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La Transformación de la Industria Eléctrica Hacia los nuevos sistemas y mercados de energía

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Contamos con tener electricidad …

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La obtenemos igual hace 100 años …

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Para qué tenemos una red eléctrica?

• Interconectar regiones • Interconectar grandes plantas (Economías de escala) • Continuidad y calidad del servicio • Proveer capacidad de despacho económico © TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS POR INTERCONEXIÓN ELÉCTRICA S.A. E.S.P.

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Cómo empezó todo esto?

Corriente Directa

Corriente Alterna © TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS POR INTERCONEXIÓN ELÉCTRICA S.A. E.S.P.


La cadena productiva de la industria eléctrica

Ganó Tesla !

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La red de transmisión en Colombia

Aquí se puede observar la naturaleza enmallada que provee redundancias para garantizar una adecuada confiabilidad en el servicio. En particular cerca de los grandes centros de demanda.

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El mercado de energía en Colombia hoy

Generadores

Mercado No Regulado

Precio Negociado Poca dinámica

Comercializadores

Contratos Bilaterales

>100 kW o 55 MWh - mes

Mercado Spot

Pocos y Grandes Vendedores

Diario Resolución Horaria

Tarifa Regulada Mensual Mercado Regulado

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Dominios del Mercado Mayorista en Colombia Dominio del Mercado Spot

Dominio del Mercado de Contratos

DESVIACIONES

RESTRICCIONES

Servicio de RSF RECONCILIACIONES Responsabilidad Comercial RSF

MERCADO SPOT

Cargo x Confiabilidad

MERCADO DE CONTRATOS

Despacho TIE

Ideal

CONTRATOS BILATERALES Mercado Secundario CxCf

Regulación primaria de frecuencia Compras en Bolsa

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Ventas en Bolsa


Como se obtiene el precio de la energía?

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Comportamiento del precio de la energía Demanda Diaria

Julio

Octubre

Por qué cambia el precio de esa manera? © TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS POR INTERCONEXIÓN ELÉCTRICA S.A. E.S.P.

Enero 11


La cadena de valor debe estar preparada para atender hasta el último consumidor Demanda de Energía

Matriz energética

Confiabilidad Global

Fuante: UPME – XM

Confiabilidad Localizada

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Cada vez es más difícil llevar el servicio a las grandes ciudades

• Población cada vez más concentrada en las ciudades • Dificultades de planeación urbana • Costos de la tierra crecientes • Mayores restricciones ambientales y de servidumbres • Redes de eléctricas al límite de su capacidad y vida útil.

• Como se atenderá a las ciudades “hambrientas” de energía con mayor confiabilidad? • Como hacerlo de la manera más económica posible?

¿Que tecnologías permitirán lograr estos objetivos divergentes? © TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS POR INTERCONEXIÓN ELÉCTRICA S.A. E.S.P.

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Estas tecnologías ya están disponibles del lado de la demanda ALMACENAMIENTO

GENERACIÓN DISTRIBUIDA

GESTIÓN DE LA DEMANDA

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La cadena de valor está evolucionando con nuevos modelos de mercados y negocios

Entorno Regulado

Entorno No Regulado

Centro de Gravedad / Inversión

Fuente: [4] The Organization for Economic Co-operation and Development (OECD) © TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS POR INTERCONEXIÓN ELÉCTRICA S.A. E.S.P.

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Para la región el cambio es apreciable

Fuente: DNV-GL Energy Transition Outlook 2017 - 2050 © TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS POR INTERCONEXIÓN ELÉCTRICA S.A. E.S.P.

