La cuota anual de inversión variará de acuerdo a los años de vida útil considerados para los cálculos. Al comparar el costo de producción de energía eléctrica para las diferentes tecnologías, hidroeléctrica, turbinas a vapor, turbinas a gas y motores de combustión interna (Gráfico 4.1y Gráfico 4.2), podemos indicar que:
Hidroeléctrica: con un factor de planta del 60.24%, muy cercano a su valor típico (60%), el costo nivelado de inversión es el rubro de mayor importancia, representado el 81.94% del costo total nivelado de la energía (21.32 USD/MWh), a pesar de ser la tecnología con mayor años de vida útil considerada para los cálculos. Cabe indicar que este valor es elevado debido al gran tamaño de la presa construida para la Central Mazar, en la que se invirtió para su construcción más de 50% del valor de la inversión total, por lo que queda claro que para una central de paso, o con una presa de menores dimensiones, el costo de la energía se reducirá significativamente. Sin embargo, la producción siempre dependerá del régimen hídrico asociado, por lo que se puede tener un factor de planta menor en otros proyectos.
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Gráfico 4.1. COSTOS DE GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD Fuente: AUTOR
Al no consumir ningún tipo de combustible para la producción de electricidad, sus costos de operación, producción y mantenimiento, son mínimos en relación al costo de la inversión, representado el 5.16% del costo nivelado total. El porcentaje restante se divide en: 3.52%, correspondiente a gastos administrativos, y 9.38%, a los costos variables. Es decir que el costo de la energía para este tipo tecnología, se ve principalmente afectado, por la gran inversión requerida para la construcción e instalación de obras civiles y equipos electromecánicos.
Turbinas a Vapor: con un factor de planta del 78.86%, próximo a su valor típico (80%), el costo nivelado de inversión es mínimo en comparación con otros rubros, representa el 8.81% del costo total nivelado de la energía (93.78 USD/MWh). Los gastos administrativos representan el 9.45%. Sus costos de operación, producción y mantenimiento, y costos variables, son elevados,
21,32
93,78
318,86
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representan el 36.68% y 45.06% del costo total, respectivamente. Es evidente que para este
Gráfico 4.2. PORCENTAJE DE LOS COMPONENTES DEL COSTO DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍA RESPECTO AL COSTO TOTAL
Fuente: AUTOR
tipo de tecnología, el factor de mayor influencia en el costo de la energía es el valor del combustible necesario para la producción de electricidad.
Turbinas a Gas: presentando un factor de planta del 35.04%, porcentaje muy distinto a su valor típico (85%), el costo nivelado de inversión es aún menor que para una central turbo-vapor, representa el 5.53% del costo total nivelado de la energía (318.96 USD/MWh). El costo de producción es elevado en nuestro caso, debido a que para la producción de energía se utiliza como combustible Diesel 2, en lugar de Gas Natural, por lo que este rubro se ve afectado severamente, llegando a representar el 64.08% del costo total de generación. Los gastos administrativos representan el 6.25%, y los costos variables el 24.14%.
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Motor de Combustión Interna: aunque el costo de la inversión para estas máquinas térmicas varía según el tipo de combustible que consuma el motor, el costo nivelado de inversión para nuestro caso (motor Fuel Oil), con un factor de planta (47.96%) muy alejado de su valor típico del 85%, representa el 28.68% del costo total nivelado de la energía (136.37 USD/MWh), aproximadamente una tercera parte de ese valor. Los costos de operación, producción y mantenimiento, al igual que para las tecnologías anteriores empleadas en centrales térmicas, son elevados, representando el 34.76% del costo total. Los costos variables representan 29.30%, y los gastos administrativos el 7.27%. Los valores resultantes de suponer una producción de energía de las centrales con factores de planta típicos, son los siguientes (Gráfico 4.3, Gráfico 4.4, y Tabla 4.38):
Gráfico 4.3. COSTOS DE GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD CON FACTORES DE PLANTA TÍPICOS Fuente: AUTOR
21,39
93,05
176,68
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Gráfico 4.4. PORCENTAJE DE LOS COMPONENTES DEL COSTO DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍA, CON FACTORES DE PLANTA TÍPICOS, RESPECTO AL COSTO TOTAL
Fuente: AUTOR
Aunque para las centrales cuyos factores de planta estuvieron cercanos a los valores típicos, no se aprecian cambios considerables; es evidente que para aquellas centrales cuyos factores de planta están por debajo de sus valores típicos, los costos de producción de energía fueron mucho más elevados, concluyendo que centrales con factores de planta más altos, tendrán costos de producción de energía menores.
