Estudio de competitividad de la energía eólica en el contexto colombiano
En las últimas décadas, los problemas ambientales globales y la necesidad de ampliar y diversificar la canasta energética mundial han incentivado la exploración de nuevas alternativas de generación de electricidad, entre las cuales se destaca la tecnología para el aprovechamiento de energía eólica o...
- Autores:
-
Ortiz Bueno, Eliseo
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2008
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
- Idioma:
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- OAI Identifier:
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- Acceso en línea:
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- Palabra clave:
- Wind energy engineering
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En las últimas décadas, los problemas ambientales globales y la necesidad de ampliar y diversificar la canasta energética mundial han incentivado la exploración de nuevas alternativas de generación de electricidad, entre las cuales se destaca la tecnología para el aprovechamiento de energía eólica o del viento. Esta tecnología ha experimentado un acelerado desarrollo y crecimiento a nivel mundial y es por ello que actualmente se abre paso como una nueva opción que puede incluso llegar a competir económicamente con las tecnologías convencionales de producción de energía, ofreciendo una serie de ventajas y oportunidades que repercuten en todos los ámbitos de la sociedad, entre las que se encuentran la preservación del medio ambiente, la disminución parcial del uso y agotamiento de combustibles fósiles y la reducción de emisiones de gases efecto invernadero. Entre estas energías la eólica es una tecnología de aprovechamiento madura, que ha resuelto muchos de sus inconvenientes asociados a costos e impactos ambientales, y que ofrece grandes posibilidades de desarrollo para mejorar y economizar su desempeño. A nivel mundial el crecimiento de la capacidad instalada de energía eólica ha sido notable. En los últimos años según la Global Wind Energy Council (GWEC) la capacidad ha pasado de 6100 MW instalados en 1996 a 93864 MW en 2007. No obstante en Colombia este recurso energético ha sido aprovechado de manera incipiente tanto a gran escala como es el caso del parque eólico Jepírachi en la Guajira como a pequeña escala mediante pequeños aerogeneradores en zonas no interconectadas. Considerando lo anterior y dentro de su nueva misión como una empresa global de energía y petroquímica, ECOPETROL, al igual que otras empresas del sector Hidrocarburos como CHEVRON-TEXACO, SHELL, BP entre otras, exploran nuevas alternativas energéticas más allá del petróleo. En este sentido y a través del Instituto Colombiano del Petróleo - ICP, se ha propuesto como iniciativa de investigación, realizar un análisis exploratorio tecnológico en torno a las posibilidades de aprovechamiento de fuentes alternativas de energía, que ofrezcan beneficio a la Empresa ya sea desde el punto de vista de mejoramiento en la producción o como de oportunidades de negocio. Este proyecto forma parte de esta iniciativa y su objetivo principal consiste en realizar un estudio de competitividad que permita identificar: las tecnologías disponibles para la generación eólica y sus costos de implementación, los esquemas regulatorios y del mercado que han posibilitado el crecimiento de esta fuente energética en el ámbito internacional, y las barreras que impiden el aprovechamiento de este recurso en el contexto colombiano; a fin de plantear estrategias que promuevan la explotación de esta fuente en el país, donde prima la economía respecto a su bajo costo frente a otras formas de generación convencional y el bienestar global que estas nuevas formas de generación renovable conllevan. Considerando el logro del objetivo planteado el proyecto se desarrolló en primera instancia, revisando tanto los fundamentos teóricos más relevantes acerca de la obtención de la energía del viento como el estado del arte. Posteriormente se realizó una exploración de los mecanismos de apoyo políticos, legales y regulatorios a nivel mundial, que han permitido el desarrollo tecnológico y en capacidad instalada de los sistemas de generación eólica interconectada a la red. Con el insumo anterior y el análisis del contexto colombiano, se fundaron las bases para la realización de un estudio muy básico de la competitividad de esta fuente de energía en Colombia, terminando finalmente con el potencial de esta fuente en Colombia, sus costos aproximados de inversión y la definición de estrategias encaminadas al desarrollo de esta fuente de generación de electricidad alternativa en el país. |