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Características de los Recursos Renovables GENERACIÓN EÓLICA

GENERACIÓN SOLAR

Proyecto Jepirachi 20 MW en la Guajira Fuente: EPM

Granja Solar de 10 MW En Yumbo Fuente: Celsia

Características:

Características:

• • • • •

• • • • •

• • • •

Costos de construcción moderados Bajos costos de operación Baja Controlabilidad Muy bajo factor de planta Capacidad directamente relacionada con el área utilizada Impacto ambiental moderado Localización depende del mapa de vientos Cortos plazos de construcción Economía de escala no es fundamental

• • • •

Altos costos de construcción Muy Bajos costos de operación Baja Controlabilidad Muy bajo factor de planta Capacidad directamente relacionada con el área utilizada Bajo impacto ambiental Localización flexible Muy cortos plazos de construcción Economía de escala es muy poco relevante

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Comportamiento de las Fuentes Renovables Hydro Issues

Wind Issues

shortage

El Niño

•4,000 •3,000 •2,000

•jul-04

•ene-05

•jul-03

•ene-04

•jul-02

•ene-03

•jul-01

•ene-02

•jul-00

•ene-01

•jul-99

Hydro

•ene-00

•jul-98

•ene-99

•jul-97

Total Generation

•ene-98

•jul-96

•ene-97

•jul-95

Shortage

•ene-96

•jul-94

•ene-95

•jul-93

•ene-94

•jul-92

•ene-92

•0

•ene-93

•1,000

Thermal

Solar Issues

Fuente: “Planning, Supervision and Control in the Smart Grid era”, IEEE SGTLA 2011 © TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS POR INTERCONEXIÓN ELÉCTRICA S.A. E.S.P.

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Almacenamiento a Gran Escala y Distribuido • Una sola instalación centralizada • Supervisión y control local • Se asume como un recurso de red • Mayormente Planeado

• Varias instalaciones pequeñas al frente o detrás del contador. • Operan aisladas o coordinadas por un Agregador • Operadas como recurso de red o según necesidades del cliente • Sujeto a incentivos del mercado © TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS POR INTERCONEXIÓN ELÉCTRICA S.A. E.S.P.

Fuente: Tesla

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Tecnologías de Recursos Energéticos Distribuidos (RED) Los RED están conectados “delante del contador” en la red de subtransmisión o distribución; o “detrás del contador” en las instalaciones del consumidor.

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Fuente: Navigant Energy, Distributed Energy Resources: Impacts on Strategy, Business Models and Operations

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Generación Distribuida Solar en Techos

2.5 MWp Proyecto de 12 MW

7.5 MWp Fuente: Panasonic

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La eficiencia energética aún requiere impulsos externos

89%

81%

40%

De las compañías han establecido metas en relación con buenas prácticas de gestión energética

de las compañías declaran que consideran la gestión energética como vital para su competitividad financiera

de las compañías han reservado fondos para invertir en gestión energética

Wall Street Journal’s CFO Journal – Deloitte reSources 2013 Study from the Deloitte Center for Energy Solutions

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La Respuesta de la Demanda

– Una analogía conocida –

Capacidad 150 pasajeros Demanda 160 pasajeros

150 pasajeros

10 pasajeros

La aerolínea requiere 10 pasajeros que accedan a viajar en un vuelo posterior, a cambio de una compensación.

El costo de los 2 aviones lo pagan todos los pasajeros

Los ahorros de no incurrir en un segundo avión permiten compensar a los pasajeros

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La Respuesta de la Demanda en mercados eléctricos Un aliado gestiona y compensa a la demanda para reducir su consumo Tradicional DEMANDA ENERGÍA

+

Demanda

RD Restricciones Mayor Demanda Clima / CxCf Indisponibilidad ……. t

El costo de la infraestructura requerida para atender situaciones excepcionales es cubierto por toda la demanda

El ahorro por optimizar la infraestructura permite compensar a los participantes en RD También, el gobierno mitiga el riesgo de desabastecimiento general, regional o local

Agregador

Con Respuesta de la Demanda Tradicional PRECIOS ENERGÍA

Precio

+

Con precios elevados en la bolsa los actores expuestos asumen grandes riesgos financieros

RD

t

Agregador

Con Respuesta de la Demanda © TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS POR INTERCONEXIÓN ELÉCTRICA S.A. E.S.P.

