INSTITUTO COSTARRICENSE DE ELECTRICIDAD
SITUACION DEL SECTOR ELECTRICO
COSTARRICENSE
Marzo 2017
SITUACION ACTUAL
SITUACION DEL SERVICIO ELECTRICO
• La situación del sistema eléctrico se describe analizando sus diferentes dimensiones
• Sostenibilidad ambiental• Cobertura• Calidad• Garantía de suministro• Precio
• La electricidad contribuye a la competitividad, al desarrollo económico y al bienestar de la población cuando satisface las expectativas de la sociedad en todas esas dimensiones
SOSTENIBILIDAD AMBIENTAL
Hidro67%
Geot6%
Eólic9%
Biom1%
Solar0.03%
Térm17%
Capacidad Instalada 2016
3 467 MW
Hidro74%
Geot12%
Eólic11%
Biom1%
Solar0% Térm
2%
Generación 2016
10 782 GWh
0%
20%
40%
60%
80%
100%
198
2
198
3
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4
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0
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6
Generación Histórica por Fuente1982 - 2016
Hidro Geot Eólic Biom Térm
El sistema eléctrico ha sido reconocido internacionalmente por tener una de las matrices energéticas más limpias y sostenibles del mundo
RECONOCIMIENTO INTERNACIONAL
COBERTURA
• El país logró altas tasas de electrificación desde hace más de 25 años• El sistema eléctrico cubre a más del 99.3% de la población• Se basa en los principios de solidaridad y universalidad del servicio
Costa Rica
Más de cinco millones de centroamericanos sin acceso al
servicio eléctrico
CALIDAD
El ICE y la gestión de la calidad:• Sistemas de gestión de calidad en el sector eléctrico ISO9001 e ISO14001• Todas las plantas de generación del ICE están certificadas• Centro de Control de Energía es el único en Centroamérica certificado y con centro
alterno
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
HIDROELÉCTRICA 95.43% 98.48% 99.04% 99.14% 98.30% 99.74% 99.83%
TÉRMICA 64.21% 78.53% 82.66% 93.28% 91.36% 90.40% 83.40%
GEOTÉRMICA 95.66% 99.35% 99.26% 99.15% 98.48% 81.32% 98.56%
EÓLICO 99.52% 98.73% 87.91% 93.76% 96.88% 92.93% 90.63%
SOLAR 0.00% 0.00% 0.00% 99.46% 98.06% 98.66% 99.54%
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
HORAS 15.35 15.23 14.85 14.71 13.00 11.62 10.43 11.59 10.26 10.13
HO
RA
S
TRANSMISION:Indisponibilidad 42min
DISTRIBUCIONDPIR: 10 hr
GENERACION:Confiabilidad >90%
SISTEMA:Pérdidas totales 11.9%
SISTEMAS DE CALIDAD
Datos del ICE, excepto las pérdidas totales del sistema
CALIDAD EN TRANSMISION
El ICE se ubica en el segundo lugar del referenciamiento de la CIER en los índices de energía no servida y disponibilidad de la red
En un proceso de mejora continua, en la última década se redujo cuatro veces la energía no servida
CALIDAD EN DISTRIBUCION
• El índice DPIR (duración promedio de las interrupciones en la red) mide la calidad del servicio que percibe el cliente
0
10
20
30
40
50
ICE Dist3ES
Dist2ES
Dist2NI
Dist1NI
Dist6ES
Dist4ES
Dist1GU
Dist1ES
Dist5ES
Ho
ras
Duración Promedio de Interrupción de la Red
CNEE,Guatemala. www.cnee.gob.gt/xhtml/Calidad/Dist_ServTecnico.htmlSIGET, El Salvador. www.siget.gob.sv/INE, Nicaragua. www.ine.gob.ni/
Fuentes:
CALIDAD EN GENERACION
• Los índices de disponibilidad y confiabilidad miden el desempeño de las unidades generadoras
• Las plantas del ICE exhiben mejores índices que las plantas norteamericanas
80%
85%
90%
95%
100%
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
Disponibilidad de plantas
ICE NERC
80%
85%
90%
95%
100%
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
Confiabilidad de plantas
