Políticas para la autogestión de

electricidad en el sector residencial

urbano de Colombia

Manuela Zapata Carvajal

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Minas, Departamento de las Ciencias de la Computación y la Decisión

Medellín, Colombia

2014

Políticas para la autogestión de

electricidad en el sector residencial

urbano de Colombia

Manuela Zapata Carvajal

Tesis de investigación presentada como requisito parcial para optar al título de:

Magister en Ingeniería – Ingeniería de Sistemas

Director:

Ph.D., Carlos Jaime Franco

Codirector:

Ph.D., Isaac Dyner R.

Línea de Investigación:

Investigación de Operaciones

Grupo de Investigación:

Sistemas e informática

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Minas, Departamento de las Ciencias de la Computación y la Decisión

Medellín, Colombia

2014

A Flor.

Agradecimientos

A mi abuela y mi familia, por su paciencia y compresión durante la realización de este

proyecto.

A Laura Cárdenas por su modelo, apoyo, amistad y ayuda constante.

Al profesor Carlos Jaime Franco por su orientación, conocimientos y aportes que

permitieron la culminación de esta investigación.

Al profesor Isaac por su orientación, enseñanzas y amor por su trabajo; que permitieron

llevar a buen término esta tesis.

A Álvaro por su apoyo y motivación.

A EPM y el Centro de Investigación e Innovación en Energía (CIIEN) por financiarme

económicamente mediante el proyecto “Instituciones y políticas hacia una economía baja

en carbono”.

A todos aquellos que de una u otra manera aportaron en el desarrollo de esta investigación.

Resumen y Abstract IX

Resumen

En respuesta a la crisis climática, los altos precios de la energía, y la oferta y demanda de

energía, existe un interés en la comprensión de las características de consumo detallados

del sector residencial, en un esfuerzo para promover la conservación, la eficienc ia, la

implementación de la tecnología y el cambio de fuente de energía (energía renovable in-

situ). El objetivo de esta tesis de maestría es evaluar diferentes políticas para la

autogestión de electricidad en el sector residencial urbano de Colombia, por medio de un

modelo de simulación en dinámica de sistemas. A la luz de los resultados obtenidos y las

políticas estudiadas se considera que son altamente efectivas para la promoción de la

autogestión dentro del sector residencial.

Palabras clave: autogestión de electricidad, microgeneración, eficiencia energética,

conservación de electricidad, demanda residencial.

Contenido X

Abstract

In response to the climate crisis, high energy prices, supply and demand for energy, there

is interest in understanding the detailed characteristics of consumption in the residential

sector in an effort to promote conservation, efficiency, technology implementation and

change of power source (on-site renewable energy). The objective of this master thesis is

to evaluate different policies for self-management of electricity in the urban residential

sector of Colombia, through a simulation model in system dynamics. In light of the results

obtained and studied policies are considered to be highly effective in promoting self -

management within the residential sector.

Keywords: demand self-management, microgeneration, energy efficiency, electricity

conservation, residential demand.

Contenido XI

Contenido

Pág.

Resumen ..................................................................................................................... IX

Lista de figuras ......................................................................................................... XIV

Lista de tablas.......................................................................................................... XVII

Lista de ecuaciones ................................................................................................ XVIII

Introducción ................................................................................................................. 1

Capítulo 1 ..................................................................................................................... 5

1. Los Mercados eléctricos....................................................................................... 5 1.1 Surgimiento del mercado eléctrico liberalizado .............................................. 5 1.2 Mercado eléctrico colombiano....................................................................... 7

1.2.1 Regulación y entes regulatorios .......................................................... 7 1.2.2 Composición y estructura del mercado ............................................... 8 1.2.3 Funcionamiento de la Bolsa de Energía ............................................ 11

1.3 Fuentes no convencionales de energía renovable ....................................... 12 1.3.1 Ley 1715 de 2014............................................................................. 14

1.4 Conclusiones del capítulo 1 ........................................................................ 20

Capítulo 2 ................................................................................................................... 23

2. Antecedentes ...................................................................................................... 23 2.1 Introducción a la Gestión por el lado de la demanda.................................... 23 2.2 Introducción a la Respuesta de la demanda ................................................ 25 2.3 Uso Racional y Eficiente de la Energía........................................................ 26 2.4 Autogestión de la electricidad ..................................................................... 27

2.4.1 Microgeneración eléctrica ................................................................. 28 2.4.2 Eficiencia energética ........................................................................ 33 2.4.3 Conservación de energía eléctrica .................................................... 35

2.5 Conclusiones del capítulo 2 ........................................................................ 37

Capítulo 3 ................................................................................................................... 39

3. Revisión de políticas de autogestión de la electricidad y su implementación en Colombia .................................................................................................................... 39

3.1 Barreras de entrada y Políticas implementadas para la microgeneración ..... 40 3.2 Barreras de entrada y Políticas implementadas en la eficiencia energética .. 44

Contenido XII

3.3 Barreras de entrada y Políticas implementadas para la conservación de electricidad ........................................................................................................... 48 3.4 Delimitación del problema ........................................................................... 51

3.4.1 Revisión de modelos de simulación de la autogestión de electricidad 52 3.5 Objetivos de la investigación ....................................................................... 56

3.5.1 Objetivo general ............................................................................... 56 3.5.2 Objetivos específicos........................................................................ 56

3.6 Alcances de la investigación ....................................................................... 57 3.7 Conclusiones del capítulo 3 ........................................................................ 57

Capítulo 4 ................................................................................................................... 59

4. Metodología ........................................................................................................ 59 4.1 Modelado de sistemas energéticos ............................................................. 59

4.1.1 Modelos de simulación de sistemas energéticos ............................... 60 4.2 Justificación del uso de Dinámica de Sistemas como herramienta de simulación ............................................................................................................ 62 4.3 La DS y su proceso de modelado................................................................ 62

4.3.1 Identificación del problema ............................................................... 64 4.3.2 Formulación de la hipótesis dinámica................................................ 64 4.3.3 Formulación del modelo de simulación ............................................. 64 4.3.4 Validación del modelo ...................................................................... 64 4.3.5 Diseño y evaluación de políticas ....................................................... 65

4.4 Toma de decisiones.................................................................................... 65 4.4.1 Teoría de la racionalidad limitada ..................................................... 66

4.5 Conclusiones del capítulo 4 ........................................................................ 68

Capítulo 5 ................................................................................................................... 71

5. Desarrollo de un modelo de DS para analizar políticas que fomenten la autogestión de electricidad en el sector residencial urbano de Colombia .............. 71

5.1 Propósito y límites del modelo..................................................................... 71 5.2 Hipótesis dinámica...................................................................................... 73

5.2.1 Hipótesis dinámica de microgeneración ............................................ 75 5.2.2 Hipótesis dinámica de eficiencia ....................................................... 80 5.2.3 Hipótesis dinámica de conservación ................................................. 85

5.3 Formulación del modelo de simulación........................................................ 87 5.3.1 Población y viviendas ....................................................................... 88 5.3.2 Intensidad energética ....................................................................... 89 5.3.3 Microgeneración............................................................................... 90 5.3.4 Eficiencia ......................................................................................... 93 5.3.5 Conservación de electricidad ............................................................ 95 5.3.6 Demanda total interconexión ............................................................ 96

5.4 Validación................................................................................................... 98 5.4.1 Pruebas directas a la estructura........................................................ 99 5.4.2 Pruebas de estructura orientadas al comportamiento ...................... 101 5.4.3 Pruebas de validación del comportamiento ..................................... 102

5.5 Conclusiones capítulo 5 ............................................................................ 103

Capítulo 6 ................................................................................................................. 104

6. Análisis de políticas de autogestión y resultados. .......................................... 104

Contenido XIII

6.1 Análisis caso base .................................................................................... 104 6.2 Análisis de políticas .................................................................................. 108

6.2.1 Políticas para microgeneración ....................................................... 108 6.2.2 Políticas para eficiencia .................................................................. 113 6.2.3 Políticas para conservación ............................................................ 116

6.3 Caso con todas las políticas al mismo tiempo............................................ 120 6.4 Caso pesimista ......................................................................................... 123 6.5 Conclusiones capítulo 6 ............................................................................ 125

Capítulo 7 ................................................................................................................. 127

7. Conclusiones y trabajo futuro .......................................................................... 127 7.1 Conclusiones............................................................................................ 127 7.2 Trabajo futuro ........................................................................................... 130

Referencias .............................................................................................................. 131

A. Anexo: Modelo de simulación PowerSim Studio 9 .......................................... 141

B. Anexo: Formulación del modelo de simulación en PowerSim Studio 9 ......... 153

C. Anexo: Pruebas condiciones extremas y análisis de sensibilidad ................. 156

D. Anexo: resultados comparativos ..................................................................... 158

Contenido XIV

Lista de figuras

Pág.

Figura 1-1. Esquema institucional (CREG, 2013a) .......................................................... 8

Figura 1-2. Participación por combustible en la capacidad efectiva neta (UPME, 2013a) . 9

Figura 1-3. Evolución anual de la demanda de energía eléctrica (UPME, 2013a) .......... 10

Figura 1-4. Esquema del mercado de energía mayorista (CREG, 2013a) ...................... 10

Figura 1-5. Curva de oferta y demanda de electricidad (Dyner, Franco, & Arango, 2008)

.................................................................................................................................... 12

Figura 1-6.Capacidad instalada en energías renovables para el 2013 en Colombia

(UPME, 2013) .............................................................................................................. 13

Figura 1-7. Promoción de la autogestión y generación distribuida (UPME, 2014) .......... 17

Figura 2-1. Actividades de GLD, desde eficiencia energética hasta una rápida RD.

(Samad & Kiliccote, 2012) ............................................................................................ 24

Figura 2-2. Tecnologías de microgeneración de electricidad. (Bergman & Eyre, 2011;

Praetorius et al., 2012) ................................................................................................. 29

Figura 2-3. Eficiencia por tipo de celda fotovoltaica (NREL, 2013)................................. 32

Figura 3-1. Decisión de compra de la tecnología de microgeneración (Claudy et al., 2011,

2010; Islam, 2014; Sardianou & Genoudi, 2013). .......................................................... 41

Figura 3-2. Decisión de compra de las tecnologías eficientes (Gadenne et al., 2011). ... 45

Figura 3-3. Decisión de conservación de la energía (Oikonomou et al., 2009) ............... 49

Figura 4-1. Pasos de la DS desde el problema hasta el mejoramiento (Forrester, 1992) 63

Figura 4-2. El proceso de modelado de la Dinámica de Sistemas (Sterman, 2000a,

2000b) ......................................................................................................................... 63

Figura 4-3. Pruebas para la validación formal de un modelo (Barlas, 1996)................... 65

Figura 4-4. Marco general del proceso de decisión que incluye retroalimentación del

gobierno y comerciantes (Dyner & Franco, 2004) ......................................................... 68

Figura 5-1. Diagrama de bloques del modelo. Elaboración propia. ................................ 72

Figura 5-2. Hipótesis dinámica de autogestión de electricidad en el sector residencial de

Colombia. Elaboración propia....................................................................................... 73

Figura 5-3. Hipótesis dinámica de los mercados eléctricos (Dyner, 2000)...................... 74

Figura 5-4. Hipótesis dinámica de microgeneración ...................................................... 76

Figura 5-5. Relación entre el mercado eléctrico y la microgeneración ........................... 77

Figura 5-6. Crecimiento de las viviendas microgeneradoras mediante el precio............. 77

Figura 5-7. Demanda residencial microgeneradora ....................................................... 78

Figura 5-8. Reducción del precio de la microgeneración mediante su crecimiento ......... 78

Figura 5-9. La disponibilidad como incentivo a la microgeneración................................ 79

Contenido XV

Figura 5-10. Proceso de conocimiento para la microgeneración.................................... 79

Figura 5-11. Disponibilidad para la microgeneración ..................................................... 80

Figura 5-12. Hipótesis dinámica de eficiencia ............................................................... 81

Figura 5-13. Relación entre el mercado eléctrico y la eficiencia energética.................... 82

Figura 5-14. Crecimiento de las viviendas eficientes mediante el precio ........................ 82

Figura 5-15. Demanda residencial eficiente .................................................................. 83

Figura 5-16. Reducción del precio de la microgeneración mediante su crecimiento ....... 83

Figura 5-17. La disponibilidad como incentivo al uso de las tecnologías eficientes ........ 84

Figura 5-18. Proceso de conocimiento para la eficiencia ............................................... 84

Figura 5-19. Disponibilidad para la eficiencia ................................................................ 85

Figura 5-20. Hipótesis dinámica de conservación ......................................................... 85

Figura 5-21. Conservación y mercado eléctrico ............................................................ 86

Figura 5-22. Demanda conservacionista....................................................................... 87

Figura 5-23. Proceso de Conocimiento para la conservación ........................................ 87

Figura 5-24. Población y viviendas ............................................................................... 88

Figura 5-25. Intensidad energética ............................................................................... 89

Figura 5-26. Demanda residencial ................................................................................ 97

Figura 5-27. Demanda de interconexión ....................................................................... 98

Figura 5-28. Variables exógenas y endógenas ........................................................... 101

Figura 6-1. (a) Población (b) Intensidad energética ..................................................... 105

Figura 6-2. (a) Generación (b) Capacidad instalada .................................................... 105

Figura 6-3. (a) Emisiones, (b) Margen de reserva, (c) Precio de la electricidad y (d)

Demanda de interconexión......................................................................................... 106

Figura 6-4. Viviendas totales y viviendas que autogestionan electricidad en el caso base

.................................................................................................................................. 107

Figura 6-5.Demanda residencial y consumo ahorrado ................................................ 108

Figura 6-6. (a) Generación, (b) Capacidad instalada bajo políticas para la

microgeneración ........................................................................................................ 110

Figura 6-7. (a) Emisiones, (b) Margen de reserva, (c) Precio de la electricidad y (d)

Demanda de interconexión: bajo políticas para la microgeneración. ............................ 110

Figura 6-8. Viviendas microgeneración con políticas................................................... 112

Figura 6-9. (a) Demanda residencial y (b) consumo panel solar con políticas para la

microgeneración ........................................................................................................ 112

Figura 6-10. (a) Generación y (b) Capacidad instalada bajo políticas para la eficiencia 114

Figura 6-11. (a) Emisiones, (b) Margen de reserva, (c) Precio de la electricidad y (d)

Demanda de interconexión: bajo políticas para la eficiencia. ....................................... 114

Figura 6-12. Viviendas eficientes con políticas............................................................ 115

Figura 6-13. (a) Demanda residencial y consumo ahorrado por eficiencia ................... 116

Figura 6-14. (a) Generación y (b) Capacidad instalada del sistema ............................. 117

Figura 6-15. (a) Emisiones, (b) Margen de reserva, (c) Precio de la electricidad y (d)

Demanda de interconexión: bajo políticas para la conservación. ................................. 118

Figura 6-16. Viviendas que conservan........................................................................ 119

Figura 6-17. (a) Demanda de electricidad de la red y (b) ahorro con conservación. ..... 119

Figura 6-18. (a) Generación y (b) Capacidad instalada ............................................... 120

Contenido XVI

Figura 6-19. (a) Emisiones, (b) Margen de reserva, (c) Precio de la electricidad y (d)

Demanda de interconexión: bajo el conjunto de políticas para la autogestión. ............. 121

Figura 6-20. Viviendas que autogestionan electricidad en el caso de aplicación de todas

las políticas................................................................................................................ 122

Figura 6-21. (a) Generación y (c) Capacidad instalada ............................................... 123

Figura 6-22. (a) Emisiones, (b) Margen de reserva, (c) Precio de la electricidad y (d)

Demanda de interconexión: bajo el caso pesimista ..................................................... 124

Figura 6-23. Demanda residencial caso pesimista ...................................................... 125

Contenido XVII

Lista de tablas

Pág.