Los ahorros al reducir los precios de bolsa benefician a la totalidad de los agentes y permiten compensar a los participantes en RD


Respuesta de la Demanda La Demanda reduce su consumo visto por la red, acorde con señales del sistema e incentivos del mercado Start

Reducción <

End

Max 80 – 100 hrs/año

Demand

Generación respaldo

> 100 hrs/año

Almacenamiento

Noon

2pm

Fuente: EnerNOC / ISA

4pm

6pm

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8pm > 100 hrs/año


Respuesta de la Demanda en usuarios Comerciales e Industriales

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Fuente: EnerNOC


Infraestructura avanzada de medición (AMI)

Source: ATT&T

Los AMI son sistemas que miden, recolectan y analizan el uso de la energía en intervalos de una hora o menos y que mantienen conectividad en tiempo quasi-real con un agregador central de la información recolectada. información

conciencia

comportamiento

contratos

empoderamiento

confiabilidad

ahorros

interoperabilidad protocolos algoritmos control prosumidor conectividad

Source: smartgrid.gov (OG&E Display)

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Fuente: “Planning, Supervision and Control in the Smart Grid era”, IEEE SGTLA 2011


Componentes de una AMI

Smart meter

Field area network

• Provides foundation for two-way communications between utilities and customers • Enables utilities to offer information, tools, and incentives for customers to reduce and shift electricity usage

• Displays and communicates energy usage information to customers • Interoperates with appliances, lighting, and HVAC based on grid conditions and time based rate • Proprietary: Mesh, Star • Public: Cellular, WiFi, 4G

Fuente: US-DoE

Backhaul and Head end server • Collects customer meter data and transmits it to a central information center • Options include broadband, cellular, wireless, and Ethernet networks • Enables utilities to manage dispersed data collection

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Other / IT • Activities related to planning and supporting AMI deployment • Includes planning, engineering costs, consulting, management, and security • Data storage & Analytics


Micro-redes Micro-red individual “A microgrid is a group of interconnected loads and distributed energy resources within clearly defined electrical boundaries that acts as a single controllable entity with respect to the grid. A microgrid can connect and disconnect from the grid to enable it to operate in both grid-connected or islandmode.” Microgrid Exchange Group. Fuente: Galvin Power & Reilly Associates

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Micro-redes comunitarias

In community microgrids, multiple consumers with distributed resources interact with local economic and reliability objectives Consumer or third party owned, (e.g., campus, etc.) Microgrids are “Local Energy Networks” which operate and trade energy independently form the central system

Fuente:California Public Utilities Commision

Fuente: DOE-NETL Perspective on Microgrids

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Vehículos Eléctricos 1800 MW

Los Vehículos Eléctricos Híbridos Recargables (PHEV) son una realidad.

1600 MW

Se empieza a borrar la línea entre electricidad y otros energéticos.

1400 MW

1200 MW

Se hace más evidente que la Electricidad no es una fuente de energía, es un transportador de energéticos.

1000 MW

800 MW

600 MW 1

3

5

7

9

11

Año 2020

13

15

17

19

21

23

Año 2020 + PHEV

Algunos números sobre el impacto en el sistema de potencia en una ciudad como Medellín (8,000 MW – 1,800 MW) Media Penetración (2025) – 10,000 autos Potencia requerida con 100% coincidencia: 20 MW (5%)

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Chevy Volt ® 16 kWh/día (2 kW x 8 Horas)

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Efecto de los RED sobre la demanda

Peak Management

Fuente: Black & Veatch, Disruptive technologies and the future of the utility business model © TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS POR INTERCONEXIÓN ELÉCTRICA S.A. E.S.P.

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Efecto de los RED sobre la demanda Caso California

Fuente: MIT Utility of The Future, 2016

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Integración de Recursos no Convencionales Generación Renovable • • • •

Localización de Recursos Ciclos Naturales Predicción de Corto y Largo Plazo Almacenamiento de Corto y Largo Plazo • Integración a la Red • Operación

Impactos en la Operación y el Mercado • Comportamientos no predecibles en el mediano / corto plazo • Poca Información sobre el comportamiento esperado de la Generación Distribuida • Contratos de venta de energía con firmeza limitada • Nuevos actores de mercado

Generación Distribuida

• • • • • •

Múltiples puntos de conexión Parte de la demanda Incertidumbre espacial y temporal Despacho y control distribuido Flujo de energía en dos sentidos Optimización de la red ?