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Tabla 4.38. COMPARACIÓN DE COSTOS DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA CON DIFERENTES FACTORES DE PLANTA
COMPARACIÓN DE COSTOS DE GENERACIÓN CON DIFERENTES FACTORES DE PLANTA
CENTRAL TIPO DE GENERACIÓN POTENCIA INSTALADA
[MW] LCOE* [USD/MWh] LCOE** [USD/MWh] Mazar Hidráulica 170 21,32 21,39
Trinitaria Térmica - Vapor 133 93,78 93,05
Enrique García Térmica - Gas 102 318,86 176,68
Quevedo II Térmica - MCI 100 136,67 94,35
* LCOE obtenido con energía bruta generada **LCOE obtenido con factores de planta típicos
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CONCLUSIONES
Respecto al Consumo de Energía Eléctrica
El evidente cambio climático global producido, principalmente, por la quema de combustibles fósiles, y el agotamiento de estos recursos, son indicadores de que debe existir un cambio radical en la producción de energía, basada en la generación de una energía limpia y eficiente, que permita evitar y mitigar daños irreversibles al medio ambiente y a la salud humana, aprovechando el gran potencial de recursos energéticos renovables y no convencionales (eólico, solar, geotérmico, mareomotriz, etc) existentes en el planeta, además de disminuir de manera considerable la dependencia de combustibles fósiles, y garantizar la sostenibilidad del suministro energético a los consumidores del mundo.
No solo la diversificación de las fuentes para la producción de energía será suficiente para asegurar el suministro energético, sino que también es necesario cambiar o limitar el consumo de energía, puesto que de continuar con este incremento desmesurado en la demanda de electricidad en el mundo, impulsado por el acelerado crecimiento de las principales potencias económicas emergentes (China, India, Brasil, Sudáfrica y México), el crecimiento de la población, la expansión del acceso a la electricidad, el mayor grado de penetración de los vehículos eléctricos en el mercado, y el aumento del consumo de energía per cápita, será imposible proporcionar toda la energía demandada. Para ello es indispensable la implementación de medidas políticas que impulsen el desarrollo tecnologías de mayor eficiencia, la disminución de pérdidas de transmisión y distribución de energía a través de redes inteligentes, el cambio en el precio de los combustibles fósiles, cobro de aranceles por
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emisiones de CO2, y la eliminación gradual de subsidios al precio de la
electricidad.
Respecto a la Matriz Eléctrica del País
Aunque el Gobierno Nacional se ha propuesto el cambio de la Matriz Eléctrica en el Ecuador, con la construcción y puesta en operación de proyectos emblemáticos de generación hidroeléctrica, proyectando que para el año 2016 la hidroelectricidad suministrará el 93.5% del total de la electricidad en el país, y la instalación de centrales térmicas de mayor eficiencia, que consuman el gas natural explotado en el Golfo de Guayaquil, disminuyendo el consumo de combustibles derivados del petróleo, la Matriz Eléctrica del país mantendría su vulnerabilidad a los periodos de sequía, debido a que no se construirán grandes embalses que permitan almacenar la cantidad de agua necesaria para satisfacer la demanda en el periodo de estiaje, además de que la mayoría de los proyectos estarán situados en las vertientes orientales, con ciclos hidrológicos muy parecidos, y de que pocas centrales concentran grandes capacidades instaladas (MW).
Esto implica una diversificación de las fuentes de energía primaria, por lo que es necesario la ejecución, en un mediano plazo, de proyectos de generación geotérmica y eólica, de las que se estima que el país posee un gran potencial, y de proyectos hidroeléctricos situados en vertientes del Pacífico. Además de mantener disponibles la mayoría de los parques térmicos existentes en el país para poder sobrellevar periodos de estiajes prolongados.
Respecto a los Costos de Producción de Electricidad
Los costos de producción de electricidad se pueden dividir en cuatro grandes rubros: costos de inversión; costos fijos de operación, producción y mantenimiento; costos variables de producción, y gastos administrativos.