Tabla 1-1. Estructura Institucional del Mercado de Energía Mayorista (CREG, 2013b) .... 8

Tabla 2-1. Subprogramas de eficiencia energética para el sector residencial (Prias, 2010)

.................................................................................................................................... 27

Tabla 2-2. Porcentaje de hogares por bienes que posee según Encuesta Nacional de

Calidad de Vida (ECV) en Colombia (Ríos, 2013). ........................................................ 35

Tabla 3-1 Barreras de entrada para la microgeneración. (Balcombe et al., 2013; Bergman

& Eyre, 2011; Timilsina, Kurdgelashvili, & Narbel, 2012) ............................................... 40

Tabla 3-2 resumen de las políticas de microgeneración. Elaboración propia ................. 42

Tabla 3-3. Barreras de entrada para las tecnologías eficientes ..................................... 45

Tabla 3-4. Resumen de políticas de eficiencia energética del sector residencial a nivel

mundial. (Ríos, 2013) ................................................................................................... 46

Tabla 3-5. Barreras para la conservación de electricidad .............................................. 49

Tabla 3-6. Resumen de políticas de conservación a nivel mundial ................................ 50

Tabla 3-7. Modelos de microgeneración utilizando simulación ...................................... 52

Tabla 3-8. Modelos de eficiencia energética residencial utilizando simulación (Ríos, 2013)

.................................................................................................................................... 54

Tabla 4-1. Clasificación de modelos energéticos (Ríos, 2013)....................................... 59

Tabla 5-1. Oportunidades y deseos de los consumidores residenciales. Elaboración

propia .......................................................................................................................... 75

Tabla 5-2. Factor de carga promedio por región. .......................................................... 90

Tabla 5-3.Ecuación del Modelo de Bass ....................................................................... 92

Tabla 5-4. Ecuaciones Customer Choice ...................................................................... 93

Tabla 5-5. Modelo de sustitución de electrodomésticos................................................. 94

Tabla 5-6. Modelo de sustitución de hábitos y costumbres............................................ 96

Tabla 5-7. Descripción de los parámetros del modelo ................................................. 100

Tabla 6-1. Comparación precio, emisiones y margen respecto al caso base ............... 111

Tabla 6-2. Comparación eficiencia respecto al caso base ........................................... 115

Tabla 6-3. Comparación conservación respecto al caso base ..................................... 118

Tabla 6-4. Comparación todas las políticas respecto al caso base .............................. 121

Tabla 6-5. Comparación caso pesimista respecto al caso base................................... 124

Tabla 6-6. Proyecciones UPME de energía eléctrica................................................... 125

Contenido XVIII

Lista de ecuaciones

Ecuación 1. Población.................................................................................................. 89

Ecuación 2. Intensidad energética ................................................................................ 89

Ecuación 3. Costo de generación solar......................................................................... 90

Ecuación 4. Energía generada por el panel solar .......................................................... 91

Ecuación 5. Porcentaje de atención a la demanda ........................................................ 91

Ecuación 6. Costo Mensual Equivalente ....................................................................... 94

Ecuación 7. Demanda residencial total por regiones ..................................................... 97

Ecuación 8. Demanda no residencial............................................................................ 98

Ecuación 9. Demanda total interconexión ..................................................................... 98

Introducción

El desarrollo y crecimiento de la población colombiana ha traído consigo un incremento en

la demanda de energía, impulsando la implementación de diversos métodos para el uso

sostenible de los recursos. Por tanto, se han promovido iniciativas encaminadas hacia el

uso eficiente de la energía, dada la preocupación de producir más energía con menos

recursos (EPM, 2010).

La creciente demanda de energía, el suministro de combustible fósiles finitos, las

preocupaciones sobre la seguridad energética y el medio ambiente son todos los factores

que estimulan el uso de los recursos renovables para la generación de electricidad (Islam

& Meade, 2013). Con el incremento de la preocupación por el cambio climático y la

seguridad energética, algunos reguladores y defensores sostienen que reducir la demanda

de energía es esencial para conseguir una disminución en la contaminación del medio

ambiente y un incremento en la seguridad en el sistema de suministro de energía

(Gillingham, Newell, & Palmer, 2009). Existen dos grandes temas a ser abordados: el

primero consiste en mejorar la eficiencia de la generación de energía y la reducción de la

energía consumida por los aparatos eléctricos y mecánicos; y el segundo es cambiar el

comportamiento frente al uso de la energía en los hogares (Yohanis, 2012).

El sector residencial ocupa el tercer puesto en consumo de energía, donde el energético

más consumido es la electricidad (Prias, 2010) y por tanto, constituye un foco importante

en los esfuerzos de reducir el uso de la energía, principalmente la electricidad. Como

resultado, el sector residencial juega un papel importante dentro de los objetivos mundiales

de disminuir el consumo de electricidad para conseguir una disminución en las emisiones

y mitigar el cambio climático (Daioglou, van Ruijven, & van Vuuren, 2012). Una

participación más activa de la demanda haría a los mercados eléctricos más eficientes y

más competitivos. Igualmente, se debe promover una distribución más óptima de los

recursos económicos (Kirschen & Member, 2003). Por tanto, se ha querido usar el término

autogestión para expresar la capacidad del usuario residencial final de tomar decisiones

Introducción 2

autónomas en la gestión del consumo de energía eléctrica (esta definición es dada por los

autores).

Para la autogestión del consumo de electricidad se han def inido tres técnicas principales

de reducción del consumo de energía de red: conservación de la electricidad, eficiencia

energética y microgeneración

A nivel mundial, las políticas dirigidas hacia la eficiencia, la conservación de electricidad y

la microgeneración se han establecido como herramientas fundamentales para ahorrar

energía y llevar a una disminución de las emisiones. En conjunto, aún no se han diseñado

políticas para la autogestión, pero sí para cada técnica individual. Por ejemplo, en el sector

residencial, la sustitución de electrodomésticos viejos por unos nuevos de mayor eficiencia,

las prácticas de ahorro y la publicidad para generar conciencia en el consumo de

electricidad y el estímulo hacia el aprovechamiento de las fuentes renovables han sido

consideradas primordiales para reducir el consumo de energía en los hogares. Sin

embargo, existen ciertas barreras que impiden que los consumidores adquieran

electrodomésticos eficientes, cambien su comportamiento respecto al uso de la

electricidad y utilicen otras fuentes de generación; y entender estas barreras ayuda a los

creadores de políticas a desarrollar e implementar programas exitosos

En Colombia, algunos autores han utilizado la dinámica de sistemas para construir

modelos de simulación para estudiar la eficiencia energética y la conservación de

electricidad (Dyner, Smith, & Peña (1995), Franco (1996) y Ríos (2014)). No obstante, aún

no se ha estudiado el caso de la autogestión y de cómo diversas políticas fiscales y

publicitarias pueden estimular al consumidor a gestionar el consumo de su electricidad.

El propósito de esta investigación es “Evaluar políticas que incentiven la autogestión de

electricidad en el sector residencial urbano de Colombia”. Para lograr este objetivo se

realizará, en los capítulos 1 y 2, una revisión de antecedentes, seguido del capítulo 3 el

cual contiene la revisión de literatura que permite identificar las políticas a nivel mundial

sobre la microgeneración, eficiencia y conservación. Posteriormente, en capítulo 4, se

propondrá la metodología, en el capítulo 5 se construirá un modelo de simulación que

permita aplicar las políticas identificadas anteriormente y se realizará una comparación de

Introducción 3

con el caso base en el capítulo 6. Finalmente se presentan las conclusiones a las cuales

se llegó con la investigación en el capítulo 7.

Capítulo 1

1. Los Mercados eléctricos

En este capítulo se presenta de forma general la explicación del mercado eléctrico.

Posteriormente se explican los principales cambios que ha sufrido el mercado de

electricidad colombiano en las últimas dos décadas, el funcionamiento actual del mercado,

sus principales características y las últimas modificaciones sustanciales referentes a la

autogestión de electricidad. Esta discusión hace parte de la delimitación del problema

específico de investigación tratado en el Capítulo 3.

1.1 Surgimiento del mercado eléctrico liberalizado

Los mercados mundiales funcionan a través de interacciones entre la oferta y la demanda,

pero la peculiaridad del negocio eléctrico reside en la poca capacidad de tener reservas

de electricidad para venderla en el futuro. Por tanto, la electricidad debe producirse y

transportarse en el mismo momento en que es consumida (Newbery, 2002).

Hasta finales de los años 80s el negocio de la energía estaba en manos esta tales o en

manos privadas como monopolios regulados. Sin embargo, la desconfianza generalizada

en el mundo acerca de la efectividad de dichos monopolios (Jaccard, 1995) llevó a la

búsqueda en el incremento de la eficiencia de la industria (bajar los precios y mejorar la

calidad del servicio) y atraer la inversión privada (Montero & Sánchez, 2001).

Debido a la reducción de las economías de escala en la generación y las presiones

políticas y económicas se crearon los mercados en competencias con la participación

Capítulo 1 6

privada (Montero & Sánchez, 2001). Así, muchos países iniciaron el proceso de

reestructuración de la industria eléctrica y la liberalización y descentralización del comercio

de la electricidad (Franco, 2002; Montero & Sánchez, 2001).

Entre los principales exponentes de la liberalización del negocio de la electricidad, Chile

es reconocido como el primer país en experimentar la liberalización del mercado de la

generación en 1982. Reino Unido en 1989 siguió con un importante esquema de

privatización y liberalización que ha sido estudiado y copiado ampliamente (Al-Sunaidy &

Green, 2006). Pocos años después otros países europeos y americanos.

Los cambios más comunes implementados durante la reforma se resumen a continuación

(Franco, 2002):

La separación de los negocios de generación, transmisión y distribución, y en

algunos casos se crea el concepto de comercializador.

La introducción de la competencia, cuando es posible.

El fomento a la inversión privada y la privatización de las compañías estatales.

La promoción de eficiencia e innovación en la industria.

La atención del gobierno principalmente en la regulación y supervisión del

desempeño de la industria y en algunos casos en la planeación de la expansión.

La liberalización del mercado eléctrico permitió mejoras en el desarrollo y la reducción de

los precios de las tecnologías (Larsen, Dyner, Bedoya V, & Franco, 2004). Sin embargo,

estos mercados operan bajo diversas condiciones institucionales que causan dificultades

aun a las grandes firmas de la industria eléctrica (Dyner, Peña, & Arango, 2008), por ende,

estos sistemas aún están lejos de alcanzar el equilibrio (Garcés, 2013).

El principal problema dentro de un mercado liberalizado radica en que los agentes deciden

por sí mismos, en función de sus expectativas de negocio. Por tanto, los reguladores

dirigen su atención hacia el problema de si habrá suficiente capacidad instalada para

satisfacer la demanda en el largo plazo y bajo condiciones extremas.

A continuación se explica el funcionamiento del mercado eléctrico colombiano, su

organización e instituciones reguladoras.

Capítulo 1 7

1.2 Mercado eléctrico colombiano

El Mercado Mayorista de Energía Eléctrica en Colombia surgió a partir de la creación de

las Leyes 142 y 143 de 1994, que buscaban reformar el servicio eléctrico con el objetivo

de lograr eficiencia y la libre competencia entre los agentes prestadores de este servicio

(UPME, 2004). Con este último objetivo se permitió la entrada a entidades privadas para

la prestación del servicio y eliminar así el monopolio y la politización de las entidades

estatales.

Un año después de la creación de las leyes 142 y 143, en 1995, se creó la Bolsa de

Energía, la cual permitió la organización del mercado mediante reglas de libres

transacciones de oferta y demanda de energía eléctrica, llevando a la descentralización y

dinamismo del mercado, aumentando así la capacidad instalada y el número de agentes

presentes en el mercado (UPME, 2010).

1.2.1 Regulación y entes regulatorios

La Institución principal del Estado colombiano que dirige las acciones energéticas es el

Ministerio de Minas y Energía, el cual posee como apoyo al Departamento Nacional de

Planeación (DNP) y la Unidad de Planeación Minero Energético (UPME), cuya función se

centra en la planeación energética de todos los recursos, permitiendo la estructuración

integral y unificada de los planes de oferta y demanda. Como ente encargado de regular

los agentes del sector (generación, transmisión, distribución y comercialización) está la

Comisión de Regulación de Energía y Gas, CREG, cuyo objetivo es lograr que los servicios

de energía eléctrica, gas natural y gas licuado de petróleo (GLP) se presten al mayor

número de personas, al menor costo posible para los usuarios y con una remuneración

adecuada para las empresas, tal que permita garantizar calidad, cobertura y expansión

(CREG, 2013). Igualmente la Superintendencia de servicios públicos y domiciliaros está

encargada de velar por el cumplimiento del servicio. La Figura 1-1 muestra el esquema

institucional del sector y la Tabla 1-1 describe cada función básica de las entidades

regulatorias.

Capítulo 1 8

Figura 1-1. Esquema institucional (CREG, 2013a)

Tabla 1-1. Estructura Institucional del Mercado de Energía Mayorista (CREG, 2013b)

Entidad Función básica

Ministerio de Minas y Energía (MME) Dirección

Unidad de Planeación Minero – Energética (UPME) Planeación

Comisión Reguladora de Energía y Gas (CREG) Regulación

Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios (SSPD) Control y vigilancia

Consejo Nacional de Operación (CON)

Comité Asesor de Comercialización (CAC)

Consejo y Comité

XM S.A. E.S.P. A través del Centro Nacional de Despacho (CND) Operación del sistema

XM S.A. E.S.P. A través del Administrador del Sistema de

Intercambio Comerciales (ASIC)

Administración del mercado

1.2.2 Composición y estructura del mercado

El sector eléctrico colombiano está dividido en dos sistemas de suministro de electricidad;

el Sistema de Interconexión Nacional (SIN) y las Zonas No Interconectadas (ZNI). El SIN

abarca la tercera parte del territorio, suministrando la cobertura del 96% de la población

Capítulo 1 9

(XM, 2014). El sistema ZNI, cubre las dos terceras partes restantes del territorio nacional

y solamente provee servicio al 4% de la población (XM, 2014). Esto corresponde al

asentamiento de la población hacia las zonas urbanas del país y las limitaciones

(geográficas y tecnológicas) de acceso de la electricidad.

El mercado eléctrico está compuesto por los usuarios regulados que representan el 67.6%

de la participación del mercado, los no regulados que representan el 32.4% (XM, 2014) y

los agentes. Los usuarios regulados son personas naturales o jurídicas cuyas compras de

electricidad están sujetas a tarifas establecidas por la CREG y son la mayoría de usuarios

comerciales, algunos industriales, oficiales y residenciales (CREG, 2013a). Los usuarios

no regulados son personas naturales o jurídicas que tienen una demanda de energía

mayor a 2MW, los cuales pueden negociar libremente los costos de las actividades

relacionadas con la generación y comercialización de energía (CREG, 2013a). En este

nivel de consumo están industriales y comerciales que son grandes consumidores.

Colombia cuenta en la actualidad con una capacidad efectiva neta instalada en el SIN, al

finalizar el 2013, de 14.559 MW, el 64% de la participación corresponde al potencial

hidrológico, seguida por tecnologías térmicas, tales como carbón y gas con un 31%,

menores 4.7% y cogeneradores 0.4% (XM, 2014). La Figura 1-2 muestra la participación

de cada combustible utilizado para la generación de electricidad

Figura 1-2. Participación por combustible en la capacidad efectiva neta (UPME, 2013a)

La demanda de energía eléctrica en Colombia, para 2013, alcanzó los 60,890 GWh (XM,

2014). En términos de crecimiento anual, en los últimos 7 años la demanda ha presentado

Capítulo 1 10

un crecimiento promedio de 3.0% (UPME, 2013a), el cual ha impulsado el desarrollo de

grandes proyectos dirigidos a aumentar la capacidad instalada. En la Figura 1-3, se puede

observar la evolución anual de la demanda de energía eléctrica en Colombia.

Figura 1-3. Evolución anual de la demanda de energía eléctrica (UPME, 2013a)

Las actividades económicas relacionadas con la cadena de suministro de electricidad,

oferta y demanda están dividas en cuatro grandes agentes que corresponden a la

generación, transmisión, distribución y comercialización de energía. En la Figura 1-4 se

muestra el esquema del mercado eléctrico colombiano.

Figura 1-4. Esquema del mercado de energía mayorista (CREG, 2013a)

Capítulo 1 11

Generación: La generación se compone del proceso tecnológico destinado a transformar

las fuentes naturales en energía eléctrica transportable y utilizable en los centros de

consumo (CREG, 2013a). Este segmento presenta un oligopolio por naturaleza pero con

la regulación se fomenta la libre competencia y la posible entrada de nuevos actores. Para

el 31 de diciembre del 2013 habían 53 generadores registrados en el mercado, entre

hidroeléctricas, pequeñas centrales hidroeléctricas, cogeneradores, gas y carbón (XM,

2014).

Transmisión: La transmisión está destinada a transportar la energía desde los puntos de

generación hasta los centros de consumo masivo (entrada a las regiones, ciudades o

entrega a grandes consumidores) a través de cables de alta tensión que permiten llevar

grandes cantidades de electricidad en largas distancias por todo el país (CREG, 2013a).

La transmisión no presenta economías de escala por lo tanto presenta tendencias a operar

como monopolio, así que la legislación eléctrica define a este segmento como regulado en

el sistema (CREG, 2013a). Se le ha denominado Sistema Nacional de Transmisión, SNT.