ICE NERCFuente. NERC http://www.nerc.com/pa/RAPA/Pages/GeneralAvailabilityReview.aspx
PERDIDAS ELECTRICAS
• El índice de pérdidas totales, tanto técnicas como comerciales, es un indicador global de la capacidad y organización del sector eléctrico
ICE
Costa Rica
GARANTIA DE SUMINISTRO
El sistema tiene una década ininterrumpida sin racionamientos y sin salidas completas
Hay suficiente capacidad instalada de generación
El sistema de transmisión es robusto
La operación se hace bajo estrictos criterios de seguridad operativa
PROBLEMAS DE SUMINISTRO EN LA
REGION
Honduras
• Solo Costa Rica no ha sufrido constantes apagones en la última década
PROBLEMAS FINANCIEROS E
INSEGURIDAD
• Importancia de la seguridad jurídica y cumplimiento de los contratos• En el sistema eléctrico de Costa Rica siempre se han honrado los compromisos
contractuales• Aun teniendo la capacidad instalada, es posible tener apagones “financieros”
por falta de pago o de confianza entre los agentes
Nicaragua 2005-2007Generadores dejan de vender por falta de pago de la distribuidora
El Salvador 2017Generadores de Guatemala suspenden exportaciones porque distribuidoras dejan de pagar por atraso de susbsidiosdel gobierno
PRECIO
• El ICE ha cumplido su compromiso de procurar tarifas estables y que no superen el valor de julio 2014
• Por un error metodológico de la ARESEP, las tarifas en el 2017 bajaron a niveles insostenibles
• En el 2017 será necesario reajustar las tarifas para restablecer el equilibrio financiero, siempre sin superar el valor de julio 2014
PRECIO Y LA ADICION DE NUEVA CAPACIDAD
• La tarifa solicitada del Sistema de Generación del 2017 contiene el costo de la nueva capacidad adicionada durante el 2016
• El precio medio resultante es CRC54.75/kWh
Reventazón5% Nuevas compras
energía6%
Compras energía contratos previos
20%
Recup períod anterior
5%
Otros Costos9%O&M
10%
Depreciación12%
Alquileres operativos
12%
Deuda y expansión sistema
21%
Distribución por costos del precio unitario promedio del sistema de generación
305 MW hidro con capacidad de regulación
50 MW filo de agua+
100 MW eólicoTotal 150 MWSin regulación
Reventazón: 5%
Contratos nuevos: 6%
195,14
104,9 126,8
143,6 149,1 152,2
170,2 160,67 137,9
17.2
206,5
230,2 230,7
191,10
224,7
179,1
221,0 227,6
244,6 244,2
230,2
196,48
136,2 152,38
188,7
200,8
204,10
209,3
173,1 170,3
188,8 188,2
198,50
175,47
0
50
100
150
200
250
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
US
D /
MW
h
Países Grupo SICA Precio medio electricidad Mercado Regulado
2008 - 2015
Belice Costa Rica El Salvador Guatemala
Honduras Nicaragua Panamá Rep.Dom.
ElaboradoporProcesoEstrategiasdeInversión-PDE-ICE/FuenteCEPAL
PRECIOS EN CENTROAMERICA
• Los precios de Costa Rica son competitivos con los de Centroamérica• Luego de un período de rebajas se prevé una tendencia en la región a volver a
subir
Costa Rica
Honduras
México
TARIFAS AL ALZA
Honduras
SUBSIDIOS EN CENTROAMERICA
• Solo Costa Rica no recibe subsidios del gobierno central• La comparación de precios es difícil por esta distorsión
http://blog-dialogoafondo.org/?p=4047
Fuente:
Estimaciones del Fondo Monetario Internacionalsitúan el monto de los subsidios en el orden deun punto porcentual del PIB en El Salvador, Honduras y Nicaragua
MAGNITUD DE LOS SUBSIDIOS EN
CENTROAMERICA
1% del PIB
http://www.elabs5.com/functions/message_view.html?mid=1986004&mlid=186855&siteid=32425425&uid=957a7fd5d8
Indice de Competitividad Global (ICG) del Foro Económico Mundial calculado para 148 países. Citado por Informe Estado de la Nación en:
