la motivación del cliente?:• Necesidad Básica Insatisfecha
• Económica: Gestión costos energía.
• Económica: Generar para la venta al SIN
• Compensación social
• Status, Early Adopter
• Otros
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PREGUNTAS
• Cuál es el Grupo de interés?:• Del lado del usuario
• Del lado del cliente
• Del lado del inversionista
• Entidades entes regulatorios
• De la empresa que presta el servicio
• Gestionar!
FACTORES CLAVES?
• Cuáles son los factores claves de éxito?:• Técnicos
• Económicos
• Sociales
• Ambientales
• Otros?
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ENFOQUE DE PROJECT MANAGEMENT
1) PRE-FACTIBILIDAD.
Pre-factibilidad: • Toma de información
• Potencial energético
• Desarrollo conceptual
• Riesgos y restricciones
• Resultados de simulación
factibilidad: • Ingeniería básica
• Selección tecnológica
• Unifilares, layouts
generales
• Resultados de simulación
• Primera aproximación al
coste
• Normatividad aplicable
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DESARROLLO CONCEPTUAL
1) PRE-FACTIBILIDAD, FACTIBILIDAD.
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CLASIFICACIÓN SEGÚN
CREG
• AUTOGENERADOR (AG) • GENERADOR DISTRIBUIDO (GD)
Capacidad nominal de 1.001
-5000 kW.
• A PEQUEÑA ESCALA
Atiende sus propias
necesidades
energéticas
Exclusivamente produce
energía para vender al
sistema.
• A GRAN ESCALA
Capacidad nominal de 1-
1.000 kW.
Resolución CREG 024 de 2015
Resolución CREG 030 de 2018
Resolución CREG 030 de 2018
Capacidad nominal de 1-
5.000 kW.
• Ahorros en la factura de
energía al SIN
• Venta de excedentes
energéticos
• Cobertura ante situaciones
climáticas adversas (niño)Fuente: Creg
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CLASIFICACIÓN SEGÚN
CONEXIÓN
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Generador a Gran
Escala: 2MW-19.9MWGD < 1.000kWp
CLASIFICACIÓN POR TIPO DE RED / Potencia / Uso
• GENERADOR DISTRIBUIDO • PARQUE SOLAR
Fuente: Celsia
Fuente: EnelGreepower
Planta despachable a
Gran Escala: 20MW en
adelante
Fuente EPM
Plantas Menores Cap < 10 MW. Son
despachable Centralmente, no participarán
en el Mercado Mayorista de electricidad.
Plantas Menores Cap. 10 MW -20 MW.
Podrán optar por acceder al Despacho Central,
y pueden participar del Mercado Mayorista de
electricidad Creg 086 de 1996
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OPORTUNA, LEGIBLE, VERAZ Y
RECIENTE
QUÉ INFORMACIÓN?
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• SECUNDARIA:• Consumo energético: Diario, Mes, Estacional
• Perfil de demanda: Pareto de equipos, Potencia.
• Vocación productiva del usuario: Ciclo de uso de la energía.
• Costos del servicio: Factura de energía, Costo de energéticos, etc
• Localización: Dirección física, localización geo-referenciada, mapas.
• Planos arquitectónicos: Cubierta, niveles, vista en planta y en corte.
• Planos eléctricos: (si existen)
• Fotografías: De alrededores, sitio en específico
• Naturaleza propiedad del predio: Propio, arrendado, comunal,
• Permiso de explotación (POT): Industrial, agro-industrial, etc.
• Conceptos ambientales previos: Si aplica
• Caracterización de población de usuarios: Si aplica
QUÉ INFORMACIÓN?
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CONCEPTUALIZACIÓN:
http://globalsolaratlas.info/
https://maps.nrel.gov
http://atlas.ideam.gov.co/visorAtlasRadiacion.html
https://solargis.info/pvplanner
• Identificar el potencial de generación solar
• Calcular potencial de generación para un área específica
• Identificar información faltanta que amerite una visita de ínspección.
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QUÉ HERRAMIENTAS?