Distribución: Se refiere a la actividad destinada a llevar la energía hacia los usuarios

finales, transporte desde el punto donde el SNT entrega hasta el punto de entrada a las

instalaciones del consumidor final (CREG, 2013a). Al poseer un carácter de monopolio

natural se hace necesario establecer precios regulados para los suministros a clientes

finales (CREG, 2013a).

Comercialización: Es la actividad de comprar grandes cantidades de energía a los

generadores para venderla a los usuarios finales o a otras empresas del sector en

pequeñas cantidades para el consumo (CREG, 2013a).

1.2.3 Funcionamiento de la Bolsa de Energía

Antes de la creación de la bolsa de energía, el operador del sistema (Centro Nacional de

Despacho – CND) era el encargado de decidir cuáles recursos de generación utilizar de

acuerdo a modelos de optimización para suplir la demanda inmediata. Sin embargo, la

liberalización del mercado permitió que la decisión dependiera de la oferta de precios,

Capítulo 1 12

determinando, por medio de mérito, cuáles generadoras serían despachadas en primer

lugar según los recursos más económicos.

El funcionamiento de la bolsa de energía en Colombia es el siguiente: con un día de

anterioridad, las empresas generadoras de electricidad envían al CND: (1) los precios de

oferta por cada recurso de generación a los cuales están dispuestos a vender su

electricidad y (2) la disponibilidad para cada segmento de tiempo. De acuerdo a esta

información y teniendo en cuenta la demanda del sistema, el operador organiza todas las

ofertas por orden de mérito (de menor a mayor) y determina la cantidad de energía que

debe generar cada recurso, despachando primero a las generadoras con la oferta más

económica. El último recurso que cubra la demanda determinará el precio de la

electricidad. En la Figura 1-5 se presenta la formación del precio de bolsa a partir de la

interacción de la oferta y la demanda.

Figura 1-5. Curva de oferta y demanda de electricidad (Dyner, Franco, & Arango, 2008)

1.3 Fuentes no convencionales de energía renovable

Las fuentes primarias de energía se pueden catalogar según diferentes criterios, por

ejemplo, si se considera la disponibilidad del recurso en el largo plazo se pueden catalogar

como renovables (se renuevan de forma natural), y no renovables debido a que se

agotarán en algún momento futuro (CORPOEMA, 2010). Igualmente se pueden catalogar

en fuentes convencionales, definidas en el artículo tercero de la Ley 697 de 2011 como

“…aquellas utilizadas de forma intensiva y ampliamente comercializadas en el país”, y las

Capítulo 1 13

fuentes no convencionales de energía (FNCE), definidas en el mismo artículo de la ley 697

de 2011 como “…aquellas fuentes de energía disponibles a nivel mundial que son

ambientalmente sostenibles, pero que en el país no son empleadas o son utilizadas de

manera marginal y no se comercializan ampliamente”. Se consideran las fuentes no

convencionales de energía renovable (FNCER) específicamente a la: energía nuclear,

bioenergía, geotermia, hidráulica, marina, solar y eólica (Ley 1715 de 2014).

Dada la debilidad para abastecer la demanda de electricidad durante fenómenos climáticos

que afectan principalmente el abastecimiento de las plantas hidroeléctricas, el

aprovechamiento de las FNCER hace posible combinar tecnologías que permitan

garantizar la confiabilidad del suministro y contribuir a la disminución de la vulnerabilidad

del sistema energético nacional bajo fenómenos climatológicos, sumado a la disminución

de las emisiones de los gases de efecto invernadero (GEI).

Los acuerdos internacionales, en lo que respecta al cuidado por el medio ambiente, han

promovido e impulsado el desarrollo de las FNCER para la producción de energía limpia.

Esto ha llevado a que Colombia plantee metas para impulsar el uso de las energías

renovables no convencionales, pero como se muestra en la Figura 1-6, la capacidad

instalada en el país apenas suma 761.4 MW para la generación de electricidad, a pesar

de tener un alto potencial para la explotación de dichas fuentes (específicamente solar).

Figura 1-6.Capacidad instalada en energías renovables para el 2013 en Colombia (UPME, 2013)

Capítulo 1 14

Debido a esta necesidad de potenciar las FNCER, el estado colombiano creó la Ley 1715

de 2014, en la cual se regula la integración de las energías renovables no convencionales

al sistema energético nacional. A continuación se presenta una breve descripción de la ley

1715 de 2014 de acuerdo al interés de la presente tesis.

1.3.1 Ley 1715 de 2014

Dentro de esta sección se explicará la Ley 1715 de 2014 y por tanto los acotes textuales

y encerrados entre comillas pertenecen la dicha ley. Ver (Congreso, 2014).

La motivación principal para la creación de la Ley 1715 de 2014 del Congreso colombiano,

ver Congreso (2014), es regular la integración de las energías renovables no

convencionales al sistema energético nacional, es impulsar el desarrollo de tecnologías

que aprovechen de manera eficientes los recursos naturales con el menor impacto posible,

como parte de la meta estatal de ser una nación competente en los mercados energéticos

renovables y alineada con el objetivo mundial de disminuir los efectos del cambio climático.

A continuación se describen los capítulos más relevantes de la ley según el interés de

estudio de la presente tesis.

Capítulo 1. Disposiciones generales

La ley 1715 de 2014 busca (1) promover el desarrollo y la utilización de las FNCER por

medio de la integración al mercado eléctrico, la participación en las ZNI y otros usos

energéticos y (2) promover la gestión eficiente de la energía a partir de la eficiencia

energética y la respuesta de la demanda.

Dentro de la ley se han definido varios conceptos importantes para el estudio de esta tesis

y los cuales se presentan a continuación:

1. “Autogeneración: es aquella actividad realizada por personas naturales o jurídicas

que producen energía eléctrica principalmente, para atender sus propias

necesidades. En el evento en que se generen excedentes de energía eléctrica a

partir de tal actividad, estos podrán entregarse a la red, en los términos que

establezca la CREG para tal fin.”

Capítulo 1 15

2. “Autogeneración a gran escala: cuya potencia máxima supera el límite

establecido por la UPME.”

3. “Autogeneración a pequeña escala: cuya potencia máxima no supera el límite

establecido por la UPME.”

4. “Eficiencia Energética: es la relación entre la energía aprovechada y la total

utilizada en cualquier proceso de la cadena energética, que busca ser maximizada

a través de buenas prácticas de reconversión tecnológica o sustitución de

combustibles. A través de la eficiencia energética se busca obtener el mayor

provecho de la energía, bien sea a partir del uso de una forma primaria de energía

o durante cualquier actividad de producción, transformación, transporte,

distribución y consumo de las diferentes formas de energía...”

5. “Excedente de energía: es la energía sobrante una vez cubiertas las necesidades

de consumo propias, producto de una actividad de autogeneración o

cogeneración.”

6. “Generación distribuida (GD): es la producción de energía eléctrica, cerca de los

centros de consumo, conectada a un Sistema de Distribución Local (SDL). La

capacidad de la generación distribuida se definirá en función de la capacidad del

sistema en donde se va a conectar, según los términos del código de conexión y

las demás disposiciones que la CREG defina para tal fin.”

7. “Gestión eficiente de la energía: son el conjunto de acciones orientadas a

asegurar el suministro energético a través de la implementación de medidas de

eficiencia energética y respuesta de la demanda.”

8. “Respuesta de la demanda: consiste en cambios en el consumo de energía

eléctrica por parte del consumidor, con respecto a un patrón usual de consumo, en

respuesta a señales de precios o incentivos diseñados para inducir bajos

consumos.”

Dentro de las definiciones descritas anteriormente se nombraron algunas entidades las

cuales son fundamentales para el desarrollo de la ley y tienen como competencia, entre

otras:

1. Ministerio de Minas y Energía, tiene competencias como, entre otras:

“Expedir dentro de los doce (12) meses siguientes a la entrada en vigencia de

esta ley los lineamientos de política energética en materia de generación con

FNCE en las ZNI, la entrega de excedentes de autogeneración a pequeña y

Capítulo 1 16

gran escala en el SIN, la conexión y operación de la generación distribuida, el

funcionamiento del Fondo de Energías no Convencionales y Gestión Eficiente

de la Energía y demás medidas para el uso eficiente de la energía.”

“Establecer los reglamentos técnicos que rigen la generación con las diferentes

FNCE, la generación distribuida y la entrega de los excedentes de la

autogeneración a pequeña escala en la red de distribución.”

“Expedir la normatividad necesaria para implementar sistemas de etiquetado e

información al consumidor sobre la eficiencia energética de los procesos,

instalaciones y productos manufacturados.”

2. CREG, tiene competencias como, entre otras:

“Establecer los procedimientos para la conexión, operación, respaldo y

comercialización de energía de la autogeneración distribuida conforme los

principios y criterios de esta ley, las leyes 142 y 143 de 1994 y los lineamientos

de política energética que se fijes para tal fin.”

“La Comisión establecerá procedimientos simplificados para autogeneradores

con excedentes de energía menores a 5MW.”

“Establecer los mecanismos regulatorios para incentivar la respuesta de la

demanda y la mejora de la eficiencia energética en el SIN…”

3. UPME, tiene competencias como, entre otras:

“Definir el límite máximo de potencia de la autogeneración a pequeña escala.”

“Realizar programas de divulgación masiva y focalizada sobre la

autogeneración a pequeña escala y el uso eficiente de la energía.”

Capítulo 2. Disposiciones para la generación de electricidad con FNCE y la gestión

eficiente de la energía

Los mecanismos para la generación de electricidad con FNCE y la eficiente de la energía

son tres principalmente y se describen a continuación.

1. Promoción de la autogestión y la generación distribuida

“Entrega excedentes: Se autoriza a los autogeneradores a pequeña y gran

escala a entregar sus excedentes a la red de distribución y/o transporte.

Para el caso de los autogeneradores a pequeña escala que utilicen FNCER,

los excedentes que entreguen a la red de distribución se reconocerán,

mediante un esquema de medición bidireccional, como créditos de energía.”

Capítulo 1 17

“Sistemas de medición bidireccional y mecanismos simplificados de

conexión y entrega de excedentes a los autogeneradores a pequeña

escala: Los autogeneradores a pequeña escala podrán usar medidores

bidireccionales de bajo costo para la liquidación de sus consumos y

entregas a la red, así como procedimientos sencillo de conexión y entrega

de excedentes.”

“Venta de energía por parte de generadores distribuidos: La energía

generada por generadores distribuidos se remunerará teniendo en cuenta

los beneficios que esta trae al sistema de distribución donde se conecta,

entre, los que se pueden mencionar las pérdidas evitadas, la vida útil de los

activos de distribución, el soporte de energía reactiva, etc.”

“Venta de créditos de energía: aquellos autogeneradores que por los

excedentes de energía entregados a la red de distribución se hagan

acreedores de los créditos de energía, podrán negociar dichos créditos y

derechos inherentes a los mismos con terceros naturales o jurídicos.”

Programas de divulgación focalizada

El siguiente diagrama (Figura 1-7) explica cómo se promocionarán la autogestión y la

generación.

Figura 1-7. Promoción de la autogestión y generación distribuida (UPME, 2014)

Autogeneradores

Pequeña escala

FCE

Entrega de excedentes

Mecanismos simplificados

FNCER

Entrega de excedentes

Mecanismos simplificados

Venta Créditos

Créditos de energía

Gran escala

Entrea de excedentes

Generación distribuida

Venta de energía,

remuneración según beneficios

al sistema

Capítulo 1 18

2. Sustitución de generación con diésel en las ZNI

El objetivo principal de este mecanismo es disminuir los costos de prestación del

servicio y las emisiones de GEI. Las dos acciones a implementar son (1) áreas de

servicio exclusivo de energía eléctrica y gas combustible; y (2) esquema de

incentivos a los prestadores del servicio de energía eléctrica en las ZNI.

3. Fondo de Energías No Convencionales y Gestión Eficiente de la Energía

(FENOGE):

Financiar programas de FNCE y gestión eficiente de la energía.

Los recursos podrán ser aportados por la Nación, entidades públicas o

privadas, así como por organismos de carácter multilateral e internacional.

Será reglamentado por el Ministerio de Minas y Energía

Se podrás financiar, entre otros, programas y proyectos dirigidos al sector

residencial de estratos 1, 2 y 3 tanto para la implementación de

autogeneración a pequeña escala, como para la mejora de eficiencia

energética.

Capítulo 3. Incentivos a la inversión en proyectos de FNCE

A continuación se describen los incentivos financieros para el desarrollo de proyectos de

FNCE.

1. Renta

“Reducir anualmente de su renta, por los 5 primeros años siguientes al año

gravable en que hayan realizado la inversión, el 50% del valor total de la

inversión realizada.”

“El valor a deducir por este concepto, en ningún caso podrá ser superior al

50% de la renta líquida del contribuyente, determinada antes de restar el

valor de la inversión.”

2. IVA:

“Los equipos, elementos, maquinaria y servicios nacionales o importados

que se destinen a la preinversión e inversión, para la producción y utilización

de energía a partir de las FNCE, así como para la medición y evaluación de

los potenciales recursos estarán excluidos de IVA.”

3. Aranceles

Capítulo 1 19

“Exención del pago de los derechos arancelarios de importación de

maquinaria, equipos, materiales e insumos destinados exclusivamente para

labores de preinversión y de inversión de proyectos con FNCE.”

“Será aplicable y recaerá sobre maquinaria, equipos, materiales e insumos

que no sean producidos por la industria nacional y su único medio de

adquisición esté sujeto a la importación de los mismos.”

4. Depreciación acelerada de los activos

“Aplicable a las maquinarias, equipos y obras civiles necesarias para la

preinversión, inversión y operación de la generación con FNCE, que sean

adquiridos y/o construidos, exclusivamente para ese fin.”

“La tasa anual de depreciación será no mayor de 20% como tasa global

anual.”

Capítulo 4. Desarrollo y promoción de las FNCE

A continuación se describen los puntos más relevantes para el estudio de esta tesis del

artículo 19 de la ley.

Artículo 19. Desarrollo de la energía solar

“El Gobierno Nacional a través del Ministerio de Minas y Energía, Ministerio de

Vivienda y Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible en el marco de funciones,

fomentarán el aprovechamiento del recurso solar en proyectos de urbanización

municipal o distrital, en edificaciones oficiales, en los sectores industria, residencial

y comercial.”

“El Gobierno Nacional considerará la viabilidad de desarrollar la energía solar como

fuente de autogeneración para los estratos 1, .2 Y 3 como alternativa al subsidio

existente para el consumo de electricidad de estos usuarios.”

“El Gobierno Nacional a través del Ministerio de Minas y Energía considerará

esquemas de medición para todas aquellas edificaciones oficiales o privadas,

industrias, comercios y residencias que utilicen fuentes de generación solar. El

esquema de medición contemplará la posibilidad de la medición en doble vía

(medición neta), de forma que se habilite un esquema de autogeneración para

dichas instalaciones.”

Capítulo 1 20

Capítulo 5. Desarrollo y promoción de la gestión eficiente de la energía

El objeto del plan de acción indicativo para el desarrollo PROURE (Programa de Uso

Racional y eficiente de la energía) es promocionar la eficiencia energética. A continuación

se describen los puntos más relevantes para el estudio de esta tesis del artículo 31 de la

ley.

Artículo 31. Respuesta de la demanda

“El Ministerio de Minas y Energía delegará a la CREG para que establezca

mecanismos regulatorios para incentivar la respuesta de la demanda con el ob jeto

de desplazar los consumos en un periodo punta y procurar el aplanamiento de la

curva de demanda; así como también para responder a requerimientos de

confiabilidad establecidos por el Ministerio de Minas y Energía o la CREG.”

El aporte principal de la ley 1715 es el fomento a la autogeneración de energía eléctrica y

el desarrollo de las FNCER, como parte de los objetivos nacionales de competitividad en

mercados eléctricos internacionales y la actualización del mercado eléctrico colombiano

bajo estándares internacionales. Sin embargo, aún no existe la regulación apropiada ni los

programas de ajustes que permitan la entrada de nuevas tecnologías de generación.

1.4 Conclusiones del capítulo 1

Dada la preocupación por el cambio climático y la seguridad energética, algunos

reguladores y defensores sostienen que reducir la demanda de energía es esencial para

conseguir una disminución en la contaminación del medio ambiente y un incremento en la

seguridad en el sistema de suministro de energía (Gillingham et al., 2009).

Para el año 2014, Colombia ha hecho un avance importante en la generación a partir de

FNCER y la autogeneración, no obstante, posee atrasos en la regulación de estas

tecnologías eficientes y por tanto su penetración en el mercado eléctrico colombiano ha

sido débil e ineficiente.

Capítulo 1 21

En el capítulo siguiente se realiza una revisión de los antecedentes identificados de la

autogestión de electricidad, como la gestión por el lado de la demanda y la respuesta de

la demanda.