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Ortiz Bueno, Eliseo (2008). Estudio de competitividad de la energía eólica en el contexto colombiano. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB APPA (ASOCIACIÓN DE PRODUCTORES DE ENERGÍAS RENOVABLES). APPA, Valora la nueva regulación de las energías renovables. La norma mantiene la estabilidad del sector y entronca con una tradición de apoyo legislativo que se remonta 25 años atrás. Madrid. 7, junio, 2007. Disponible en Internet. http://www.appa.es/descargas/APPA_valora_la_nueva_regulacion_de_las_energia s_renovables_Jun07.pdf. APPA (ASOCIACIÓN DE PRODUCTORES DE ENERGÍAS RENOVABLES). APPA, Valora la nueva regulación de las energías renovables. La norma mantiene la estabilidad del sector y entronca con una tradición de apoyo legislativo que se remonta 25 años atrás. Madrid. 7, junio, 2007. Disponible en Internet. http://www.appa.es/descargas/APPA_valora_la_nueva_regulacion_de_las_energia s_renovables_Jun07.pdf. BORJA DÍAZ, Marco. 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Esta tecnología ha experimentado un acelerado desarrollo y crecimiento a nivel mundial y es por ello que actualmente se abre paso como una nueva opción que puede incluso llegar a competir económicamente con las tecnologías convencionales de producción de energía, ofreciendo una serie de ventajas y oportunidades que repercuten en todos los ámbitos de la sociedad, entre las que se encuentran la preservación del medio ambiente, la disminución parcial del uso y agotamiento de combustibles fósiles y la reducción de emisiones de gases efecto invernadero. Entre estas energías la eólica es una tecnología de aprovechamiento madura, que ha resuelto muchos de sus inconvenientes asociados a costos e impactos ambientales, y que ofrece grandes posibilidades de desarrollo para mejorar y economizar su desempeño. A nivel mundial el crecimiento de la capacidad instalada de energía eólica ha sido notable. En los últimos años según la Global Wind Energy Council (GWEC) la capacidad ha pasado de 6100 MW instalados en 1996 a 93864 MW en 2007. No obstante en Colombia este recurso energético ha sido aprovechado de manera incipiente tanto a gran escala como es el caso del parque eólico Jepírachi en la Guajira como a pequeña escala mediante pequeños aerogeneradores en zonas no interconectadas. Considerando lo anterior y dentro de su nueva misión como una empresa global de energía y petroquímica, ECOPETROL, al igual que otras empresas del sector Hidrocarburos como CHEVRON-TEXACO, SHELL, BP entre otras, exploran nuevas alternativas energéticas más allá del petróleo. En este sentido y a través del Instituto Colombiano del Petróleo - ICP, se ha propuesto como iniciativa de investigación, realizar un análisis exploratorio tecnológico en torno a las posibilidades de aprovechamiento de fuentes alternativas de energía, que ofrezcan beneficio a la Empresa ya sea desde el punto de vista de mejoramiento en la producción o como de oportunidades de negocio. Este proyecto forma parte de esta iniciativa y su objetivo principal consiste en realizar un estudio de competitividad que permita identificar: las tecnologías disponibles para la generación eólica y sus costos de implementación, los esquemas regulatorios y del mercado que han posibilitado el crecimiento de esta fuente energética en el ámbito internacional, y las barreras que impiden el aprovechamiento de este recurso en el contexto colombiano; a fin de plantear estrategias que promuevan la explotación de esta fuente en el país, donde prima la economía respecto a su bajo costo frente a otras formas de generación convencional y el bienestar global que estas nuevas formas de generación renovable conllevan. Considerando el logro del objetivo planteado el proyecto se desarrolló en primera instancia, revisando tanto los fundamentos teóricos más relevantes acerca de la obtención de la energía del viento como el estado del arte. Posteriormente se realizó una exploración de los mecanismos de apoyo políticos, legales y regulatorios a nivel mundial, que han permitido el desarrollo tecnológico y en capacidad instalada de los sistemas de generación eólica interconectada a la red. Con el insumo anterior y el análisis del contexto colombiano, se fundaron las bases para la realización de un estudio muy básico de la competitividad de esta fuente de energía en Colombia, terminando finalmente con el potencial de esta fuente en Colombia, sus costos aproximados de inversión y la definición de estrategias encaminadas al desarrollo de esta fuente de generación de electricidad alternativa en el país.CONTENIDO pág. INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 10 1. LA ENERGÍA DEL VIENTO .............................................................................. 13 1.1 Potencia Eólica disponible .................................................................... 14 1.2 Máxima potencia extraible del viento ................................................... 21 2. ESTADO DEL ARTE DE LOS SISTEMAS DE GENERACIÓN EÓLICA ......... 32 2.1 GENERACIÓN EÓLICA CONECTADA A LA RED ........................................ 36 2.1.1 Aspas ................................................................................................... 37 2.1.2 Generador ............................................................................................ 40 2.1.3 Sistema de control .............................................................................. 51 2.1.4 La torre y cimentaciones .................................................................... 58 2.1.5 Conexión a la red ................................................................................. 62 2.1.6 El parque eólico OFF - SHORE ........................................................... 94 2.2 SISTEMA DE GENERACIÓN AISLADA ........................................................ 94 2.2.1 Bombeo de agua .................................................................................. 