• Identificar el potencial de generación solar
• Calcular potencial de generación para un
área específica
https://solargis.com/products/pvplanner/overview/
http://globalsolaratlas.info
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• PRIMARIA:• Planeación de la visita:
• Herramientas: Cámara, GPS, Multímetro, brújula, Lista de chequeo, dron,
analizador de redes
• Proteccion: Casco, Botas diel, Lentes Protec UV, Agua, Autocuidado.
• Logística: Cuándo, Quien guía, identifiación, estado del clima, horarios,
certificados
• Personal: Entrenado, certificado y alerta.
QUÉ INFORMACIÓN?
https://www.homepower.comhttp://www.solmetric.com/sosu.html
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• PRIMARIA:• Durante la visita:
• Análisis del entorno
• Check list eléctrico
• Notas de campo
• Matriz de interesados
• Acta de vecindad
• Aspectos logísticos
• Seguridad en sitio
• Capacidad cubierta
• AutoCuidado.
QUÉ INFORMACIÓN?
Fuente: RERH program Checklist
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FACTIBILIDAD: Análisis de la Demanda del cliente.
Fuente: Megger.com
• ANÁLISIS: Sistemas Grid tied• Análisis de Curva de
potencia
• Análisis de reactivos
• Ciclo de consumo
semanal
• Equipos: Analizador de
redes.
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FACTIBILIDAD: Análisis de la Demanda del cliente.
Fuente: Propia
• ANÁLISIS: off-grid• Cuadro de Cargas
• Horas de uso
• Potencia Pico
• Ciclos de uso.
# Área/Equipo Q DescripQ
Bombillo
s
Potencia
en Watios
Total
Watios del
Equipo
Total
Horas x
día
Total Kw
hora/ dia
2 Nevera 520 LTS 1 Oficina 1 230 230 12 2,8
3 Computadores 10 Oficina 1 60 600 13 7,8
3 CONGELADORES HORIZOTALES 1 Cas ino 1 480 480 12 5,8
4 Electrodomésticos cocina 1 Cas ino 1 350 350 4 1,4
5 AIRES minisplit de 18.000 btu (1,5 TON) 1 Oficina principal 1 1200 1200 10 12,0
6 Impresoras, electrónics auxiliares 1 Oficinas 0 1800 0 11 0,0
7 Ventilador 3 HUNTER 2 oficinas 1 80 160 12 1,9
8 Ventilador DE BASE 10 1 x 10 habitación 1 70 700 12 8,4
Descripción de los equipos que consumen energía
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FACTIBILIDAD: Análisis de la Demanda del cliente.
Fuente: Propia
• ANÁLISIS: Proporción de autoconsumo y
exportaciones
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FACTIBILIDAD: Diseño-Layout- Redes
• ANÁLISIS REDES Y CONEXIÓN:
Off Grid• Tensión de conexión para
inversores o transformador
• Tensión banco de baterías
• Tensión max del
controlador de carga
• Profundidad de descarga
de baterías
• Coordinación de
protecciones
Tensíón en cadenas
150VDC – 400VDC
Tensíón en bancos
12/24/48 VDC
Tensíón minired
120 VAC
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FACTIBILIDAD: Diseño-Layout- Redes
Fuente: Buitron et al, EPN Ecuador
Grid-tied, Residencial
150VDC – 600VDC
Grid-tied, Comercial.
380VDC – 1000VDC
Utility
1000-
1500VDC
Grid-tied,
Residencial
110-220
monofásico /
Spli
Grid-tied,
Comercial, utility
220- 480 / 600
VAC
13.2kV /
44kV
Medidor
Bi-
direccion
al
• ANÁLISIS REDES Y
CONEXIÓN: Grid Tied• Tensión de conexión
para inversores o
transformador
• Capacidad de
tableros de
conexión/
subertación
• Capacidad de la red
del OR
• Análisis de sistema de
puesta a tierra
• Análisis del
apantallamiento
• Coordinación de
protecciones
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FACTIBILIDAD: Diseño-Layout- Cubierta
• ANÁLISIS LAYOUT:• Tipo de cubierta y tejado
• Capacidad portante:
(estudio estructural)
• Estudio topográfico
• Análisis de orientación
espacial
• Ayúdese con herramientas
GPS
Techo plano Shingle Fibro-cemento Lámina trapezoidalLamina dobladaEn piso libre
Fuente: K2
UNO, DOS, 4 AGUAS
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FACTIBILIDAD: Diseño-Layout- Cubierta
• ANÁLISIS LAYOUT:• Inclinación de cubierta
• Material de cubierta
• Sombreado
• Áreas de servicio
Fuente: Propia
Cubierta a dos aguasEspacio para
Redes de
conexión
Espacio para
String Boxes y
área de
servicio
Espacio para
líneas de vida
y tránsito
Espacio para
las cadenas
de módulos• 15% al 20% en
espacio para
servicios del sistemafotovoltaico
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FACTIBILIDAD: Diseño-Layout- Redes
• ANÁLISIS BANDEJAS-
ALIMENTADORES
• RETIE Y NTC 2050
• Conductores separados
por bandeja
• Marcaciones adecuadas.