Capítulo 2

2. Antecedentes

En este capítulo se presenta de forma general la explicación de la gestión por el lado de la

demanda. Posteriormente se explica la respuesta de la demanda, el uso racional y eficiente

de la energía y por último la definición de autogestión de electricidad. Esta discusión hace

parte de la delimitación del problema específico de investigación tratado en el Capítulo 3.

2.1 Introducción a la Gestión por el lado de la demanda

Hace 4 décadas atrás, un grupo de analistas de política energética norteamericana

llegaron a la conclusión de que era más rentable para las compañías eléctricas y sus

usuarios, invertir en sistemas de reducción del consumo eléctrico en lugar de aumentar la

capacidad instalada (Franco, 1996). Este nuevo esquema de reducción del consumo

eléctrico se le denominó Demand side Management (DSM) o Gestión por el lado de la

Demanda (de ahora en adelante GLD).

GLD es un concepto amplio que implica la gestión de todas las formas de energía desde

la demanda y los grupos que no son sólo servicios públicos eléctricos; incluidos los

proveedores de gas natural, las organizaciones gubernamentales, grupos sin ánimo de

lucro y firmas privadas (Gellings & Samotyj, 2013).

La GLD está definida como la planificación, ejecución y seguimiento de las actividades de

servicios que están diseñados para influir en el uso de la electricidad (Gelazanskas &

Gamage, 2013; Gellings & Samotyj, 2013). En sus inicios fue enfocada principalmente

hacia la eficiencia y la conservación (Spees & Lave, 2007), lo que implica animar a los

Capítulo 2 24

usuarios a consumir menos energía durante las horas pico o cambiar el uso de energía a

horas no pico para aplanar la curva de demanda (Bradley, Leach, & Torriti, 2013;

Gelazanskas & Gamage, 2013). Ahora, la GLD es cualquier programa que esté dirigido

para influenciar a los consumidores de energía: eficiencia y respuesta de la demanda

principalmente.

La Figura 2-1 ilustra una cartera de acciones que las instalaciones industriales pueden

llevar a cabo en relación con su uso de la electricidad. Para los eventos de respuesta a la

demanda, el tiempo de la notificación, la duración, la frecuencia y la cantidad de

electricidad de las operaciones de los sistemas y los tipos de estrategias de control que

pueden ser implementadas requieren que los controles posean un mayor número de

centros de manejo (Samad & Kiliccote, 2012).

Figura 2-1. Actividades de GLD, desde eficiencia energética hasta una rápida RD. (Samad & Kiliccote,

2012)

Recientemente han crecido los programas que permiten promover una mayor capacidad

de respuesta ante el precio de la electricidad y algunos autores se refieren a esto como

respuesta de la demanda (Bradley et al., 2013). A continuación se presenta una breve

descripción de la respuesta de la demanda.

Capítulo 2 25

2.2 Introducción a la Respuesta de la demanda

El enfoque tradicional del mercado eléctrico consiste en suplir toda la demanda requerida,

pero esta idea se ha transformado hacia la búsqueda de un sistema más eficiente que

mantiene las fluctuaciones de la demanda lo más pequeñas posibles (M.H. Albadi & El-

Saadany, 2008). Acorde con esta nueva tendencia, la Respuesta de la Demanda (de ahora

en adelante RD), es uno de los recursos disponibles más baratos para operar el sistema

(M.H. Albadi & El-Saadany, 2008) y jugará un papel clave para encontrar el equilibrio de la

electricidad en el futuro (Gelazanskas & Gamage, 2013).

Actualmente los consumidores no pueden reaccionar a tiempo y adecuadamente a las

señales del mercado debido a que no cuentan con toda la información que refleje el estado

de la red. Por tanto, los principales objetivos de las técnicas de RD son la reducción de la

carga máxima y la capacidad de controlar el consumo de acuerdo a la generación

(Gelazanskas & Gamage, 2013).

En este sentido, la RD son los cambios hechos por los usuarios finales en sus patrones de

consumo en respuesta a los cambios en el precio de la electricidad a través del tiempo (M

H Albadi & El-Saadany, 2007; Cappers, Goldman, & Kathan, 2010; Chao, 2010; Wang &

Chen, 2013). Igualmente, los consumidores finales pueden responder a factores como

incentivos en el precio, nuevos esquemas de tarifas, una mayor conciencia e incremento

en el sentido de la responsabilidad (EnergyUK, 2012).

Los programas de RD pueden apoyar el aumento de la demanda durante los periodos de

alta producción además de inducir la reducción de la demanda con el fin de limitar el pico

de consumo (Siano, 2014). Por tanto, la participación de los consumidores finales puede

envolver cambios activos en su comportamiento o respuestas pasivas (EnergyUK, 2012).

Los clientes que participan en la RD pueden cambiar su demanda con: (1) reducir su

consumo de energía a través de estrategias de restricción de carga, (2) mover el consumo

de energía para un período de tiempo diferente con el fin de responder a los altos precios

de la electricidad o de la baja disponibilidad para compensar el consumo de electricidad

de pico en horas de poca actividad y (3) generar energía, limitando así su dependencia de

la red principal (Gelazanskas & Gamage, 2013; Siano, 2014). Esta última acción

Capítulo 2 26

aumentaría la autonomía del usuario, descentralizaría aún más la generación y disminuiría

la carga promedio en las redes de distribución y transmisión (Gelazanskas & Gamage,

2013).

En Colombia, el desarrollo de programas de RD y GLD han sido enfocados principalmente

a los usos finales de la energía y la eficiencia energética, mediante el Uso Racional y

Eficiente de la Energía. A continuación se presenta una descripción del programa nacional

de Uso Racional y Eficiente de la Energía.

2.3 Uso Racional y Eficiente de la Energía

Desde la creación del Plan de uso racional de la energía en 1995, el gobierno colombiano

ha enfocado parte de los esfuerzos de planeación energética en modificar el consumo de

los usuarios finales.

En 2001, con la promulgación de la Ley 697, se estableció el Uso Racional y Eficiente de

la Energía (URE) como “fundamental para asegurar el abastecimiento energético pleno y

oportuno, la competitividad de la economía, la protección al consumidor y la promoción del

uso de energías no convencionales de manera sostenible con el medio ambiente y los

recursos naturales”. Para la implementación del URE se creó el Programa de Uso Racional

y Eficiente de la Energía y demás formas de Energía no Convencionales (PROURE).

La priorización y enfoque de las estrategias, subprogramas y líneas de acción del PROURE

se orientan fundamentalmente a la disminución de la intensidad energética, al

mejoramiento de la eficiencia energética de los sectores de consumo y la promoción de las

fuentes no convencionales de energía, en función de la identificación de los potenciales y

la definición de metas por ahorro energético y participación de las fuentes y tecnologías no

convencionales en la canasta energética del país (Prias, 2010).

Por medio de la resolución 180919 de 2010 del Ministerio de Minas y Energía, se acogió

el Plan de acción indicativo 2010-2015 para desarrollar el PROURE, el cual estableció

subprogramas prioritarios en los sectores: residencial, industrial, comercial, público y

servicios; transporte y otros. En la Tabla 2-1 se presenta el sector residencial con sus

respectivos programas de eficiencia energética y la prioridad establecida (Prias, 2010).

Capítulo 2 27

Dentro del sector residencial, los dos subprogramas de prioridad alta pretenden reducir el

consumo de energía eléctrica, mientras que los de prioridad media están enfocados en

energéticos como gas natural y GLP.

Tabla 2-1. Subprogramas de eficiencia energética para el sector residencial (Prias, 2010)

Sector Subprograma Prioridad

Residencial

Sustitución de bombillas incandescentes Alta

Uso eficiente de energía en equipos de refrigeración,

aire acondicionado y demás electrodomésticos

Alta

Hornillas eficientes Media

Eficiencia energética en viviendas de interés social Media

Gas licuado del petróleo (GLP) en el sector rural y en

zonas marginales

Media

En cuanto a ahorro de energía eléctrica, las metas propuestas en el plan de acción para

reducir dicho consumo corresponden a un 8.7% para el año 2015, mediante técnicas de

ahorro y eficiencia energética.

Aun con la implementación del PROURE, Colombia posee dificultades para incentivar la

sostenibilidad y eficiencia de los sistemas energéticos utilizados en el país, tanto en el

sector residencial, industrial, comercial como de transporte. Por ende, es necesaria una

reestructuración y enfoques renovados que permitan integrar las técnicas principales para

ahorrar en el consumo de electricidad y contribuir al progreso en términos de sostenibilidad.

A continuación se presenta la autogestión de electricidad.

2.4 Autogestión de la electricidad

La promoción de una participación más activa de la demanda haría a los mercados

eléctricos más eficientes y más competitivos, de ahí la importancia de desarrollar e

implementar políticas y programas que permitan reducir las emisiones de GEI asociadas

al consumo de electricidad y asegurar el abastecimiento confiable y seguro de la

electricidad en altos picos de consumo y en eventos climatológicos extremos.

Capítulo 2 28

Sin embargo, la participación activa de los usuarios finales no depende exclusivamente de

los incentivos aplicados por el operador del sistema o las señales del mercado, depende

de la importancia que representa para el consumidor final sus costumbres, creencias,

hábitos y deseos de administrar sus recursos maximizando los beneficios obtenidos. Por

tanto, se ha querido usar el término autogestión para expresar la capacidad del usuario

final de tomar decisiones autónomas en la gestión de su consumo de energía eléctrica.

Para la autogestión del consumo de electricidad se han definido tres técnicas principales

de reducción del consumo de electricidad de red: microgeneración, eficiencia energética y

conservación de electricidad. A continuación se presenta una breve descripción de las

técnicas.

2.4.1 Microgeneración eléctrica

En el sector residencial, la distinción entre oferta y demanda se ha vuelto cada más borrosa

debido a la introducción de tecnologías de generación a pequeña escala (Keirstead, 2007).

Es así como la microgeneración puede jugar un rol vital en la reducción de las emisiones

de GEI, crear oportunidades para que los usuarios finales se vuelvan más conscientes de

su consumo de energía y sus impactos; alentando así la gestión de la demanda (Keirstead,

2007), contribuyendo a una mayor competencia del mercado energético en el sector

residencial (Sauter & Watson, 2007; Watson et al., 2008) y reduciendo la brecha existente

entre la oferta y la demanda (Keirstead, 2007).

La microgeneración es definida como la producción autónoma de electricidad o calor a

nivel de construcciones individuales o pequeñas comunidades (Bergman & Eyre, 2011;

Keirstead, 2007; Praetorius, Martiskainen, Sauter, & Watson, 2012; Watson et al., 2008),

a partir de fuentes renovables o de cogeneración y con una capacidad neta de generación

definida para Reino Unido menor a los 50 kW (Bergman & Eyre, 2011; Energy saving trust,

2005; Keirstead, 2007).

Por estas características, la microgeneración es una tecnología que, a partir de la

implementación de sistemas de producción de energía distribuidos y descentralizados,

aporta considerablemente a la diversificación y seguridad del abastecimiento de energía,

Capítulo 2 29

además de incrementar la eficiencia del sistema y reducir las emisiones de diversos gases

contaminantes (Faber et al., 2010).

A continuación, en la Figura 2-2, se presentan las principales tecnologías de la

microgeneración. A futuro se pueden incluir tecnologías que no están actualmente

disponibles en gran número en escalas pequeñas como las celdas de combustible

(baterías) (Bergman & Eyre, 2011).

Figura 2-2. Tecnologías de microgeneración de electricidad. (Bergman & Eyre, 2011; Praetorius et al.,

2012)

Entre las tecnologías mencionadas, las celdas fotovoltaicas harán parte del análisis

realizado en esta tesis y por tanto se presenta una pequeña descripción de la tecnología.

El recurso eólico no fue tomado en cuenta debido a la variabilidad e intermitencia del

mismo dentro del territorio colombiano, lo cual lleva a que a pequeña escala sea menos

viable que a gran escala como el parque eólico Jepirachi.

La difusión de las nuevas tecnologías de microgeneración, como los paneles solares, es

generalmente lenta debido a los conflictos entre los costos y los beneficios ambientales.

En el sector residencial, donde los consumidores generan su propia electricidad a pequeña

escala, las ventajas ambientales de las celdas fotovoltaicas son sustanciales sobre las

tecnologías convencionales a pesar de los altos costos (Islam & Meade, 2013).

Capítulo 2 30

La generación fotovoltaica (FV) de energía se hace a partir del uso de paneles solares por

medio del efecto fotovoltaico, en el cual se produce corriente eléctrica directa a través de

la radiación solar, es decir. Dicho proceso de generación se da básicamente en dos pasos;

el primer paso corresponde a la absorción de la luz. Segundo, la luz es separada por la

estructura electrónica de la celda solar: los electrones van a la terminal negativa y los

huecos a la positiva, generando corriente eléctrica o fotocorriente.

La generación de electricidad a partir de paneles fotovoltaicos tiene como ventajas su

tecnología modular compuesta por sistemas expandibles (generadores fotovoltaicos

constituidos por un arreglo en serie-paralelo de paneles solares), una vida útil prolongada

(los fabricantes garantizan vida útil de al menos 20 años), un sistema de operación

silencioso y libre de emisiones de gases de efecto invernadero durante su operación.

La energía generada a partir paneles solares tiene distintas aplicaciones, una de ellas es

proporcionar electricidad a zonas aisladas o con problemas de abastecimiento (sistemas

fotovoltaicos autónomos SFVA) y los sistemas conectados a la red eléctrica de distribución

(sistemas fotovoltaicos interconectados SFVIR).

Los generadores fotovoltaicos están compuestos por módulos o paneles solares, regulador

de carga y banco de baterías (para los SFVA), inversor y sistema de protecciones (este

último no es tan común). Cada uno de estos elementos será explicado en detalle a

continuación.

Celdas fotovoltaicas

Las celdas fotovoltaicas captan la radiación solar por medio de las células

fotovoltaicas y la convierten en corriente continua (dc) (del Sol & Cabrera

Fernández, 2008). Las celdas solares están construidas de una gran variedad de

materiales semiconductores. El material empleado ampliamente en el sector es el

silicio, el cual representa aproximadamente el 90% de la producción mundial del

mercado fotovoltaico. La tecnología de silicio o de primera generación es la que

mayores avances ha logrado y actualmente ha obtenido mayor posicionamiento en

el mercado gracias a las altas eficiencias de conversión que han alcanzado

(cercanas al 25% para el silicio monocristalino y del 20% para el silicio policristalino

(Green, Emery, Hishikawa, Warta, & Dunlop, 2013).

Capítulo 2 31

Seguido de esta tecnología se encuentra la tecnología de película delgada o

tecnología de segunda generación, cuya eficiencia de conversión es de alrededor

del 20% (Green et al., 2013). Actualmente se encuentran también en estudio las

celdas orgánicas cuyo costo de fabricación es mucho menor comparado con las

otras tecnologías, pero su eficiencia de conversión está cerca del 8% (Green et al.,

2013).

La Figura 2-3 muestra cómo ha sido el avance en cuanto a las eficiencias logradas

de cada tipo de celda en el período desde 1975 con proyección a 2015 según

National Renewable Energy Laboratory (NREL, 2013).

Figura 2-3. Eficiencia por tipo de celda fotovoltaica (NREL, 2013).

Regulador de carga

Este dispositivo se encarga de controlar los límites de carga y descarga de las

baterías. Su fin principal es evitarle daños al sistema y asegurar que éste trabaje

siempre a su máxima eficiencia (del Sol & Cabrera Fernández, 2008).

Inversor de corriente

Convierte la corriente directa (dc) entregada por los paneles fotovoltaicos a

corriente alterna (ac) para los requerimientos eléctricos de la demanda (del Sol &

Cabrera Fernández, 2008; Mesa, Mejia, & Isaza, 2009).

Baterías

Son los acumuladores de energía. Se encargan de proveer potencia mientras haya

ausencia de luz y no se cuente con soporte de otra fuente, y de atenuar las

variaciones de energía. Suelen emplearse las baterías de ciclo profundo ya que

están diseñados para descargarse lentamente por varias horas y durar días sin ser

completamente cargados, sin que ello afecte su vida útil (del Sol & Cabrera

Fernández, 2008). Las baterías, son especialmente importantes en las zonas

aisladas y para sistemas autónomos donde no se cuente con soporte de otra fuente

de energía (Mesa et al., 2009).

La tendencia global de costos por vatio de los paneles fotovoltaicos fabricados con

tecnología de silicio depende de la capacidad de producción (Luque & Hegedus, 2003) y

de la capacidad acumulada instalada a nivel mundial (Ogawa, 2003). La trayectoria de la

tecnología ha mostrado que la capacidad acumulada de los sistemas fotovoltaicos se

duplica en promedio cada dos años y cada vez que este incremento en la capacidad

acumulada llega a ser diez veces el inicial, el costo de disminuye en un 50% (Partain &

Fraas, 2010).