Fuente: “Planning, Supervision and Control in the Smart Grid era”, IEEE SGTLA 2011 © TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS POR INTERCONEXIÓN ELÉCTRICA S.A. E.S.P.

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Integración de los Recursos Energéticos Distribuidos Los RED pueden ser Agregados

Respuesta de la Demanda

Operador del Sistema

Agregador

Respuesta de la Demanda

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Integración de los Recursos Energéticos Distribuidos Los RED agregan valor en diferentes áreas del sector

Fuente:GTM Research, Unlocking the locational value of DER

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Evolución de costos de tecnologías de RED

Fuente: MIT Utility of The Future, 2016 © TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS POR INTERCONEXIÓN ELÉCTRICA S.A. E.S.P.

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Proyecciones de crecimiento de los RED Entre 2014 y 2023, se espera que la Generación Distribuida desplace la necesidad de instalar 300 – 350 GW de plantas centralizadas

Fuente: Navigant Energy, Distributed Energy Resources: Lead or Follow

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Las tecnologías de RED tendrán mayor impacto en la industria eléctrica

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Fuente: Utility Dive, State of the Electric Utility Survey 2016

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Los procesos de adopción también están cambiando El proceso de adopción de Recursos Energéticos Distribuidos está considerando al consumidor final de una manera diferente a la tradicional en la industria eléctrica (ej. TESLA) – Como usuarios de Tecnología.

Fuente: Judith Schwartz. “Consumer adoption of Smart Grid”, Ocober 8, 2012, To the Point © TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS POR INTERCONEXIÓN ELÉCTRICA S.A. E.S.P.

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Modelos de negocio de Recursos Energéticos Distribuidos

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Nuevas características del mercado • • • • • • •

Formación de precios basada en elasticidad Precios asociados al tipo de uso de la energía, no de la hora Contratación universal, sin límites de tamaño Contratos flexibles Contratos de energía desconectados de la ubicación Electrolineras Servicio de almacenamiento

• Cual debe ser el rol de la regulación?

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El rol de la regulación Las leyes y regulaciones de las autoridades energéticas pueden incentivar o ser una barrera para la adopción de las tecnologías de la Red Inteligente: • • • • • •

Incentivos económicos a la eficiencia / penalizaciones Exigencia de participación de renovables en mix energético Exigencia de mayores niveles de confiabilidad Eliminar límites o barreras para participar en el mercado Subsidios / Incentivos a nuevas tecnologías Promover la aparición de nuevos tipos de agentes

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El nuevo aspecto del mercado para Colombia

Mercado Universal No Regulado

Generadores

Comercializadores Agregadores

Contratos Bilaterales

Mercado Spot

Tiempo Real Multitud y Diversidad de Vendedores © TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS POR INTERCONEXIÓN ELÉCTRICA S.A. E.S.P.

Doble Vía Precio Negociado Dinámico Horario


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La nueva era: La transactividad energética Economía colaborativa en el nuevo mercado de energía

Ganó Edison !

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Fuente: Gridwise architecture council (gridwiseac.org)


Política

La transformación de la industria eléctrica es un proceso gradual

Regulación

Con gran potencial de disrupción !

Tecnología

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raleon@isa.com.co INTERCONEXIÓN ELÉCTRICA S.A E.S.P. NIT: 860.016.610 - 3

Calle 12 Sur 18 - 168 Medellín, Colombia Tel: +57 4 3252270 | Fax: +57 4 3170848 A.A. 8915

Carrera 69 25B - 44 Piso 10 Bogotá, Colombia Tel: +57 1 4165596 | Fax: +57 1 4165398 A.A. 55063

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Isa gie transformacionindustria electrica y los mercados de energia (2)  

Conferencia La Industria Eléctrica : El nuevo aspecto de los sistemas y mercados de energía

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