Fuente:
• La calidad de la energía es un factor que contribuye a la competitividad del país
• Hay otros factores que son los causantes principales de la pérdida de competitividad
COMPETITIVIDAD Y SISTEMA ELECTRICO
EL RUMBO DEL PLAN DE EXPANSION
Escenario Bajo: 2.0%
Escenario Medio: 2.8%
Escenario Alto: 4.2%
0
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
35,000
20
05
20
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20
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20
13
20
15
20
17
20
19
20
21
20
23
20
25
20
27
20
29
20
31
20
33
20
35
20
37
20
39
GW
h
Proyecciones de demanda de energía
Medio Bajo Alto Histórico
Proyección crecimiento 2016-2035:
CRECIMIENTO DEL SISTEMA
• El plan de expansión cumple con las políticas energéticas y ambientales
• Posiciona al país para que pueda aprovechar el vasto potencial de fuentes renovables variables
• Cubre las necesidades previstas de crecimiento del sistema
Las proyecciones de demanda se
recalculan todos los años y los programas
de expansión se ajustan para garantizar
una instalación adecuada
• En el período 2014-2019 se adicionan
870 MW renovables y se retiran 20 MW
térmicos
• El sistema tiene suficiente instalación
para satisfacer los criterios de
confiabilidad
• El 28% de la nueva capacidad es de
plantas eólicas
• El sector privado aportó el 40% de la
nueva instalación
EXPANSION DE CORTO PLAZO
Año Proyecto Fuente Potencia Acum
MW MW
2014 Balsa Inferior Hidro 38 38
Chiripa Eólic 50 88
2015 Cachí (ampliación) Hidro 53 141
Río Macho (ampliación) Hidro 24 165
Orosí Eólic 50 215
Tilawind Eólic 20 235
Torito Hidro 50 285
Vientos del Este Eólic 20 305
2016 Reventazón Hidro 305 610
Moín (retiro) Térm -20 590
Ampl El Angel Hidro 5 595
Bijagua Hidro 18 613
Chucás Hidro 50 663
Mogote Eólic 20 683
Altamira Eólic 20 703
Campos Azules Eólic 20 723
2017 Vientos de Miramar Eólic 20 743
Vientos de la Perla Eólic 20 763
2018 Valle Escondido Solar 5 768
Los Negros2 Hidro 28 796
2019 Pailas 2 Geot 55 851
OBRAS DE EXPANSION DE LA GENERACION
• Borinquen 1, de 52 MW es el siguiente
proyecto a desarrollar.
• Diquís es interesante en su fecha más
temprana, 2026
• Se requiere un refuerzo de capacidad
temporal entre el 2023-2025
PLAN DE LARGO PLAZO
Perí
od
o d
e d
ecis
ion
esPe
río
do
de
refe
ren
cia
El período de referencia se satisface con
plantas geotérmicas, eólicas y solares
2020 3,414
2021 3,414
2022 3,414
Borinquen 1 Geot 52 3,466
Capacidad temporal contratada Térm 60 3,526
2024 Capacidad temporal contratada Térm 65 3,591
2025 3,591
Diquís Hidro 623 4,214
Diquís Minicentral Hidro 27 4,241
Capacidad temporal contratada Térm -60 4,181
Capacidad temporal contratada Térm -65 4,116
2027 4,116
2028 4,116
2029 4,116
2030 Borinquen 2 Geot 55 4,171
Eólico Proy D1 Eólic 50 4,221
Eólico Proy D2 Eólic 50 4,271
Eólico Proy D3 Eólic 50 4,321
Hidro Proy D1 Hidro 50 4,371
Eólico Proy G1 Eólic 50 4,421
Solar-1_20 Solar 20 4,441
Geotérm Proy 1 Geot 55 4,496
Solar-5_50 Solar 50 4,546
Eólico Proy 1 Eólic 50 4,596
Eólico Proy 5 Eólic 20 4,616
Eólico Proy 8 Eólic 20 4,636
Eólico Proy G2 Eólic 20 4,656
Eólico Proy G3 Eólic 20 4,676
Eólico Proy G4 Eólic 20 4,696
Eólico Proy G5 Eólic 20 4,716
Solar-2_20 Solar 20 4,736
2035 Geotérm Proy 2 Geot 55 4,791
2031
2033
2032
2034
2023
2026
Proyecto
PLAN DE EXPANSION DE LA GENERACION 2016-2035
Año FuentePotencia
MW
Cap Instalada
MW
DIQUIS Y EL PLAN DE EXPANSION
Diquís es el proyecto central de la estrategia de desarrollo eléctrico de los años futuros