Colombia carece de una definición técnica de microgeneración que precise y abarque las

diferentes características que la componen, es fundamental desarrollar un concepto amplio

que sea contemplado y admitido en la regulación energética colombiana para futuros

procesos de incursión en el mercado.

2.4.2 Eficiencia energética

La eficiencia energética ha sido un término ampliamente usado (Oikonomou, Becchis,

Steg, & Russolillo, 2009; Sorrell, Alexandra, & Nye, 2011) y estudiado desde hace varias

Capítulo 2 34

décadas (Lopes, Antunes, & Martins, 2012); y consigo ha tenido diferentes definiciones,

entre ellas: (1) se refiere a la adopción de una determinada tecnología que reduce el

consumo total de energía sin necesidad de cambiar el comportamiento (Gyberg & Palm,

2009; Oikonomou et al., 2009), (2) es la reducción de la energía final consumida, mientras

se logra el máximo de energía posible en servicios (la eficiencia energética no se logra

sólo con un cambio de tecnología sino también por la forma en la se usa) (Daim, Oliver, &

Kim, 2013; Lopes et al., 2012) y (3) es definida típicamente como los servicios de energía

proporcionados por unidad de energía (Gillingham et al., 2009), algo es más eficiente si

presta más servicios por la misma cantidad de energía consumida o el mismo servicio por

una menor cantidad de energía (IEA, 2013).

Como parte del estudio que abarca esta tesis, se considera a la eficiencia como la adopción

de una determinada tecnología que reduce el consumo total de energía, es decir una

sustitución de equipos que implican mejoras en el desempeño y ahorros en el consumo,

sin representar un cambio en el estilo de vida de los consumidores (Gyberg & Palm, 2009).

Esta técnica es eficaz y rentable para lograr un futuro energético sostenible, debido a que

sus mejoras pueden reducir la necesidad de inversión en infraestructura energética,

aumentar la competitividad, mejorar el bienestar de los consumidores y reducir las facturas

de energía (IEA, 2013).

Dentro de la planeación energética mundial, el incremento de la eficiencia ha sido

considerado el mejor método para obtener algunos de los objetivos más importantes en la

reducción de las emisiones de GEI y la reducción del consumo de energía (Cagno, Worrell,

Trianni, & Pugliese, 2013; Lopes et al., 2012; Oikonomou et al., 2009). Desde principios de

1970 existe una brecha entre el potencial rentable del mejoramiento de la eficiencia

energética y su implementación (Cagno et al., 2013; Yang, 2013). Sin embargo, los niveles

globales de eficiencia energética han sido mejorados en los últimos años; entre los años

1990 y 2005 todos los países OECD redujeron los factores de consumo de energía final a

través de fuertes mejoramientos en todos los sectores de la economía (Lopes et al., 2012).

Un alto porcentaje del consumo de energía en los hogares está asociado con el uso de

electrodomésticos (Wijaya & Tezuka, 2013). En Colombia, en el sector residencial el 30%

Capítulo 2 35

del consumo de energía eléctrica es debido al uso de diferentes aparatos eléctricos, los

cuales algunos son presentados en la Tabla 2-2.

La eficiencia al no representar un cambio en el estilo de vida de los consumidores sino un

cambio de equipos le da a los dueños de casa una manera de asumir la responsabilidad

de los “efectos secundarios” relacionados con la adquisición de más y más artículos,

traducido, a menudo, en un aumento de la demanda de electricidad.

Tabla 2-2. Porcentaje de hogares por bienes que posee según Encuesta Nacional de Calidad de Vida

(ECV) en Colombia (Ríos, 2013).

Porcentaje de hogares que poseen el bien

(%)

Tiempo de vida útil (años)

Electrodoméstico ECV

2003

ECV

2008

ECV

2010

ECV

2011

ECV

2012

Colombia Europa

Televisor 76,7 88,5 90,4 91,3 91 5-15 10

Nevera o refrigerador 66,9 73,3 75,5 77 78,7 15-25 11

Equipo de sonido 43,8 50,2 49,5 50,8 47,9 4-10 9

Lavadora 24,9 40,1 45,5 48,9 51,8 10-18 7

Reproductor de video 2,2 47,1 45,3 47 44,4 4-10 7

Computador 11,2 22,8 29,6 33,9 38,5

Horno eléctrico 19,1 22,4 21,7 23,8 23,5

Horno microondas 7,3 14,5 15,9 18 -

Aspiradora 8,2 7,1 6,7 7 -

Es necesario diferenciar entre la reducción del consumo de energía que permite la

eficiencia y la reducción obtenida por los hábitos de conservación. La conservación puede

o no ser asociada a un incremento en la eficiencia definida como una reducción en la

cantidad total de energía consumida, dependiendo de cómo cambian los servicios de

energía (Gillingham et al., 2009). A continuación se presenta una breve introducción a la

conservación de energía eléctrica.

2.4.3 Conservación de energía eléctrica

Para reducir los problemas causados por el incremento en los niveles de uso de energía

proveniente de fuentes fósiles, se ha asumido que los consumidores finales deben cambiar

su comportamiento (Steg, 2008) frente al uso de la energía. Mejorar los hábitos de

Capítulo 2 36

consumo mediante la reducción del uso de servicios de energía hace que los consumidores

finales aporten principalmente a la conservación del medio ambiente.

La conservación de la energía es una técnica que permite disminuir el consumo de energía

(Daim et al., 2013; Demirel, 2012; Gillingham et al., 2009; Oikonomou et al., 2009) e implica

un cambio en el comportamiento de los consumidores (Oikonomou et al., 2009). La

conservación se refiere a los cambios en el comportamiento del consumidor que reducen

la cantidad de electricidad que se consume, usando la tecnología que ya están en el lugar

(Mallinson, 2013). Los ejemplos incluyen apagar las luces y desconectar los aparatos

mientras no estén en uso, ajustar los termostatos en el verano, y el cambio de los procesos

de negocio en una oficina (Mallinson, 2013). Este comportamiento conservacionista y los

estilos de vida del consumidor están estrechamente relacionados con el concepto de uso

racional de la energía (Oikonomou et al., 2009).

Este concepto de uso racional de la energía tiene dos vertientes que discuten el enfoque

del término. La primera corresponde a una mirada económica en la que se ve a los

individuos como racionales en la búsqueda de optimización de los recursos (Sanstad and

Howarth 1994) y por tanto el uso de la energía debe ser optimizado de acuerdo con la

función de utilidad. La segunda corriente discierne respecto a la racionalidad de los

individuos en su comportamiento y por tanto en las decisiones que toman, pues los

individuos poseen limitaciones de tiempo e información dentro del proceso de toma de

decisiones (Dyner & Franco, 2004; Sanstad & Howarth, 1994).

El concepto de conservación implica un aspecto más moral de la conducta en lugar de uno

estrictamente económico (Oikonomou et al., 2009), por lo que la definición de uso racional

de la energía queda corta, ya que se requiere un esfuerzo desde el lado de los usuarios

finales para conservar energía, asociado con un estilo de vida ahorrativo que incluye una

forma de regulación o de cambios espontáneos en las preferencias de los consumidores

que resultan en cambios de comportamiento (Oikonomou et al., 2009).

Dentro de los muchos factores que influencian a los consumidores residenciales para

conservar energía, se encuentran: (1) necesidades individuales de ser consciente de las

posibles formas de reducir su consumo de energía, (2) la necesidad de estar motivados

Capítulo 2 37

hacia la conservación y (3) la disponibilidad de adoptar el comportamiento de conservación

de energía.

Ha sido ampliamente reconocido que efectuar la conservación de energía en el hogar

puede ser difícil, debido a que el nivel de consumo puede variar de acuerdo con el

comportamiento de los hogares (Kua & Wong, 2012). Pero, la conservación de la

electricidad es generalmente menos costosa que la generación, pues cuesta menos evitar

el uso de un kWh de electricidad de lo que cuesta producir un kWh adicional de electricidad

(Mallinson, 2013).

2.5 Conclusiones del capítulo 2

La creación de programas que garanticen la seguridad del suministro eléctrico han sido

desarrollados ampliamente desde la perspectiva del operador del sistema, ahora bien, este

concepto de suplir la demanda en su totalidad ha sido revolucionado desde la creación de

la GLD, pasando por la RD, hasta lo que los autores han denominado Autogestión de

Electricidad que permite desarrollar actividades y actitudes para reducir o suprimir los

consumos de electricidad y modificar los patrones de consumo.

Como se evidenció en el capítulo 1 con la explicación de la Ley 1715 y en este capítulo

con la descripción del plan de acción del PROURE, Colombia posee falencias frente a las

definiciones técnicas y la regulación que permita la penetración de sistemas eficientes y

sistemas de generación autónoma basados en FNCER.

Capítulo 3

3. Revisión de políticas de autogestión de la

electricidad y su implementación en

Colombia

La política energética es una estrategia en la que el gobierno decide hacer frente a los

problemas de desarrollo de la industria energética para sostener su crecimiento;

incluyendo la producción de energía, distribución y consumo (Solangi, Islam, Saidur,

Rahim, & Fayaz, 2011). Los atributos de la política energética pueden ser la legislación,

los tratados internacionales y los incentivos a la inversión. (Solangi et al., 2011)

Estas políticas han sido tradicionalmente dirigidas hacia la oferta. No obstante, esa

preocupación de “predecir y proveer” que ha guiado históricamente muchas de las

decisiones de la política energética ha cambiado, debido a las preocupaciones adicionales

tales como la protección del medio ambiente y la escasez de combustibles (Keirstead,

2007).

El propósito de este capítulo es presentar la revisión de literatura de las políticas de

microgeneración, eficiencia energética y conservación de energía que se han planteado

en el mundo para el sector residencial y las barreras existentes en el mercado.

Posteriormente, se presenta cómo se han modelado las políticas. Finalmente se presenta

la delimitación del problema de investigación, los objetivos planteados y el alcance de la

investigación.

Capítulo 3 40

3.1 Barreras de entrada y Políticas implementadas para la

microgeneración

Mundialmente los gobiernos deben prestar ayudas y apoyos financieros para permitir que

la microgeneración sea una solución sostenible en el tiempo y competitiva respecto a otras

tecnologías verdes. Los incentivos financieros como reducción de impuestos, subsidios y

duplicación del precio de la energía de red; son factores importantes que permiten restringir

las barreras de entrada de la microgeneración en el mercado eléctrico y por tanto se

promueve una mayor difusión entre los hogares (Sardianou & Genoudi, 2013).

Las principales barreras de entrada de la microgeneración se relacionan en la Tabla 3-1.

Entre ellas, las barreras financieras, principalmente los costos de capital, son las más

importantes para la instalación de la tecnología, debido a que los costos asociados son

demasiado altos para la mayoría de los adoptadores potenciales (Balcombe, Rigby, &

Azapagic, 2013)

Tabla 3-1 Barreras de entrada para la microgeneración. (Balcombe et al., 2013; Bergman &

Eyre, 2011; Timilsina, Kurdgelashvili, & Narbel, 2012)

Barreras de entrada para la

microgeneración

Financieras

Regulatorias y Legales

Tecnológicas

Información

Mercado

Los consumidores se diferencian de acuerdo a la forma en la que perciben los productos

y esta percepción es afectada por las tendencias socio – económicas y demográficas, las

cuales influyen en las decisiones de compra de los individuos (Faiers, Neame, & Cook,

2007).

Varios estudios han mostrado que los consumidores residenciales no solo evalúan las

características de las tecnologías sino también las influencias psicológicas, sociales y

ambientales, donde el comportamiento de los consumidores ha sido considerado el foco

principal en la decisión de compra (Islam, 2014).

Capítulo 3 41

De acuerdo a la identificación de las barreras de entrada de la microgeneración y estos

estudios mencionados, se observó que la decisión de compra de las tecnologías de

microgeneración se basa en un análisis costo-beneficio y la influencia de aspectos

sicológicos, sociales y ambientales (Claudy, Michelsen, & O’Driscoll, 2011; Claudy,

Michelsen, O’Driscoll, & Mullen, 2010; Sardianou & Genoudi, 2013) . En la Figura 3-1 se

muestra un acercamiento a la decisión de compra de la tecnología de microgeneración.

Figura 3-1. Decisión de compra de la tecnología de microgeneración (Claudy et al., 2011, 2010; Islam,

2014; Sardianou & Genoudi, 2013).

Este análisis costo-beneficio que hacen los usuarios finales encierra aspectos como:

comparación de tarifas, disponibilidad y viabilidad tecnológica, ahorros percibidos,

inversión inicial y periodos de retorno a la inversión, principalmente.

Para disminuir las barreras de entrada y potenciar los factores que influencian la decisión

de compra de los consumidores residenciales, los estados se preguntan cómo acelerar la

difusión de las tecnologías ambientalmente amigables, pero que generalmente no son

competitivas respecto al costo (Islam, 2014). Es así como los sistemas de incentivos son

necesarios con el fin de crear las condiciones para la competencia entre las tecnologías

establecidas y la microgeneración, convirtiendo dichas tecnologías atractivas para la

inversión (Costa, Matos, & Peças Lopes, 2008).

Como una tecnología emergente, la microgeneración aún no ha alcanzado su madurez en

el rendimiento óptimo consecuente en términos de costo y fiabilidad (Costa et al., 2008).

Japón, Alemania, Estados Unidos y Reino Unido han establecido políticas para la difusión

y el uso de la microgeneración, la estimulación a la I&D y el desarrollo de industrias

intensivas y extensivas para, gradualmente, mejorar el desempeño a través de las curvas

de aprendizaje a partir del “aprender haciendo” (Costa et al., 2008).

Capítulo 3 42

Para asegurar el progreso en la curva de aprendizaje, se requiere garantizar que esas

tecnologías serán adoptadas más allá de los pequeños nichos de mercado y para lograrlo

los principales mecanismos de incentivos (en la Unión Europea) son esquemas de “feed-

in law” y sistemas de cuotas (Costa et al., 2008; Islam, 2014).

Los “feed-in law” están dirigidos en dos partes: (1) el operador de la red está obligado a

comprar toda la energía renovable generada y (2) esquemas de precio (Islam, 2014). El

modelo “Feed-in” ha sido bastante usado como una herramienta de promoción en Austria,

Francia, Alemania, Grecia, Luxemburgo, Portugal y España (Islam, 2014). Estados Unidos

fomenta la generación con renovables a partir de créditos fiscales y la depreciación

acelerada de los bienes (Islam, 2014).

A continuación, en la Tabla 3-2 se presenta un resumen de las políticas de

microgeneración que han sido aplicadas a nivel global, el país que las ha implementado,

el autor y el año de la información.

Tabla 3-2 resumen de las políticas de microgeneración. Elaboración propia

País(es) o

región Política(s) microgeneración implementadas Autor(es) del artículo

Estados Unidos

Formación de incentivos

Créditos fiscales

Targets

Gran capacidad instalada

Depreciación acelerada

Feed–in tariff

(Allen et al., 2008;

Solangi et al., 2011)

Canadá

Incentivos gubernamentales para las

tecnologías fotovoltaicas

Feed-in tariff: diseñado para capacidades

menores a 10kW.

(Islam & Meade,

2013)

Capítulo 3 43

Subsidios: el Gobierno canadiense busca

mejorar la adaptación de los procesos de

manufactura en el sector con políticas de

impuestos.

Reino Unido

Soporte I&D

Subsidio a la tecnología

Desarrollo del mercado: feed in tariff, subastas

especializadas, créditos fiscales, depreciación

acelerada y creación de nichos de mercado.

Políticas de competencia

Low Carbon Buildings Programme (LCBP)

Carbon Emissions Reductions Target (CERT)

Community Energy Saving Programme

(CESP).

(Allen et al., 2008;

Balcombe et al., 2013;

Bergman & Eyre,

2011; Praetorius et al.,

2012)

Dinamarca y

España Feed in tariff (Allen et al., 2008)

Alemania

Esquemas de precios: Feed in tariff

Venta excedentes

I&D

(Allen et al., 2008;

Praetorius et al.,

2012)

Colombia

Aunque aún no está regulado se creó la ley 1715

que permitirá:

Venta créditos

Créditos de energía

Entrega excedentes

(Congreso, 2014)

Unión Europea Feed-in Laws: Obligaciones de compra de los

sobrantes y esquemas de precio (feed-in tariff). (Islam, 2014)

Sea cual sea el mecanismo de incentivos utilizado, éste debe ser simple, efectivo, costo-

eficiente, estable y fácil de implementar (Costa et al., 2008). La fuente de financiación de

los incentivos puede ser una combinación de las contribuciones financieras de las

Capítulo 3 44

diferentes entidades a saber: los operadores de redes, los generadores, los ingresos

fiscales, las tasas por contaminación, etc (Costa et al., 2008).