97 2.2.2 Produción de Hidrogeno ..................................................................... 98 2.2.3 Desalinización...................................................................................... 99 2.2.4 Costos de inversión .......................................................................... 100 2.3 PROSPECCIÓN TECNOLÓGICA................................................................. 105 2.3.1 Incremento en potencia y confiabilidad de las maquinas.............. 106 2.3.2 Generador sin caja multiplicadora ................................................... 108 2.3.3 Aspas para el aerogenerador del futuro .......................................... 108 2.3.4 Integración en la red eléctrica .......................................................... 109 2.3.5 Optimización de los costos de fabricación ..................................... 110 2.4 PRODUCCIÓN DE AEROGENERADORES Y CARACTERÍSTICAS PARTICULARES COMERCIALES ..................................................................... 117 2.4.1 Producción e Instalación de Aerogeneradores de Gran Tamaño . 116 2.4.2 Empresas que participan en el marcado de los pequeños aerogeneradores ............................................................................................... 123 3. MARCO LEGAL Y REGULATORIO PARA LA ENERGÍA EÓLICA .............. 125 3.1 EVOLUCIÓN DE LA LEGISLACIÓN Y DEL MERCADO DE GENERACIÓN EÓLICO............................................................................................................... 126 3.1.1 ALEMANIA.......................................................................................... 130 3.1.2 ESPAÑA ............................................................................................. 132 3.1.3 REINO UNIDO..................................................................................... 134 3.1.4 ESTADOS UNIDOS ............................................................................ 136 3.1.5 INDIA ................................................................................................... 137 3.1.6 BRASIL ............................................................................................... 139 3.1.7 MEXICO .............................................................................................. 141 3.2 MECANISMOS DE APOYO POLÍTICO ........................................................ 144 3.2.1 TARIFAS REGULADAS Y TARIFAS FIJAS ...................................... 145 3.2.2 CERTIFICADOS VERDES .................................................................. 147 3.2.3 OTROS MECANISMOS DE APOYO .................................................. 148 3.3 ESQUEMAS DE FUNCIONAMIENTO DEL MERCADO DE GENERACIÓN 150 3.3.1 FUNCIONAMIENTO DEL MERCADO EUROPEO PARA LA CONEXIÓN A LA RED DE LAS ENERGÍAS ALTERNATIVAS ......................... 150 3.3.2 UTILIZACIÓN DEL SISTEMA DE COSTOS ....................................... 154 3.4 CONTEXTO COLOMBIANO ......................................................................... 167 3.4.1 Transacciones en el MEM a través de la bolsa de energía. ............ 168 3.4.2 Transacciones en el MEM mediante contratos bilaterales ............. 169 3.4.3 Subastas para la asignación de obligaciones de energía firme ..... 170 3.4.4 Cargo por confiabilidad ..................................................................... 172 4. ANALISIS DE LA COMPETITIVIDAD ............................................................ 179 4.1 CONDICIONES DE LOS FACTORES ................................................... 183 4.2 CONTEXTO PARA LA ESTRATEGIA Y LA RIVALIDAD ..................... 188 4.3 CONDICIONES DE LA DEMANDA ....................................................... 192 4.4 CLUSTER .............................................................................................. 196 5. POSIBILIDADES DE LA ENERGIA EÓLICA EN EL CONTEXTO COLOMBIANO ................................................................................................ ... 200 5.1 POTENCIAL DEL VIENTO .................................................................... 212 5.1.1 Costos de la energía eólica - Una aproximación al caso Colombiano ........................................................................................................ 214 5.1.2 Análisis del costo del proyecto ........................................................ 216 5.2 ESTRATEGIAS DE DESARROLLO ...................................................... 219 5.3 DESDE EL PUNTO DE VISTA DE LA GENERACIÓN DE ELÉCTRICIDAD .................................................................................................. 222 5.3 MECANISMOS DE DESARROLLO LIMPIO ......................................... 224 6. CONCLUSIONES............................................................................................ 226 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................. 