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En general, los gastos administrativos no inciden, grandemente, en el costo total de producción de electricidad, llegando a representar entre el 3.5% - 9% de ese valor. Estos gastos incluyen principalmente, alícuotas a las entidades regulatorias, pago de servicios básicos, seguros y pólizas, transporte del personal, impuestos municipales, indemnizaciones, pago de multas, asesoría tributaria, y remuneraciones del personal administrativo.
Hidroelectricidad
Los costos de generación de energía para centrales hidroeléctricas dependen, en gran medida, de la inversión realizada para su construcción e instalación. Este rubro varía significativamente, dependiendo de si la central es de paso, de embalse, o de bombeo, debido a que sólo para la construcción de la presa, puede ser necesario entre el 40% - 50% del valor total de la inversión. Para nuestro caso (Central Mazar), la construcción de una presa de grandes dimensiones, significó una inversión de más del 50% del valor total, lo que influye considerablemente en el costo de producción de energía.
Los costos fijos de operación, producción y mantenimiento son mínimos para esta tecnología, al no consumir ningún tipo de combustible para la producción, y no pagar cuota alguna por la utilización del agua.
Los costos variables de producción se ven afectados únicamente por el costo de los lubricantes empleados para el mantenimiento y correcto funcionamiento de los equipos, por lo que para el caso ecuatoriano, por Regulación, se estableció este valor en 2.00 USD/MWh, para todas las plantas hidroeléctricas.
Uno de los principales inconvenientes para la instalación de esta tecnología, es la disponibilidad de un gran espacio físico para su implementación en los sitios donde se halla el recurso hídrico, por lo que estará siempre situado en lugares alejados de los centros de carga, además de la dificultad, del tiempo requerido y del alto capital necesario para su construcción.
La producción anual de energía eléctrica para la Central Mazar, corresponde a un factor de planta del 60.24%, que está próxima al factor de planta típico de
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una central hidroeléctrica con embalse (60%), lo que da como resultado costos de producción de energía similares en ambos casos (21.32 USD/MWh y 21.39 USD/MWh, respectivamente).
Termoelectricidad
Por lo general, para centrales térmicas de combustión, ya sean turbinas a gas, turbinas a vapor, o motores de combustión interna, los costos de inversión son bajos, el tiempo necesario para su implementación es corto, no necesitan de grandes espacios físicos para su construcción, ni dependen de la ubicación del recurso natural empleado para su producción, por lo que pueden estar situados en puntos estratégicos cercanos a los centros de mayor demanda.
Sus costos fijos de operación, producción y mantenimiento, así como sus costos variables de producción, dependen, principalmente, del tipo de combustible empleado para la producción de energía, y del rendimiento41 de las máquinas de las centrales.
Los precios del combustible empleado para la generación eléctrica en el país, son precios preferenciales, en los que se encuentran aplicados subsidios, con respecto al precio internacional de los mismos, por lo que los costos de producción no reflejan un valor verdadero, para ser comparados con costos a nivel internacional.
Turbina a Vapor
Aunque una central turbo-vapor no requiere, necesariamente, estar ubicada cerca a una Refinería que produzca su combustible de consumo, es importante que esté próxima a un gran suministro de agua, por lo que generalmente se encuentran situadas a orillas de ríos, lagos o playas de mares.
Para la central considerada, Central Trinitaria, que consume Fuel Oil, los costos de operación, producción y mantenimiento, significan aproximadamente la tercera parte del costo total de generación. Su factor de planta, del 78.86%, se
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encuentra próximo al de una planta típica de este tipo de tecnología (75%- 80%), por lo que no existe mayor diferencia entre los costos de producción de energía calculados para ambos casos (93.78 USD/MWh y 93.05 USD/MWh, respectivamente)
Turbina a Gas
Para la central considera, Central Enrique García, los costos fijos de operación, producción y mantenimiento, así como sus costos variables de producción, se ven severamente afectados, debido a que esta central emplea combustible Diesel 2, en lugar de Gas Natural, para la producción de energía, llegando a representar, aproximadamente, el 64% y 24%, del costo total de generación (318.86 USD/MWh), respectivamente. Además es necesario indicar, que para esta central se obtuvo un factor de planta del 35.04%.
Al efectuar el cálculo de la producción de energía empleando un factor de planta típico, estos costos disminuyeron, representado el 47.67% y 43.56%, del costo total de generación (176.68 USD/MWh), respectivamente.