En Colombia aún no se han implementado políticas que permitan incentivar la difusión de

las tecnologías de microgeneración y reducir las barreras que posee; y por tanto, no se

poseen estudios que analicen la difusión de la microgeneración en el sector residencial

urbano y las políticas que la incentiven.

Por este motivo, dentro de esta tesis se consideran cuáles políticas enfocadas a la

microgeneración se pueden implementar para incentivar a los consumidores residenciales

adoptar esta tecnología de generación autónoma para suplir sus necesidades, parciales o

totales, de electricidad y contribuir con los objetivos estatales.

3.2 Barreras de entrada y Políticas implementadas en la

eficiencia energética

La implementación de políticas ambientales y la adherencia a estándares internacionales

llevan a que cada vez se desarrollen e implementen tecnologías que buscan disminuir las

emisiones contaminantes al medio. El desarrollo de prototipos cada día más eficientes lleva

a un mejor aprovechamiento de los recursos naturales y de su explotación.

La eficiencia energética, como se explicó en el capítulo 2, es una tecnología que permite

reducir los GEI debido a la disminución en el consumo de energía y mejorar la seguridad

del sistema. Sin embargo, existen barreras que impiden la implementación y la promoción

del uso de sistemas más eficientes (Y. Zhang & Wang, 2013), formando una diferencia

entre los niveles actuales y los deseados de eficiencia (IEA, 2007). Al respecto se han

identificado las principales barreras de entrada, en la Tabla 3-3 se muestran dichas

barreras identificadas para las tecnologías eficientes.

Capítulo 3 45

Tabla 3-3. Barreras de entrada para las tecnologías eficientes

Tipos de barreras Referencia

Financieras (Acceso capital y largos periodos de retorno a la inversión)

Tecnológicas

Sociales

Información imperfecta

(Cagno et al., 2013; Sorrell et al., 2011)

Legales

Financieras

Sociales

De Mercado

(Y. Zhang & Wang, 2013)

Información imperfecta

Costos ocultos

Riesgo e incertidumbre

Limitado acceso a capital

Incentivos divididos

Racionalidad limitada

(Fleiter, Worrell, & Eichhammer, 2011)

(Schleich, 2009)

Barreras de información (Kounetas, Skuras, & Tsekouras, 2011)

Barreras institucionales

Barreras de Mercado

Barreras técnicas y de conocimiento

(PNUD, 2005)

La decisión de compra de las tecnologías eficientes se basa en un análisis costo-beneficio

hecho por los consumidores, la influencia de la disponibilidad del artículo y la conciencia

ambiental, entre otros (Gadenne, Sharma, Kerr, & Smith, 2011). En la Figura 3-2 se

muestra un acercamiento a la decisión de compra de las tecnologías eficientes.

Figura 3-2. Decisión de compra de las tecnologías eficientes (Gadenne et al., 2011).

Capítulo 3 46

Para disminuir las barreras y mejorar las probabilidades de compra de una tecnología

eficiente se utilizan políticas fiscales y regulatorias, dirigidas hacia sectores específicos de

la economía como la industria, el transporte, el comercio y el sector residencial; según los

objetivos estatales. La sustitución de electrodomésticos antiguos por unos nuevos que

sean energéticamente eficientes es considerada una de las mejores estrategias para

disminuir el consumo de los hogares (Galarraga, Heres, & Gonzalez-Eguino, 2011). En la

Tabla 3-4 se presenta un resumen de las políticas de eficiencia energética orientadas al

sector residencial que han sido aplicadas a nivel global.

Tabla 3-4. Resumen de políticas de eficiencia energética del sector residencial a nivel mundial. (Ríos,

2013)

País(es) o

región

Política(s) de eficiencia energética

implementadas Autor(es) del artículo

Estados Unidos

Estándares en los electrodomésticos

Programas de incentivos financieros

Programas de información sobre potenciales

ahorros en inversión de electrodomésticos

eficientes

Programas para el manejo de la energía en el

sector gubernamental.

(Gillingham, Newell, &

Palmer, 2006)

Canadá,

Dinamarca,

Suecia, Suiza,

Estados Unidos

Instrumentos que guíen a los consumidores en

la elección de electrodomésticos más eficientes

a partir de una mejor información y un interés

económico. Por ejemplo el etiquetado

obligatorio o voluntario, la calidad de la

etiqueta, reducción de impuestos, descuentos a

la inversión inicial.

Instrumentos para promover nuevos patrones

de uso de los electrodomésticos. Por ejemplo,

programas educativos, eliminación de

impuestos a la electricidad.

(Varone & Aebischer,

2001)

Capítulo 3 47

Instrumentos para desarrollar

electrodomésticos cada vez más eficientes. Por

ejemplo soporte financiero en investigación y

desarrollo privado.

Japón Subsidios en la adquisición de electrodomésticos

eficientes

(Ashina & Nakata,

2008)

Unión Europea

Estandarización y etiquetado informativo en

electrodomésticos como refrigeradores,

lavadoras, lavavajillas, hornos, calentadores de

agua, aire acondicionado e iluminación.

Estándares de desempeño (eco-diseño) en

electrodomésticos como refrigeradores,

lavadores, lavavajillas, hornos, calentadores de

agua y de aires, aire acondicionado, televisores

e iluminación.

Reducción de impuestos, descuentos en el

precio inicial de neveras, lavadoras, secadoras

y lavavajillas.

(Bertoldi, Hirl, &

Labanca, 2012)

Tailandia,

Estados

Unidos,

Dinamarca,

India, Nueva

Zelanda y

Reino Unido

Estándares y etiquetado eficiente en

electrodomésticos del hogar

Campañas de promoción de medidas de

eficiencia energética por medios masivos de

información.

Subsidios económicos, préstamos para la

inversión en electrodomésticos eficientes,

incentivos en los impuestos.

(Oliver, Lew,

Redlinger, &

Prijyanonda, 2001)

China

Estándares obligatorios y etiquetado energético

en los siguientes electrodomésticos:

refrigeradores, aire acondicionado, lavadoras,

planchas, televisores, arroceras eléctricas,

radios y ventiladores.

(Zhou, Levine, &

Price, 2010)

Capítulo 3 48

Impuesto al consumo de electricidad, créditos

para la compra de electrodomésticos eficientes.

Estados Unidos

(estados de

New York,

Indiana y

Wisconsin)

Sustitución de electrodomésticos actuales

(refrigeradores) por otros más eficientes.

(Kim, Keoleian, &

Horie, 2006)

España Sustitución de electrodomésticos antiguos por otros

más eficientes

(Galarraga et al.,

2011)

China

Subsidios para la adquisición de electrodomésticos

energéticamente eficientes y que utilicen energías

renovables como los calentadores solares de agua.

(Lo, 2014)

Ghana

Mejora de la eficiencia energética de los

electrodomésticos residenciales a partir de

estándares y etiquetado.

(Van Buskirk, Ben

Hagan, Ofosu

Ahenkorah, & McNeil,

2007)

En Colombia se implementó el Programa de Uso Racional y Eficiente de la Energía y

demás formas de Energía no Convencionales (PROURE) mencionado en el capítulo 2,

para incentivar la eficiencia energética en el sector residencial y principalmente la

sustitución de electrodomésticos antiguos por otros con tecnología eficiente. Sin embargo,

la brecha existente entre el potencial y la eficiencia del país es considerable amplia, debido

a las barreras de entrada que posee la eficiencia para su principal estrategia (sustitución

de equipos), pues representa un alto costo de inversión.

3.3 Barreras de entrada y Políticas implementadas para la

conservación de electricidad

Algunas investigaciones indican que los individuos toman acciones para ahorrar energía

debido a la necesidad de ahorrar dinero (Ritchie & Mcdougall, 2014). Ahora bien, como se

hizo referencia en el capítulo 2, la conservación de energía eléctrica corresponde a

cambios en el comportamiento, hábitos y costumbres de los consumidores; más que a

Capítulo 3 49

cambios de tecnologías. Por ende, la decisión de conservar energía se da más por

convicción y menos influencias externas. En la Figura 3-3 se muestra un esquema que

representa la decisión de conservar energía, basada en hábitos de consumo, el estilo de

vida de los consumidores y los aspectos morales de la conducta.

Figura 3-3. Decisión de conservación de la energía (Oikonomou et al., 2009)

Debido a que a conservación son cambios en el estilo de vida, las barreras están ligadas

a aspectos psicológicos y sociales, siendo un poco más abstractas que las explicadas en

microgeneración y eficiencia.

En la Tabla 3-5 se presentan las principales barreras identificadas para la conservación de

energía eléctrica.

Tabla 3-5. Barreras para la conservación de electricidad

Tipos de barreras Referencia

Conocimiento

Motivación

Capacidad para implementar

(Steg, 2008)

Barreras de inercia y

costumbres

Barreras de eficiencia: vacíos de

conocimiento

Barreras de mantenimiento

(Ritchie & Mcdougall, 2014)

Como un medio para disminuir las barreras de entrada, los gobiernos han desarrollado

políticas orientadas hacia la conservación y creación de conciencia sobre el consumo de

energía eléctrica y sus implicaciones ambientales. Los programas más frecuentes

Capítulo 3 50

orientados hacia la educación de cómo ahorrar energía y el aumento de las motivaciones

para hacerlo se presentan en la Tabla 3-6.

Tabla 3-6. Resumen de políticas de conservación a nivel mundial

País(es) o

región Política(s) microgeneración implementadas Autor(es) del artículo

Singapur Eco-living: potenciales cambios en el

comportamiento y campañas de educación.

(Islam & Meade,

2013)

Ontario,

Canadá Programas de gestión de la demanda (Mallinson, 2013)

Estados Unidos

Programas de gestión de la demanda y

respuesta de la demanda.

Energy Policy and Conservation Act

Reino Unido Campañas de ahorro energético (Mehmood Mirza et

al., 2014)

Japón Ley de conservación (Mehmood Mirza et

al., 2014)

Colombia

Aunque aún no está regulado se creó la ley 1715

que permitirá:

Venta créditos

Créditos de energía

Entrega excedentes

(Congreso, 2014)

En general

Información: conocimiento de los consumos,

campañas de publicidad.

Incentivos

Desincentivos: penalizaciones por consumos

durante periodos pico.

Restricciones

Estándares

(Ritchie & Mcdougall,

2014)

Capítulo 3 51

En muchos países las políticas implementadas para la eficiencia y la microgeneración son

consideradas políticas de conservación pues reducen el consumo de electricidad de la red,

por ende, en algunos casos se pierde de vista cuales programas van dirigidos

específicamente hacia la conservación. Colombia, particularmente, hace uso del PROURE

para incentivar el uso racional de la energía y disminuir el consumo de electricidad a partir

de prácticas de ahorro, al tener ese programa en conjunto con la eficiencia se hace difícil

distinguir entre ambos objetivos, y como consecuencia la conservación ha perdido fuerza

y aplicación.

3.4 Delimitación del problema

Los desarrollos industriales en la sociedad moderna, en particular el uso excesivo de

fuentes de energía convencionales, han sido la principal causa de las crisis energéticas,

los problemas de polución en el medio ambiente y los gases de efecto invernadero (Zhao,

Mazhari, Celik, & Son, 2011). Sin embargo, una forma efectiva de combatir los problemas

ambientales y el desabastecimiento energético es con el uso de energía proveniente de

fuentes renovables, el desarrollo de tecnologías limpias y prácticas de ahorro de energía.

Una solución para que se disminuya el monto a pagar en las facturas de los usuarios

finales, reducir la demanda de electricidad de la red y promover el uso eficiente de los

recursos y con ello aportar a la batalla contra las emisiones de GEI es la participación

activa de los consumidores finales de electricidad.

Con la capacidad de generar electricidad y venderla a la red, las familias ya no se limitan

a ser receptores pasivos de la electricidad (Keirstead, 2007), los hogares pueden participar

activamente en la dinámica de la producción y el consumo de electricidad.

Desde los años 80´s en Colombia, en intentos para que los usuarios residenciales usen de

mejor forma la electricidad, se creó el “Uso Racional” y la eficiencia energética en algunos

programas, pero sólo en 2001 se creó la ley 697 en la que definió el Uso Racional y

Eficiente de la Energía como “el aprovechamiento óptimo de la energía en todas y cada

una de las cadenas energéticas…” (Ministerio de Minas y Energía, 2001) y la eficiencia

energética “como la relación entre la energía aprovechada y la total utilizada en cualquier

proceso de la cadena energética…” (Ministerio de Minas y Energía, 2001). Sin embargo,

Capítulo 3 52

estos intentos no han sido acogidos de manera generalizada por los usuarios finales. La

ausencia de políticas fuertes y eficaces y la falta de información oportuna y precisa de los

consumos de electricidad dificultan la familiarización de los usuarios finales con su

capacidad de gestionar su propio consumo de electricidad.

En estudios anteriores se ha modelado el mercado eléctrico (oferta y demanda) y la

influencia de políticas para incentivar la eficiencia energética y la conservación de la

energía (uso racional y eficiente de la energía). Sin embargo, un estudio conjunto, que

integre la participación de la demanda, tomando las tres acciones principales que puede

realizar el usuario final para gestionar su propio consumo de electricidad (microgeneración,

eficiencia y conservación), es requerido para entender plenamente el efecto en la demanda

de electricidad total y residencial de Colombia.

Por tanto, aún se desconoce cómo podría promoverse el desarrollo de la autogestión

eléctrica en el sector residencial urbano de Colombia, de ahí, la importancia de estudios

que analicen y clasifiquen adecuadamente los principales factores que afectan e incentivan

a los usuarios a ser activos en su demanda de electricidad. Comprender y operar estos

factores dentro de las poblaciones de modo que permita expandir o acelerar la penetración

de la autogestión de electricidad en Colombia.

A continuación se presenta una pequeña revisión de los modelos de simulación utilizados

para la autogestión de electricidad.

3.4.1 Revisión de modelos de simulación de la autogestión de electricidad

A continuación (Tabla 3-7) se presentan estudios realizados donde se aplican diferentes

métodos para simular políticas de microgeneración y eficiencia energética en el sector

residencial.

Tabla 3-7. Modelos de microgeneración utilizando simulación

Título Método de simulación

Objetivo de la investigación Autor(es)

Capítulo 3 53

Modelling UK domestic energy and carbon emissions: an agent-based approach

Agentes Establecer una agenda para repensar los modelos bottom-up de energía doméstica y de carbono del Reino Unido; y presentar una versión preliminar de simulación basada en agentes que tiene el potencial para hacer frente a los desafíos actuales.

(Natarajan, Padget, & Elliott, 2011)

An Agent Based Simulation of Smart Metering Technology Adoption

Agentes Proporcionar un estudio exploratorio y predictivo del futuro de la tecnología de medición inteligente en el consumo de electricidad del Reino Unido; y desarrollar un marco de sistema multi-agente eficaz sobre con base en las teorías de comportamiento clásicas para estudiar todos los fenómenos complejos en el mercado de consumo de energía.

(T. Zhang & Nuttall, 2007)

Household level innovation diffusion model of photo-voltaic (PV) solar cells from stated preference data

Selección discreta

Su objetivo es estudiar la vinculación de dos incertidumbres críticas de la nueva tecnología: (1) si los hogares prefieren los atributos de la nueva tecnología y cómo estas preferencias varían según los segmentos de mercado? y (2) cuando se van a adoptar (en su caso).

(Islam, 2014)

Hybrid agent-based simulation for policy evaluation of solar power generation systems

Agentes y Dinámica de Sistemas

El objetivo de esta investigación es proponer un marco basado en la simulación híbrida completa y muy detallada (de dos niveles), que permite a las evaluaciones eficaces de las diversas políticas gubernamentales para apoyar el desarrollo adecuado de la energía solar.

(Zhao et al., 2011)

Willingness-to-pay for renewable energy: Primary and discretionary choice of British households' for micro-generation technologies

Simulación eventos discretos: logit

Este estudio adopta un enfoque elección experimento para investigar los determinantes de la adopción de las tecnologías de microgeneración de los hogares en el Reino Unido; y su disposición a pagar por estas tecnologías de energía renovable.

(Scarpa & Willis, 2010)

Renewable energy adoption in an ageing population: Heterogeneity in preferences for micro-generation technology adoption

Simulación eventos discretos: logit

Evaluar si los resultados de la tercera edad en diferentes respuestas de comportamiento a la eficiencia energética en comparación con el resto de la sociedad.