• Confirmar medidas en
sitio
• Registro fotográfico
• Evitar el paso por
fachadas.
• Consulte con el usuario!!
Fuente: Propia/Dawn Electric
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FACTIBILIDAD: HSE – Logística- Obras Civiles
Fuente: Wsj.com / Propia
• ANÁLISIS:• Sistemas protección
contra caidas
• Escaleras seguras
• Es necesario andamios?
• Se requieren gruas?
• Hay espacio para la
grua?
• Es necesario cerrar vías?
• Certificaciones que
cumplir?
• Especialista en HSE
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FACTIBILIDAD: HSE – Logística – Obras Civiles
Fuente: ace-submarinecable.com
• ANÁLISIS Off-Grid:• Es necesario un cuarto
técnico para bancos de
baterías.
• Se requieren
excavaciones?
• Se requieren
adecuaciones
eléctricas?
• Se requieren sistemas
auxiliares?
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FACTIBILIDAD: HSE – Logística – Obras Civiles
Fuente: Propia / Celsia
• ANÁLISIS Grid Tied:• Se requiere área para
inversores.
• Se requieren
excavaciones?
• Se requieren
adecuaciones
eléctricas?
• Se requien sistemas
auxiliares?
• Puntos de conexión a
internet
• Abastos de agua para
mantenimiento
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Fuente: Archelios
2) FACTIBILIDAD: Selección equipos en el modelo
• MODELAMIENTO 3D:• Checklist:
• Modelamiento
• Selección de marcas
• Módulos
• Inversores
• Controladores de
carga
• Baterías
• Protecciones
• Cableado
• Sistema de montaje
estructural
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FACTIBILIDAD: Equipos - Módulos
Fuente: Greenough et al DOI: 10.1016/j.rser.2017.05.095
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FACTIBILIDAD: Equipos - Módulos
Material:
Multi-Junct:$$$$$
Silicio cristalino: $$
Thin Film: $
GaAr – InGa: $$
Perovskita/organico: -$
Eficiencia:Multi-Junct: (27%-46%)
Silicio Cristalino: (17%-23%)
Thin Film: (12%)
GaAr-InGa: (9%)
Pervoskita/orgánico: (23%)
Cristal de silicio Tinte orgánico
PerovskitaGalio Arseniuro
Ciclo de Vida:Multi-Junct:+++++
Silicio Cristalino: +++++
Thin Film: ++++
GaAr-InGa: +++
Pervoskita/orgánica:+
Fuente: NREL
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Fuente: Bloomberg / Renvu
• Módulos solares Tier 1?
• Clasificación financiera
de Bloomberg al tamaño
en porción de mercado,
salud financiera y
trayectoria de
fabricantes de módulos.
• Bloomberg NO ES un
certificador técnico!
FACTIBILIDAD: Equipos – Módulos
(Video)
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Fuente Thomson Reuters
• Otros listados?
• Thomson Reuters: Gestión
financiera, manejo del
riesgo, cadena de
abastecimiento, HSE.
• Fabricantes
• Epcistas
• Integradores
• Tampoco es listado
técnico.
• Verifique listas
especializadas!