Generación• 3000 GWh
Potencia• 650 MW
Regulación• 1240 GWh
(o su equivalente)• 1900 horas
IMPORTANCIA DE DIQUIS
Consideraciones energéticas• Proporciona generación adicional• Gran potencia respaldada por un gran embalse
permite regular las variaciones del sistema• Hace viable la penetración masiva de viento y solar
en el futuroConsideraciones extra-energéticas
• Proyecto con fuertes encadenamientos económicos• Estímulo de desarrollo en una zona con elevados
índices de pobreza
• Tradicionalmente se usaban fuentes estables y de buen comportamiento (térmico e hidro)
• La incorporación significativa de fuentes no convencionales introduce nuevas necesidades
• Viento, solar y esquemas de generación distribuida demandan servicios de mitigación y control adicionales
ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA
Embalses Baterías Volantes Térmicas
REDES INTELIGENTES(SMART GRID)
Medición Control Manejo Optimización
FUENTES NO CONVENCIONALES
CAMBIO EN LA ESTRUCTURA DE LOS SISTEMAS
GGG
C C C C C C C C C C C C C C C C
G
G C C C C C C C G C C C C G C G
GGG G
Pocos generadores grandes controlados por el Operador, aportan inercia y servicios complementarios
El sentido del flujo de energía siempre es hacia abajo en la cadena de suministro
Muchos generadores pequeños no controlados por el Operador. No aportan inercia ni todos los servicios complementarios
Además de cargas hay pequeños generadores no controlados embebidos en las redes de distribución. El sentido del flujo de energía es en ambos sentidos
SISTEMAS EN EL PASADO
SISTEMAS EN EL FUTURO
LA IMPORTANCIA DEL ALMACENAMIENTO
• Flexibilidad indispensable para compensar variaciones en la carga o la generación
• Normalmente los sistemas usan la generación térmica como elemento regulador
• En todo el mundo se están buscando soluciones de almacenamiento por la aparición de las fuentes variables (viento, solar)
• El sistema eléctrico costarricense es único por su altísima penetración de fuentes renovables
• En Costa Rica el almacenamiento es vital porque:• No hay regulación con plantas térmicas• Existe una base de plantas a filo de agua importante• Se desea aprovechar los excelentes recursos energéticos del viento y del
sol
0%
20%
40%
60%
80%
100%
1-en
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% d
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dem
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dia
ria
GENERACION TERMICA DIARIA 2016(como porcentaje de la generación total)
La mayor parte del tiempo la plantas térmicas están apagadas y no dan regulación
0
500
1 000
1 500
2 000
0 6 12 18 24
MW
hora
Curva diaria de demanda
LA REGULACION DE LA CARGA
Es la regulación básica que requieren todos los sistemas, debida a las variaciones de la demanda
Curva de carga del 6 abril 2016
ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dic
Geotérmico
Eólico + Solar + Biomasa
Hidro filo de agua
Embalses
Complemento Térmico Excedentes
ESQUEMA ESTACIONAL DE GENERACION
Demanda
LA REGULACION DEL HIDRO
Con una proporción importante de hidro a filo de agua, el primer problema de regulación es aportar energía en el verano
0
50
100
150
200
250
1-abr. 11-abr. 21-abr. 1-may.11-may.21-may.31-may.10-jun. 20-jun. 30-jun.
MW
Potencia horaria 2do. trimestre 2016
0
50
100
150
200
250
1-e
ne.
1-f
eb
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1-m
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.
1-o
ct.
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ov.
1-d
ic.