Investigar si las tecnologías de microgeneración renovable tienen menos probabilidades de ser adoptados por los hogares que comprenden las personas mayores.

(Willis, Scarpa, Gilroy, & Hamza, 2011)

Capítulo 3 54

Exploring domestic micro-cogeneration in the Netherlands : An agent-based demand model for technology diffusion

Agentes Busca extraer lecciones genéricas sobre el desarrollo de las tecnologías de energía en competencia y para ganar algo de entendimiento sobre cuestiones específicas relacionadas con las condiciones y los mecanismos que subyacen a la adopción de la micro-cogeneración.

(Faber et al., 2010)

Como se mostró en la Tabla 3-7, los modelos utilizados para analizar la difusión de la

microgeneración se han hecho en mayor parte con agentes debido a las posibilidades de

modelar de forma desagregada las decisiones de cada individuo para adoptar la

tecnología. Sin embargo, la simulación con agentes no posee el grado de agregación

requerido en esta tesis y el objetivo de esta tesis no es analizar el proceso de decisión de

cada individuo. Por este motivo se busca analizar el comportamiento de forma agrega de

los sistemas energéticos y por tanto se utilizará un modelo en dinámica de sistemas que

permita estudiar el efecto de la microgeneración en el mercado eléctrico colombiano.

En Colombia no se ha utilizado la dinámica de sistemas para construir modelos de

simulación y estudiar el papel de la microgeneración en el sector residencial y de cómo

diversas políticas microgeneración pueden estimular al consumidor a realizar la sustitución

de energía red por sistemas autónomo.

Seguido (Tabla 3-8) se presentan algunos estudios realizados donde aplican diferentes

métodos para simular políticas de eficiencia energética en el sector residencial. Para cada

estudio se presenta el título, método de simulación, el objetivo de la investigación la

referencia bibliográfica.

Tabla 3-8. Modelos de eficiencia energética residencial utilizando simulación (Ríos, 2013)

Título Método de

simulación Objetivo de la investigación Autor(es)

Residential Energy

Efficiency Policy in

Latvia: A System

Dynamics Approach

Dinámica

de sistemas

Se propone un modelo de dinámica de

sistemas que permite simular y evaluar

políticas de eficiencia energética

incluidas y no incluidas en el Primer plan

de acción de eficiencia energética de

Lituania.

(Blumberg

a, Zogla,

Davidsen,

& Moxnes,

2011)

Capítulo 3 55

Increasing innovation in

home energy efficiency:

Monte Carlo simulation

of Potential

improvements

Montecarlo Desarrolla un modelo de simulación

Monte Carlo de diferentes mejoras de

eficiencia energética que permiten

minimizar el tiempo de recuperación

económica de la inversión de dichas

medidas por los usuarios residenciales

(Soratana

& Marriott,

2010)

Energy efficiency in New

Zealand’s residential

sector: A systemic

analysis

Dinámica

de sistemas

Analiza de forma sistémica la compleja

situación de eficiencia energética

residencial en Nueva Zelanda mediante

el desarrollo de un diagrama causal y

planteamiento de iniciativas para obtener

cambios de comportamiento del sistema.

(Elias,

2008)

An Analysis of

Residential Energy

Intensity in Iran: A

System Dynamics

Approach

Dinámica

de sistemas Desarrolla un modelo de dinámica de

sistemas que permita realizar cambios en

la intensidad energética del sector

residencial de irán.

(Jamshidi,

2008)

System Dynamics

Based Research on

Energy Efficient

Residence Market

Dinámica

de sistemas

Establece un modelo de dinámica de

sistemas del sector residencial que

integra los sectores de vivienda, al

consumidor y el distribuidor.

(Li & Dai,

2008)

Racionalidad limitada

del consumidor en

mercados energéticos

desregulados y la

función del

comercializador y el

Gobierno.

Dinámica

de

sistemas Desarrolla un modelo de simulación que

integra la racionalidad limitada del

consumidor de energía.

(Franco,

2002)

Un modelo nacional

desagregado para la

formulación de políticas

para el uso racional de

energía

Dinámica

de

sistemas

Desarrolla un modelo utilizando dinámica

de sistemas que sirve como herramienta

para evaluar políticas energéticas en el

sector residencial rural y urbano de

Colombia.

(Franco,

1996)

System Dynamics

Modeling for Residential

Energy Efficiency

Analysis and

Management

Dinámica

de

sistemas

Desarrolla un modelo de dinámica de

sistemas que simula la sustitución de

electrodomésticos y la construcción de

escenarios y el análisis de penetración de

tecnologías alternativas, crecimiento del

consumo de electricidad, crecimiento en

el consumo de gas y políticas de precios.

(Dyner,

Smith, &

Peña,

1995)

Capítulo 3 56

En Colombia se ha utilizado la dinámica de sistemas para construir modelos de simulación

y estudiar el papel de la eficiencia energética en el sector residencial. Existen modelos en

dinámica de sistemas para la sustitución de electrodomésticos, gasodomésticos y

lámparas de iluminación como los de Dyner, Smith, & Peña (1995) y Franco (1996); y un

modelo de sustitución de neveras Ríos M. (2013). Sin embargo, aún no se ha estudiado el

caso particular y conjunto de la sustitución de neveras, lavadoras, estufas,

microgeneración y conservación; y de cómo diversas políticas de eficiencia energética

pueden estimular al consumidor a realizar la sustitución de su producto actual por uno que

presente menor consumo de energía.

A continuación se plantean los objetivos de esta tesis de maestría.

3.5 Objetivos de la investigación

A continuación se presentan los objetivos propuestos para esta tesis de maestría.

3.5.1 Objetivo general

Evaluar políticas que incentiven la autogestión de electricidad en el sector residencial

urbano de Colombia.

3.5.2 Objetivos específicos

Identificar las principales tecnologías que podrían incrementar la autogestión de

electricidad en sector residencial colombiano.

Construir un modelo de simulación que permita conocer y comprender la

autogestión de electricidad.

Formular políticas que permitan incentivar el desarrollo de la autogestión de

electricidad en el sector residencial urbano de Colombia

Capítulo 3 57

3.6 Alcances de la investigación

Esta tesis de maestría está orientada al estudio de la autogeneración de electricidad en el

sector residencial urbano de Colombia por medio de la aplicación de políticas que permitan

fomentar la microgeneración, eficiencia y conservación, a través de un modelo de

simulación en dinámica de sistemas. Se seleccionaron para el análisis de las políticas a la

microgeneración a partir de celdas fotovoltaicas, a la sustitución de refrigeradores,

lavadoras y estufas pues consumen más electricidad que otros aparatos en el hogar y dos

de ellos son objeto de uno de los subprogramas del PROURE; y a las técnicas de

conservación como: desconectar los cargadores de teléfonos celulares después de usarlos

(el uso promedio diario se tomó de 4 horas), desconectar los electrodomésticos mientras

no se utilice y utilizar las bombillas encendidas una hora menos por día. Con estos hábitos

se podría disminuir el consumo de electricidad en un 3,3 % anual aproximadamente.

Además se pretende identificar las principales estrategias que permitan promover una

mayor autogestión de electricidad en el sector residencial urbano. Para ello se tendrán los

siguientes resultados:

Un documento escrito que incluya de manera detallada los resultados de la

investigación y el marco teórico en el que se apoyó.

Un artículo de revista.

Dos ponencias en eventos nacionales e internacionales.

Como apoyo a los resultados, esta investigación alcanzará:

Revisión de literatura y extracción de los principales elementos de la investigación.

Selección de atributos y políticas a modelar.

Hipótesis dinámica del sistema.

3.7 Conclusiones del capítulo 3

En Colombia se han realizado estudios independientes para eficiencia y la conservación,

sin mucho énfasis en las principales políticas que fomentan estas técnicas. Por tal motivo

es requerido un estudio que integra la autogestión de electricidad y muestre el

Capítulo 3 58

comportamiento el mercado eléctrico con la entrada de éste y haga proyecciones sobre los

posibles escenarios.

Para la resolución del problema encontrado se propone, a continuación, la metodología

que permitirá cumplir con los objetivos planteados.

Capítulo 4

4. Metodología

En este capítulo se detalla la metodología usada para analizar la difusión de la autogestión

de electricidad en sector residencial urbano de Colombia. Inicialmente se argumenta el uso

de la simulación en el análisis de los sistemas energéticos, se describen los métodos de

simulación comúnmente utilizados para estudiar los mercados eléctricos, se justifica el uso

de Dinámica de Sistemas y finalmente se definen las etapas metodológicas de esta

investigación.

4.1 Modelado de sistemas energéticos

Los modelos energéticos han sido aplicados para facilitar la toma de decisiones en la

planificación energética, para analizar políticas energéticas y las implicaciones derivadas

de la introducción de nuevas tecnologías, con el fin de explicar, controlar o predecir el

comportamiento de estos sistemas (Ríos, 2013). La Tabla 4-1 presenta la clasificación de

los modelos energéticos según su enfoque, propósito, metodología, cubrimiento geográfico

y horizonte de tiempo.

Tabla 4-1. Clasificación de modelos energéticos (Ríos, 2013)

Criterio de

clasificación Modelos de energía

Enfoque analítico Top-down y bottom up

Propósito General Predecir el futuro y

explorar el futuro

Capítulo 4 60

Específico:

Modelos de demanda,

suministro e impacto de

energía, y evaluación de

modelos

Metodología Econometría, macro-economía,

equilibrio económico, optimización,

simulación, multicriterio y contables.

Enfoque matemático Programación lineal, programación

entera mixta, programación dinámica.

Cubrimiento

Geográfico Global, regional, nacional y local

Horizonte de tiempo Corto, medio y largo plazo

Requerimiento de

información

Cualitativo, cuantitativo, agregado y

desagregado

El estudio desarrollado en esta tesis de maestría se enfoca en el análisis del

comportamiento del consumo de electricidad residencial en los hogares colombianos

cuando se aplican políticas para la autogestión de electricidad. Por este motivo, se hace

necesario el uso de simulación como herramienta metodológica que permita estudiar el

comportamiento del sistema, las interacciones, relaciones y realimentaciones entre sus

elementos bajo políticas de autogestión.

La autogestión de electricidad, al ser un término definido dentro de esta tesis de maestría,

aun no se han realizado modelos de simulación que estudien en conjunto las técnicas que

lo conforman ni las políticas que podría acelerar su difusión en el mercado. Sin embargo,

se han realizado distintos modelos que estudian la microgeneración, eficiencia y

conservación por separado. En algunos casos la eficiencia y la conservación se han

modelado simultáneamente y son tomados como parte de lo mismo. Por tal motivo, es

necesario hacer una revisión de los diferentes métodos de simulación existentes con el fin

de determinar cuál es el más adecuado para el desarrollo del modelo de la presente

investigación.

4.1.1 Modelos de simulación de sistemas energéticos

La simulación es una técnica de modelado que, a través del uso de un computador y de

herramientas matemáticas, permite explorar y evaluar las opciones factibles en un

problema, a partir de un modelo simplificado de la realidad (Gilbert & Troitzsch, 2005). Esta

Capítulo 4 61

técnica se puede llevar a cabo desde la construcción y programación de diversos modelos

que permitan figurar completamente el fenómeno observado y pronosticar

comportamientos basados en la realidad.

Para representar las relaciones humanas y en general las ciencias sociales, la simulación

ha sido una forma efectiva y apropiada que permite modelar y entender los procesos

sociales desarrollados en las poblaciones (Gilbert & Troitzsch, 2005) y, por tanto, es usada

como herramienta para desarrollar modelos apropiados que puedan describir los sistemas

energéticos. Existen tres técnicas principales para crear simulaciones robustas: (1)

simulación de eventos discretos, (2) dinámica de sistemas o (3) simulación basada en

agentes (Scholl, 2001), las cuales permiten representar de diferentes formas las relaciones

y conexiones de los elementos del sistema social.

A continuación se presenta una descripción de algunas de las técnicas de simulación

encontradas en la literatura:

Simulación de eventos discretos: permite modelar utilizando técnicas computacionales

y brinda un enfoque reflexivo e intuitivo para la representación de sistemas complejos,

poblaciones y ambientes.

Simulación basada en agentes: se utiliza para modelar sistemas complejos compuestos

por agentes autónomos que interactúan entre sí, influenciando el comportamiento de los

otros. Las aplicaciones de este método están en un gran rango de áreas y disciplinas, tales

como: cadenas de suministro, mercado de acciones, predicción de propagación de

epidemias, entender el comportamiento del consumidor, y muchos otros (Macal & North,

2010).

Dinámica de sistemas: permite estudiar el comportamiento de sistemas continuos y

complejos en el tiempo (Dyner, 1993), y el interés principal que causa esta herramienta se

basa en su capacidad única para representar el mundo real, dada la aceptación de la

complejidad, no linealidad y estructuras de bucle de retroalimentación (Forrester, 1992) de

los sistemas.

Capítulo 4 62

4.2 Justificación del uso de Dinámica de Sistemas como herramienta de simulación

Existen dos metodologías principales en el campo de tecnologías de modelado (Dyner,

2000). Por un lado está el enfoque econométrico y la Investigación de Operaciones que

ofrecen herramientas de optimización clásica, simulación, pronóstico y técnicas más

tradicionales para políticas y estrategias (Dyner, 2000). Por otro lado, existe un enfoque

más comportamental (Dyner, 2000) y de análisis de los sistemas sociales. Como unión de

las dos metodologías se ha usado La Dinámica de Sistemas (DS) (Dyner, 2000).

La tasa exponencial de crecimiento de la DS ha sido impresionante (Forrester, 1992) dada

su posibilidad de estudiar sistemas en donde se quieren implementar cambios y se ignora

el comportamiento futuro del sistema. Es decir, es una técnica de modelado que permite

analizar el comportamiento del sistema bajo diferentes situaciones. Desde sus inicios, en

la década de los sesentas, como un nuevo método para la simulación de sistemas, se han

desarrollado estudios que abarcan amplios campos de investigación como: economía,

política, medio ambiente, transporte y otros (Dyner, 1993).

La DS permite estudiar el comportamiento de sistemas continuos (Dyner, 1993), y el interés

principal que causa esta herramienta se basa en su capacidad única para representar el

mundo real dada la aceptación de la complejidad, no linealidad y estructuras de bucle de

retroalimentación (Forrester, 1992) de los sistemas. Por esto es que ha sido escogida para

desarrollar el modelo de simulación que permita describir el comportamiento del mercado

y el consumo residencial urbano de Colombia con políticas que fomenten la autogestión

de electricidad.

A continuación se presenta la descripción de las etapas de simulación en DS que

permitirán obtener los objetivos planteados en el capítulo 3.

4.3 La DS y su proceso de modelado

El proceso de dinámica de sistemas se muestra en la Figura 4-1. Esta figura muestra desde

el inicio de la investigación hasta su mejoramiento con la implementación de cambios. El

paso 1 es el más importante y el menos directo en los estados de mejoramiento del

sistema, puesto que describe el modelo del sistema real (Forrester, 1992).

Capítulo 4 63

Figura 4-1. Pasos de la DS desde el problema hasta el mejoramiento (Forrester, 1992)

Fuente: elaboración propia, adaptación de Forrester (1992). Traducción libre

Una modificación al proceso de DS planteada por Forrester, fue realizada por Sterman

(2000), como se muestra en la Figura 4-2, en la cual describe los pasos así: (1) articulación

del problema, (2) Formulación de la hipótesis dinámica o teoría sobre la causa del

problema, (3) Formulación del modelo de simulación para probar la hipótesis dinámica, (4)

pruebas del modelo y (5) Diseño y evaluación de políticas. A continuación se hace una

descripción de cada una de las actividades mencionadas del proceso de modelado.

Figura 4-2. El proceso de modelado de la Dinámica de Sistemas (Sterman, 2000a, 2000b)

Paso 1.Descripción del

problema

Paso 2.Convertir la

descripción en niveles y

ecuaciones

Paso 3. Simular el modelo

Paso 4. Diseñar políticas

y estructurasalternativas

Paso 5. Educar y debatir

Paso 6. Implementar

cambios en las políticas y estruturas

Identificación del problema

Formulación de la

Hipótesis dinámica

Modelo de Simulación

Validación del modelo

Diseño y evaluación de políticas

Capítulo 4 64

4.3.1 Identificación del problema

Es el primer paso del proceso de modelado y el más importante. Busca la caracterización

del problema a partir de la delimitación del sistema a modelar, se identifican las variables

y conceptos claves que se deben considerar, se especifica el horizonte de tiempo y los

modos de referencia (Sterman, 2000a).