FACTIBILIDAD: Equipos – Módulos
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Fuente
FACTIBILIDAD: Equipos Balance of System (BOS)
https://www.solarpowerworldonline.com
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FACTIBILIDAD: Equipos inversores-
Fuente: Nrel Benchmark Report- 2017 Q3
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Fuente
FACTIBILIDAD: Balance of System (BOS)
https://www.solarpowerworldonline.com 2017 Top
List
MICROINVERSORES
APsystems
Enphase Energy
CyboEnergy
INVERSORES STRING/CENTRALES
Chint Power Systems
Delta Products
Fronius
Sma
Kaco
Solectria
Abb
Huawei
Ingeteam
Solaredge
SISTEMAS DE MONTAJE
EcoFasten Solar
Schletter
Unirac
K2
Gonvarri
SnapNrack
OMG Roofing
SunLink
Advanced Racking
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FACTIBILIDAD: Simulaciones
SOFTWARE MODELADO CÓDIGO ABIERTO
SAM – NREL https://sam.nrel.gov
PV – MAPPER: http://pvmapper.org/
SOFTWARE MODELADO COMERCIAL
PVSYST: http://www.pvsyst.com/
ARCHELIOS: http://www.trace-software.com/archelios/photovoltaic-pv-software/
PV-SOL PRO https://www.valentin-software.com/en
HELLIOSCOPE: https://www.helioscope.com
HELIOS 3D https://www.helios3d.com/index.php/en/
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FACTIBILIDAD: Simulaciones
EJERCICIO USANDO EXCEL
EJERCICIO USANDO SOLAR ATLAS
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FACTIBILIDAD: Simulaciones – Herramientas sin
costo
Fuente: Global Solar Atlas
Información
del sitio
Potenciales de
generación
solar
Potenciales de
generación
solar
Producción
solar estimada
(año o dia
típico)
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FACTIBILIDAD: Simulaciones – Herramientas
comerciales
Fuente: SolarGis / Archelios / PVsyst
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FACTIBILIDAD: Resultados de Simulaciones
Fuente: PVsyst
Radiación Global y
efectiva
[kWh/m2]
Transformación en la celda
[kWh]Pérdidas: Temperatura,
mismatch, cableado
Pérdidas operativas, diseño,
selección de inversor.
Generación efectiva en el punto de
conexión
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FACTIBILIDAD: Resultados- Costos
• Costos de equipos• Modulos solares
• BOS: Inversores, (baterías
y controladores de
carga), estructuras de
soporte, cableado,
tableros, protecciones,
estaciones
metereológicas,
subestaciones, redes de
conexión.
• Costos Suaves
• Gastos de preinversión,
licenciamiento
ambiental, regulatorio,
jurídico, permisos y
estudios de conexión,
diseños de ingenieria,
gerenciamiento del
proyecto, costos directos
de montaje y
comisionamiento, costos
logísticos, costos
financieros, impuesto y
tributos, overhead del
proyecto, contingencias,
utilidad del constructor,
utilidades de
inversionistas.
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FACTIBILIDAD: Resultados- Costos
NREL Module cost 2016 -2017
En 2018 – 0,30 usd/Wp EXW
fábrica
Fuente: Nrel
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FACTIBILIDAD: Resultados- Costos
NREL Inverter cost 2016 -2017
Costo usd/Wp EXW fábrica
Fuente: Nrel
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FACTIBILIDAD: Resultados- Costos
NREL PV system cost benchmark summary (USA), 2010–2017
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FACTIBILIDAD: Resultados- Costos
NREL PV system cost benchmark 2016 -
2017
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FACTIBILIDAD: Conexión al SIN en Colombia
• Regulación:• Ley 1715- 2014: Incentivos
• Creg 030- 2018:
Integración al SIN y
remuneración de
excedentes.
• Creg 015 2018: ZNI y
remuneración.
Fuente: Creg – Cartilla 030-2018
Certificación Plena Retie.