228PregradoIn recent decades, global environmental problems and the need to expand and diversify the world energy basket have encouraged the exploration of new electricity generation alternatives, among which technology for the use of wind or wind energy stands out. This technology has undergone worldwide development and growth and that is why it is currently making its way as a new option that can even rapidly compete economically with conventional energy production technologies, offering a series of advantages and opportunities that have repercussions. in all the surroundings of society, among which are environmental problems, the partial decrease in the use and depletion of fossil fuels and the reduction of greenhouse gas emissions. Among these energies, wind power is a mature technology, which has resolved many of its drawbacks associated with costs and environmental impacts, and which offers great possibilities for development to improve and economize its performance. Worldwide, the growth of the installed capacity of wind energy has been remarkable. In recent years, according to the Global Wind Energy Council (GWEC), capacity has gone from 6,100 MW installed in 1996 to 93,864 MW in 2007. However, in Colombia this energy resource has been exploited in an incipient manner, both on a large scale, as is the case of the Jepírachi wind farm in La Guajira as a small scale through small wind turbines in non-interconnected areas. Considering the above and within its new mission as a global energy and petrochemical company, ECOPETROL, like companies in the Hydrocarbons sector such as CHEVRON-TEXACO, SHELL, BP, among others, are exploring new energy alternatives beyond oil. In this sense and through the Colombian Petroleum Institute - ICP, it has been proposed as a research initiative, carrying out an exploratory technological analysis regarding the possibilities of using alternative energy sources, which offer benefits to the Company either from the point of view of from the point of view of improving production or as business opportunities. This project is part of this initiative and its main objective is to carry out a competitiveness study to identify: the technologies available for wind generation and their implementation costs, the regulatory and market schemes that have enabled the growth of this energy source in the international arena, and the barriers that prevent the use of this resource in the Colombian context; in order to propose strategies that promote the exploitation of this source in the country, where the economy prevails with respect to its low cost compared to other forms of conventional generation and the global well-being that these new forms of renewable generation entail. Considering the achievement of the stated objective, the project was developed in the first instance, reviewing both the most relevant theoretical foundations about obtaining wind energy and the state of the art. Subsequently, an exploration of the political, legal and regulatory support mechanisms worldwide was carried out, which have allowed the technological development and installed capacity of wind generation systems interconnected to the network. With the previous input and the analysis of the Colombian context, the foundations were laid to carry out a very basic study of the competitiveness of this source of energy in Colombia, finally ending with the potential of this source in Colombia, its approximate investment costs and the definition of strategies aimed at the development of this source of alternative electricity generation in the country.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaEstudio de competitividad de la energía eólica en el contexto colombianoWind energy competitiveness study in the Colombian contextIngeniero en EnergíaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería en Energíainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPWind energy engineeringPower generationEnergyInvestigationsAnalysisWind powerEnvironmental problemsIngeniería en energía eólicaGeneración de energíaEnergíaInvestigacionesAnálisisEnergía eólicaEnergía del vientoProblemas ambientalesOrtiz Bueno, Eliseo (2008). 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P. 14 -28.ORIGINAL2008_Tesis_Eliseo_Ortiz_Bueno.pdf.pdf2008_Tesis_Eliseo_Ortiz_Bueno.pdf.pdfTesisapplication/pdf2976010https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1408/3/2008_Tesis_Eliseo_Ortiz_Bueno.pdf.pdf214a1b999b54d7b06bf0dc9a222ce105MD53open access2008_Presentación_Eliseo_Ortiz_Bueno.pdf2008_Presentación_Eliseo_Ortiz_Bueno.pdfPresentaciónapplication/pdf7778111https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1408/2/2008_Presentaci%c3%b3n_Eliseo_Ortiz_Bueno.pdf3e246aa0bfb5aefd3f61b6469ee9dd2dMD52open access2008_Anexos_Eliseo_Ortiz.7z2008_Anexos_Eliseo_Ortiz.7zAnexosapplication/octet-stream154291938https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1408/4/2008_Anexos_Eliseo_Ortiz.7z9a090fad2d14be7af9ff8edd2f3016e6MD54open accessTHUMBNAIL2008_Tesis_Eliseo_Ortiz_Bueno.pdf.pdf.jpg2008_Tesis_Eliseo_Ortiz_Bueno.pdf.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg5628https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1408/5/2008_Tesis_Eliseo_Ortiz_Bueno.pdf.pdf.jpgd2ef625e36a16f6475619c219d4f2b0dMD55open access2008_Presentación_Eliseo_Ortiz_Bueno.pdf.jpg2008_Presentación_Eliseo_Ortiz_Bueno.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg13961https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1408/6/2008_Presentaci%c3%b3n_Eliseo_Ortiz_Bueno.pdf.jpgc2cbc74225314a3e2e61275df57027dfMD56open access20.500.12749/1408oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/14082024-01-21 13:02:13.21open accessRepositorio Institucional | Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABrepositorio@unab.edu.co |