Si consideramos los costos variables de producción de la Central Machala Power, que consume como combustible Gas Natural, indicados en el Informe Anual 2011, de la CENACE, podemos establecer un costo aproximado de producción de energía para la Central Enrique García, de 115 USD/MWh, si utilizara como combustible Gas Natural. Este valor disminuye aún más, si el factor de planta de esta central esta próximo al valor típico para este tipo de tecnología (80%-85%), resultando en 75.2 USD/MWh.
Motor de Combustión Interna
Los costos de inversión; costos fijos de operación, producción, y mantenimiento, así como los costos variables de producción, dependen `principalmente, del tipo de combustible que consuma el motor. Para nuestro caso, Central Quevedo II, los motores consumen Fuel Oil, resultando ser estos rubros, aproximadamente, el 29%, 35%, y 29%, respectivamente, del costo total de producción de energía (136.37 USD/MWh).
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El factor de planta típico para este tipo de tecnología está entre 80%-90%, muy alejado al valor del factor de planta obtenido para nuestra central (47.96%). Considerando un factor de planta del 85%, el costo de producción de energía se reduce a 94.35 USD/MWh
En general
Centrales térmicas con mayor factor de planta, tendrán costos de producción de energía menores.
Al ser el precio del Fuel Oil, mucho menor que el precio del Diesel, hace que los costos de producción de energía de las centrales que consumen este tipo de combustible sea menor.
Los motores de combustión interna, por lo común, no son de potencias nominales muy altas, por lo que sus costos de inversión resultan ser elevados al tener que adquirir varias unidades modulares para obtener la potencia deseada.
El costo de inversión de estas centrales se ve afectado por la vida útil establecida para cada tipo de tecnología, por lo que, al ser la central con motores de combustión interna la de menor periodo de vida útil considerada (15 años), su costo anual de inversión resulta ser el más alto, significando aproximadamente, para factores de planta típicos, el 24% del costo total de producción de energía, en comparación con los costos anuales de inversión de las centrales a vapor y gas, que representan el 9% y 5%, con una vida útil considerada de 30 y 20 años, respectivamente.
Debido al desarrollo tecnológico impulsado por el incremento de la demanda de equipos de generación eléctrica, cada día se tienen disponibles equipos más eficientes, de menor volumen y menor precio, que ayudan a disminuir el costo de producción de electricidad.
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RECOMENDACIONES
Al calcular los costos nivelados de producción de energía, de poseer datos de la inversión, incluido su financiamiento, para distintas centrales eléctricas, será necesario suponer una misma tasa de crédito para las inversiones, de modo que, variaciones en la tasa de interés de distintos proyectos, no influyan en este cálculo, pues el problema podría caer, en la selección de una tasa de interés y modo de pago, más que en la elección misma del tipo de tecnología. En lo posible, obtener las producciones mensuales de energía para cada central tratada, con el fin de obtener mayor precisión en el cálculo del valor promedio anual de los costos variables de producción.
Efectuar el cálculo para centrales con diferentes potencias instaladas, pequeñas, medianas y grandes, de modo que se pueda observar variación de los costos de producción en función de la potencia instalada.
En lo posible, obtener los gastos administrativos para cada central, de la que se deseada efectuar el cálculo, por separado, evitando realizar ponderaciones respecto al gasto administrativo total de la Unidad de Negocio considerada. Se puede incluir el costo de las externalidades en el cálculo del costo nivelado de la energía, con el objeto de incluir las inversiones necesarias para mitigar los impactos ambientales producidos por la construcción y operación de las centrales.
Efectuar cálculos de costos de producción de energía considerando el precio referencial internacional del combustible, de modo que puede efectuarse una comparación de estos costos locales con los costos a nivel internacional.
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Una vez que entren en operación los proyectos eólicos, que actualmente se encuentran en ejecución en el país, se puede proceder al cálculo del costo nivelado de energía para comparar éste con los costos necesarios para otras tecnologías.
Efectuar el cálculo, considerando factores de planta para las diferentes tecnologías, obtenidos como promedio de las centrales existentes en el país. De los resultados obtenidos, motores de combustión interna deberían ser reemplazados por turbinas a gas o vapor, y además debería impulsarse la construcción de pequeñas centrales hidroeléctricas distribuidas a lo largo del territorio nacional, que resultan ser las tecnologías con menores costos de producción de energía.
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