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GESTIONAR EL RIESGO
• Aplicar Metodología del Project Management
• Realizar dos fases de estudios: Pre-factibilidad y Factibilidad
• Realizar la visita de inspección con las herramientas y personal idóneo
• Verificar por diferentes medios
• Emplear software de diseño profesional
• Emplear bases de datos confiables
• Indagar el estado del arte en tecnología y costos
• Realizar consultas previas sobre normativa y regulación en el pais del proyecto
• Considerar cada proyecto como uno de infraestructura a escala (video)
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CONTRATOS ENERGÌA RENOVABLES
(Power Purchase Agreement) PPA
Riesgo de Contraparte: Que el tomador permanezca en el tiempo
Riesgo de Disponibilidad: Por parte del prestador del servicio al cliente
Riesgo Crediticio/Pago: Riesgo en caso de mora de pago/recaudo
Riesgo de desarrollo: Riesgo de incumplir la fecha de inicio en operaciones
Riesgo de forma: Riesgo de desfase entre curva de demanda y generación
Riesgo de desempeño: Desempeño inferior al calculado
Riesgo de balance de red: Generar desbalances en red del cliente el DSO
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Riesgo de ajuste a la demanda
Riesgo de Volumen del contrato
Fuente: WBCSD: https://www.wbcsd.org/Programs/Climate-and-Energy/Energy/REscale/Resources/Innovation-in-Power-Purchase-Agreement-Structures
CONTRATOS ENERGÌA RENOVABLES
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Precio y Volumen en contratos PPA
Fuente: BNEF: https://about.bnef.com/blog/corporations-already-purchased-record-clean-energy-volumes-2018-not-anomaly/
CONTRATOS ENERGÌA RENOVABLES
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PPA VIRTUALES - FINANCIEROS
Fuente: ENEL
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Fuente: ENEL / Everoze
FINANCIAL PPA
Se acuerda el precio de referencia del
mercado (spot) y el precio del
contrato (Strike) que queda aprobado
en el mismo PPA.
Si el Strike > Spot, el generador
compensa al off-taker y viceversa.
El cliente conserva los diferentes
atributos de energías renovables
(como los Certificados de Energía
Renovable o las Garantías de Origen)
asociados a cada MWh generado por la
planta renovable .
Opción Call/Put
PPA VIRTUALES - FINANCIEROS
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CERTIFICADOS DE ORIGEN
Fuente: ENEL
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Fuente: ENEL
• Traslada economías de escala
•Suministro potencial de múltiples consumos.
•Suministro remoto.
•Cobertura a largo plazo en el mercado de energía.
•Contrato a la medida. (Over the counter)
•Se liquida “At the Money”.
•El contrato de alimentación eléctrica permanece bajo la responsabilidad
del proveedor o de los proveedores.
•Ventajas comunicacionales asociadas al suministro con energía limpia
CERTIFICADOS DE ORIGEN
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Fuente REC-ST
CERTIFICADOS DE ORIGEN
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Fuente REC-ST
CERTIFICADOS DE ORIGEN
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ENERGIA 4.0Transforma el concepto de
Red
Una tendencia que se convirtió en política nacional en Alemania.
Principales Objetivos
- Eficiencia energética- Impacto Ambiental - Utilización de la
tecnología
Integra conceptos
- Generación distribuida- SMART Grids- Internet de las cosas - Internet de Servicios
DIGITALIZACION DE LA ENERGÍA
Mas inputs
Mix de
generación
Mas outputs
Mix de opciones
para el
consumidor
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SMART MEETERING- SMART SENSORS – AUTOMATIZATION – INTERNET OF THINGS
MODELO NODAL DE PROSUMIDORES
DIGITALIZACION DE LA ENERGÍA - MODELO NODAL DE PROSUMIDORES
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Fuente: P. Vingeroets, Digital Energy System.
1.6 millones de sistemas conectados a la red en Alemania con energías renovables
DIGITALIZACION DE LA ENERGÍA – MODELO NODAL DE PROSUMIDORES
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168 EMPRESAS DE GENERACION
EN COLOMBIA SEGÚN CREG
76 EMPRESAS
CONECTADAS
AL SIN
92 EMPRESAS
ZNI
¿CUANTOS SISTEMAS SE CONECTARAN EN COLOMBIA? CON LA
NUEVA REGULACIÓN
DIGITALIZACION DE LA ENERGÍA - MODELO NODAL DE PROSUMIDORES
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Tomado del Word Economic Forum
Generación
Distribuida Almacenamiento
DistribuidoEficiencia
Energética
Respuesta a la
demanda
¿Valor de Kwh dependiendo la hora del día?
¿Selección por el consumidor tipo de energía?
DIGITALIZACION DE LA ENERGÍA - MODELO NODAL DE PROSUMIDORES