MW
pro
me
dio
Potencia promedio mensual 2016
12 días 16 días
Generación total del parque eólico del país
LA REGULACION DEL VIENTO
• El viento sopla con mayor fuerza en la época seca
• Los promedios mensuales no permiten ver las variaciones de corto plazo
• En escala horaria, las variaciones de potencia son importantes
• En escala diaria, se encuentran períodos sin viento de más de una semana
LA REGULACION DEL FOTOVOLTAICO
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dic
GW
h
Generacion mensual solar 2013• Durante la época seca, los cielos despejados
producen mayor energía• Los promedios mensuales no permiten ver las
variaciones de corto plazo
• En escala de minutos, las variaciones de potencia son importantes y provocan efectos locales en la red
• En escala diaria, más del 50% del tiempo no hay se potencia
Generación de la planta Miravalles Solar de 1 MW
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 3 6 9 12 15 18 21 24
MW
hora
Potencia planta solar MiravallesDía soleado
(15 abril 2013)Día nublado
(16 abril 2013)
DIQUIS Y LAS FUENTES VARIABLES
• Diquís provee los servicios de regulación que demanda un sistema basado en fuentes renovables, y con una creciente penetración del viento y el solar
• El embalse de Diquís puede compensar variaciones de corto plazo, aportar energía durante la noche cuando el solar no opera, cubrir los períodos de varias semanas sin viento y contribuir con generación en la época seca
ALTERNATIVAS A DIQUIS
• La alternativa a Diquís es un desarrollo térmico
• Para reducir la contaminación y el costo, el térmico sería alimentado con gas natural licuado (GNL)
• El GNL es barato pero demanda elevados costos fijos. Esta consideración económica fomentará su utilización en la base, con un alto factor de utilización
• Sin almacenamiento no es posible integrar económicamente grandes cantidades viento y solar al sistema de generación
Ver costo de integración en: Estudio de red Costa Rica. Análisis de opciones para manejar una mayor incorporación de energías renovables variables. Energynautics 2016
SON LAS BATERIAS UNA ALTERNATIVA?
• El rápido desarrollo de las baterías y de las tecnologías de generación con viento y solar plantea la siguiente pregunta:
Es factible una combinación de baterías+viento+solarcomo alternativa a Diquís+viento+solar?
• Para contestar esa pregunta es necesario contrastar las características de las baterías con las necesidades del sistema
APLICACIONES DE LAS BATERIAS EN LA RED
• Respaldo de frecuencia• Perfiles de voltaje• Variaciones rápidas de generación y carga• Recorte de picos (peak-shaving)• Respuesta inmediata mientras se
enciende una térmica
Se usan cuando se ocupa respuesta rápida, con mucha potencia pero poca energía
• Ya se aplican en mercados eléctricos para recorte de picos, respaldo de frecuencia y calidad de la energía
• Se usan como complemento a la regulación con térmico• En todos los casos es para necesidades de corta duración (períodos
de segundos a horas)• Algunos clientes las usan para manejo de carga cuando hay tarifas
horarias pronunciadas
CARACTERISTICAS DE LAS BATERIAS
• Mayor planta instalada: Escondido, California, AES, 30 MW
• Capacidad de almacenamiento: típicamente 4 horas a plena carga
• por potencia: USD2000/kW
• por capacidad almacenada: USD500/MWh
Costo de los sistemas de baterías
Referencia de costo: Computerworld, “The world's largest battery storage substation is now live”, 26 enero 2017
COSTO DE SUSTITUCION DE DIQUIS CON
BATERIAS
• El sistema requiere tanto potencia como energía
• Diquís, aparte de la generación de 3 000 GWh/año, aporta una potencia de 650 MW y un almacenamiento de regulación de 1 240 GWh
• Si se quisiera sustituir la función de regulación de Diquís con baterías, el resultado sería antieconómico
Ejemplo del costo
• Igualar la potenciaLa potencia de Diquís se puede sustituir con 650 MW de baterías, a un costo de USD1300millones
• Igualar la energíaPara sustituir los 1 240 GWh de energía almacenada, se requiere instalar 310 000 MW de baterías, a un costo de USD620 mil millones!!!
EL FUTURO DE LAS BATERIAS
Las baterías seguirán bajando de precio y mejorando su rendimiento
Algunas aplicaciones de almacenamiento, donde se requiera respuesta instantánea, gran potencia pero poca energía, son viables o se espera que lo sean en el futuro cercano
Para aplicaciones que por el contrario requieran entregar cantidades importantes de energía, los embalses hidroeléctricos son claramente la mejor opción previsible
EL SISTEMA DE LA COSTA RICA DEL FUTURO
• Costa Rica ha logrado tener un sistema eléctrico sobresaliente, que contribuye a la competitividad del país
• Para mantener esta ventaja, el sistema tiene que adecuarse para permitir la integración de nuevas fuentes de generación y las nuevas tecnologías de información
• El proyecto hidroeléctrico Diquís es el elemento central de la estrategia de desarrollo de largo plazo del sector eléctrico
• Su potencia y capacidad de regulación permitirá integrar, en forma económica, los excelentes recursos energéticos que tiene Costa Rica en el viento y en el sol
MUCHAS GRACIAS
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