4.3.2 Formulación de la hipótesis dinámica

Dentro de este paso se debe desarrollar la hipótesis, la cual provee una explicación a la

dinámica característica del problema de estudio, en términos de retroalimentación,

retardos y flujos de la estructura del sistema (Sterman, 2000a). Los cuales pueden ir

cambiando de acuerdo al aprendizaje que se obtenido durante el proceso de modelado y

lo observado en el mundo real.

Dentro de este paso se utilizan dos tipos de variables principalmente: las variables

endógenas y las exógenas. Las endógenas generan la dinámica del sistema a partir de las

interacciones dentro del modelo; las exógenas son datos externos al modelo (Sterman,

2000b).

4.3.3 Formulación del modelo de simulación

Para probar la hipótesis dinámica planteada en el paso anterior se debe realizar un modelo

que permita representar la hipótesis a partir de ecuaciones, parámetros y condiciones

iniciales. Para la formulación del modelo se debe:

Especificar la estructura y las reglas de decisión.

Estimar parámetros, relaciones de comportamiento y condiciones iniciales.

Probar la consistencia con el propósito y los límites de la problemática.

4.3.4 Validación del modelo

Para la validación del modelo, Barlas (1994) plantea dos grandes grupos en los cuales se

pueden dividir las pruebas de validación, el primer grupo corresponde a las pruebas de

Capítulo 4 65

estructura y el segundo a las pruebas de comportamiento. Estas pruebas se muestran en

la Figura 4-3.

Figura 4-3. Pruebas para la validación formal de un modelo (Barlas, 1996)

4.3.5 Diseño y evaluación de políticas

Cuando se han realizado las pruebas de validación y se tiene confianza en la estructura y

el comportamiento, el modelo puede ser usado para diseñar y evaluar estrategias,

estructuras y reglas de decisión para el mejoramiento de la problemática planteada en el

paso uno.

4.4 Toma de decisiones

Se refiriere, entre otras cosas, al proceso dentro del cual los individuos deben elegir entre

dos o más alternativas. La toma de decisiones ha sido estudiada bajo dos enfoques

principales (Dyner & Franco, 2004). El primero, analiza a los individuos como agentes

racionales en sus decisiones (Secchi, 2011), buscando maximizar su función de utilidad

(Dyner & Franco, 2004) en relación a las alternativas presentes en el espectro de

escogencia, es decir, los individuos poseen capacidades ilimitadas de información, certeza

y comportamientos estratégicos optimizadores (Secchi, 2011). El segundo, trata las

limitaciones de tiempo e información dentro del proceso de toma de decisiones refiriéndose

a agentes satisfechos (Dyner & Franco, 2004) y procura entender la no linealidad de

Capítulo 4 66

pensamiento humano frente a las decisiones. Este enfoque se conoce como teoría de la

racionalidad limitada.

Las decisiones pueden surgir de dos fuentes, una es el entorno externo y cómo responden

los individuos a los estímulos que enfrentan. El otro es el entorno interno, esas partes que

causan las desviaciones de las demandas del entorno externo (Simon, 1996)

A continuación se describe la teoría de la racionalidad limitada pues se ha observado que

las limitaciones en la toma de decisiones pueden ser explicadas por la racionalidad

limitada.

4.4.1 Teoría de la racionalidad limitada

A fin de entender la teoría sobre la racionalidad limitada se debe entender primero la teoría

sobre el comportamiento racional. A continuación se presenta una descripción de la teoría

racional, seguido de una introducción a la teoría de racionalidad limitada.

La teoría del comportamiento racional puede ser normativa o descriptiva, es decir, que

puede establecer cómo los individuos deben actuar para lograr ciertos objetivos bajo

ciertas condiciones o puede pretender describir cómo los agentes actúan (Simon, 1972).

La racionalidad está basada en la obtención del máximo resultado y asume que una

persona racional tiene: (1) completo conocimiento, (2) total acceso a la información de los

elementos y aspectos relevantes del ambiente, (3) tiene la capacidad de computar los

beneficios y costes de las alternativas de acción disponible y (4) tiene información sobre la

probabilidad de cada uno de los posibles resultados, anticipando las consecuencias de

cada alternativa (Secchi, 2011; Simon, 2007). La racionalidad se asume en un contexto de

certidumbre (Simon, 1999), pero la certidumbre no está necesariamente dentro de la

racionalidad humana (Simon, 1972, 2007).

El problema de la racionalidad se demuestra cuando se tienen situaciones para las cuales

no fue diseñada (bajo incertidumbre y bajo competencia imperfecta) (Jones, 1999). Las

limitaciones del modelo racional son debidas a que el mundo real no siempre tiene las

condiciones óptimas para tomar las decisiones; se tiene limitación de tiempo, limitación

Capítulo 4 67

cognitiva, desconocimiento de todas las alternativas y la incapacidad de procesar toda la

información (Simon, 2007). La racionalidad muestra un tipo de comportamiento que es

adecuado para alcanzar ciertas metas y objetivos dentro de los límites impuestos por las

condiciones (Simon, 1972, 2007).

Aunque el concepto de racionalidad ha sido la base de la economía moderna (Simon,

2007), algunos investigadores han demostrado la incapacidad de esta teoría para describir

completamente el comportamiento de los decisores en una situación real. Por tanto, se

desarrolló la Teoría de la Racionalidad Limitada para que explicara la toma de decisiones

bajo la complejidad de la realidad y ve el proceso de decisión desde un punto de vista

distinto.

La racionalidad limitada es la idea de que las elecciones que hacen los individuos se

determinan no sólo por un objetivo global y las propiedades del mundo externo, sino

también por el conocimiento que tienen y no tienen del mundo, su capacidad o incapacidad

para recordar ese conocimiento cuando es necesario y para predecir las acciones frente a

la incertidumbre (Simon, 1999).

En el proceso de toma de decisiones, incluso en problemas simples, no se puede obtener

un máximo ya que es imposible verificar todas las posibles alternativas (Simon 1979). La

Teoría de la racionalidad limitada, no asume al decisor como un ser no racional, sino un

ser que trata de ser racional con lo que tiene, por tanto, busca caminos satisfactorios

(Simon, 1972)

El individuo es un ser adaptativo a su entorno bajo un criterio de satisfacción (Simon 1979).

El decisor sólo toma parte de la información del entorno y descarta parte de ella por su

complejidad y por la capacidad finita de memoria, convirtiendo el juego de decisión en

reglas más sencillas y manejables (Simon 1979) con las cuales se sienta satisfecho.

Cuando un individuo debe decidir, influyen en él los deseos que posee como las

oportunidades que cree tener y, por tanto, de individuo en individuo se difiere en

oportunidades disponibles como en deseos (influenciados por factores de su entorno)

(Elster, 1989). Es posible que el decisor no sea consciente de algunas oportunidades y por

tanto no puede garantizarse que elegirá la mejor alternativa (Elster, 1996)

Capítulo 4 68

De acuerdo con Elster (1989) existen tres elementos de los que dependen las decisiones:

los deseos y las creencias, que al mismo tiempo son influenciadas por evidencias. Las

decisiones son hechas cuando estos tres elementos coinciden (Elster, 1989).

Bajo el modelo realizado por Dyner y Franco (2004) sobre el modelado de toma de

decisiones en los mercados de electricidad, se plantea que los deseos y oportunidades

conducen el proceso de toma de decisión y la racionalidad limitada explica el

comportamiento de las acciones de los comerciantes de electricidad.

A continuación se presenta el marco del proceso de decisión planteado por Dyner y Franco

(2004) para los mercados eléctricos. Figura 4-4.

Figura 4-4. Marco general del proceso de decisión que incluye retroalimentación del gobierno y

comerciantes (Dyner & Franco, 2004)

Traducción libre

4.5 Conclusiones del capítulo 4

El objetivo de esta tesis no es analizar la decisión individual de los consumidores finales

sino el impacto que tiene la autogestión de electricidad en el mercado eléctrico colombiano

y específicamente el sector residencial.

En este capítulo se argumentó el uso de simulación como herramienta de modelado para

el análisis de sistemas energéticos complejos, evidenciando las diferentes técnicas de

Capítulo 4 69

modelado y se justificó el uso de dinámica de sistemas para la construcción de un modelo

de simulación que permita entender el comportamiento e impacto de políticas para la

autogestión de electricidad en el sector residencial urbano de Colombia. Finalmente se

describieron las etapas metodológicas del proceso de modelado que se llevan a cabo en

esta investigación y el proceso de toma de decisiones de los individuos.

De acuerdo al estudio del estado del arte y la revisión de bibliografía, en el capítulo

siguiente se desarrolla un modelo de simulación en dinámica de sistemas para estudiar las

políticas que incentivan la autogestión de electricidad en el sector residencial urbano de

Colombia.

Capítulo 5

5. Desarrollo de un modelo de DS para analizar

políticas que fomenten la autogestión de

electricidad en el sector residencial urbano

de Colombia

Los anteriores capítulos presentaron el marco que envuelve el estudio, la problemática a

estudiar y la metodología utilizada para alcanzar los propósitos establecidos y los alcances

del trabajo realizado en esta tesis. Con esto como base, se muestra a continuación el

proceso de modelado de la DS mediante la formulación de la hipótesis dinámica, un

análisis de los ciclos de realimentación más representativos del modelo, la descripción del

modelo y la validación respectiva.

5.1 Propósito y límites del modelo

En el capítulo 3 de esta tesis se caracterizó el problema, el cual se puede resumir en el

estudio de las implicaciones que tiene para la demanda de electricidad en el sector

residencial y el mercado en general, la penetración de tecnologías microgeneradoras,

eficientes y hábitos de conservación, denominados como autogestión; y cuáles políticas

permitirán un mayor desarrollo de la autogestión en el sector residencial urbano. Este

modelo específico de la demanda busca detallar a nivel regional el comportamiento del

sistema bajo la implementación de políticas para la demanda.

Capítulo 5 72

Con el fin de explicar el modelo realizado, se construyó un diagrama de bloques

conformado por el modelo del mercado eléctrico, el cual corresponde a una plataforma

desarrollada por Laura M. Cárdenas y otros (Dyner, Franco, & Cárdenas, 2013) y por el

modelo de demanda residencial, los cuales interactúan entre sí como se puede observar

en la Figura 5-1.

Figura 5-1. Diagrama de bloques del modelo. Elaboración propia.

A continuación se explican los módulos que conforman el diagrama de bloques del modelo:

Modelo del mercado eléctrico: Este módulo representa el funcionamiento del

mercado eléctrico colombiano descrito en el capítulo 1 y desarrollado ampliamente

por (Dyner et al., 2013). La generación de electricidad depende de la oferta

realizada por las firmas generadoras, la disponibilidad de capacidad y la demanda

a cubrir. Esta generación asocia los precios de electricidad en la bolsa y las

utilidades de los generadores. Según las utilidades y el margen de reserva de la

capacidad, los inversionistas hacen un análisis costo-beneficio para determinar si

deben invertir o no en el desarrollo de nuevos proyectos de infraestructura que

permitan cubrir la demanda de electricidad. Este módulo corresponde a un modelo

general y amplio

Modelo de demanda residencial: La demanda total de interconexión proviene de

tres sectores: residencial, industrial y comercial. La demanda industrial y comercial

Capítulo 5 73

son afectadas por el crecimiento del PIB y la elasticidad del precio –demanda. Por

su parte, el crecimiento de la demanda residencial se debe a la intensidad

energética (consumo de electricidad por vivienda), el crecimiento del número de

viviendas (afectada por la población total) y el crecimiento del PIB. Como se

mencionó anteriormente en el capítulo 2, la demanda residencial se puede

gestionar de acuerdo a 3 técnicas; microgeneración, eficiencia y conservación, lo

cual permite la disminución en el consumo total de electricidad por vivienda.

5.2 Hipótesis dinámica

La hipótesis dinámica, ver Figura 5-2, representa el esquema de autogestión de

electricidad en el sector residencial urbano de Colombia. Como se puede observar, los

ciclos de balance B1 y B2 conforman la hipótesis del mercado planteada en la Figura 5-3,

la cual explica la interacción de la demanda y la oferta para la formación del precio. El ciclo

B3 muestra la interacción entre la demanda, el precio y el potencial de autogestión de las

viviendas. A mayor precio de electricidad de la red, la autogestión se vuelve cada vez más

atractiva para los consumidores finales y por tanto existe un mayor potencial de

autogestión. A mayor potencial de autogestión, es decir, mayor potencial de

microgeneración, eficiencia y conservación, menor demanda de electricidad de la red por

vivienda y por ende, menor es la demanda total de interconexión. El ciclo de refuerzo R1,

muestra la influencia del conocimiento para aumentar el potencial de autogestión.

Figura 5-2. Hipótesis dinámica de autogestión de electricidad en el sector residencial de Colombia.

Elaboración propia.

A continuación se hace una descripción de la hipótesis.

Potencial deautogestión de las

viviendas

Demanda deelectricidad total de la

red

Precio de la

electricidad de la red

Margen de

reserva

Incentivos a la

inversión

Capacidad

instalada

-

-

+

+

+

-

Demanda de

electricidad de la red

por vivienda

-

+

B1

B2+

Conocimiento

+

+

R1B3

Capítulo 5 74

Hipótesis del mercado

La dinámica del mercado eléctrico tiene como puntos centrales el margen de reserva y el

precio. Como se muestra en la Figura 5-3, el precio de la electricidad se incrementa a

medida que el margen de reserva disminuye, el cual provee señales tanto para la oferta

como para la demanda. Por otra parte, a medida que el precio aumenta, la demanda

disminuye en un futuro intermedio, dada la elasticidad precio- demanda. A mayor precio,

éste se termina convirtiendo en una señal para la inversión en capacidad a largo plazo.

Tanto una mayor demanda y una gran capacidad contribuyen en términos opuestos al

margen de reserva, cerrando ambos ciclos de balance.

Figura 5-3. Hipótesis dinámica de los mercados eléctricos (Dyner, 2000)

Algunas teorías microeconómicas sugieren que los consumidores de electricidad, al igual

que consumidores de otros bienes o servicios, incrementarán la demanda hasta el punto

en el que el beneficio marginal derivado de la electricidad sea igual al precio que tiene que

pagar por ella (Kirschen & Member, 2003). En general, los precios son determinados de

acuerdo a la abundancia o a la escasez de los recursos. Es importante resaltar que

mientras los consumidores compren la electricidad sobre la base de una tarifa fija por MWh,

no tienen ningún incentivo para modificar su comportamiento de consumo (Kirschen &

Member, 2003). Es sólo cuando los consumidores están expuestos a precios variables que

van a considerar la adopción de medidas de corto plazo para maximizar el valor que

obtienen de la energía eléctrica que consumen (Kirschen & Member, 2003).

De acuerdo a la teoría de la racionalidad limitada en la toma de decisiones, se identificaron

las oportunidades y deseos presentes para los individuos a la hora de ser

microgeneradores, consumidores eficientes y conservacionistas. La ¡Error! No se

Capítulo 5 75

ncuentra el origen de la referencia., muestra el conjunto de oportunidades y deseos que

afectan la decisión de los consumidores residenciales de Colombia.

Tabla 5-1. Oportunidades y deseos de los consumidores residenciales. Elaboración propia

Oportunidades Deseos

Precio Conocimiento

Capacidad de pago Demostración

Disponibilidad de equipos

De acuerdo a esta clasificación de oportunidades y deseos de la toma de decisiones,

¡Error! No se encuentra el origen de la referencia., se plantean las hipótesis dinámicas

e autogestión de electricidad.

Para mostrar en detalle la problemática estudiada, con base en la clasificación de la ¡Error!

o se encuentra el origen de la referencia. y la definición de autogestión dada en el

capítulo 2, la hipótesis dinámica planteada se dividió de acuerdo a las técnica que la

conforman: microgeneración, eficiencia y conservación. A continuación se plantean las

hipótesis dinámicas de microgeneración, eficiencia y conservación con la explicación

correspondiente de cada ciclo.

5.2.1 Hipótesis dinámica de microgeneración

En la Figura 5-4 se presenta la estructura causal, a través de la cual se explica la hipótesis

dinámica de microgeneración y en la cual se agrupan las variables que permiten explicar

la influencia que ejerce la selección de la microgeneración en la demanda total de

interconexión.

Capítulo 5 76

Figura 5-4. Hipótesis dinámica de microgeneración

La dinámica de las viviendas microgeneradoras está descrita por nueve ciclos de

realimentación: siete de balance y dos de refuerzo; a través de los cuales se relacionan los

diferentes elementos considerados en el modelo. A continuación se analiza en detal le cada

uno de los ciclos de realimentación, los cuales describen los componentes del modelo de

microgeneración. Los ciclos de balance B1 y B2 conforman la hipótesis del mercado, la

cual fue descrita anteriormente.

5.2.1.1 Análisis por ciclos de realimentación

Se presenta el análisis de la estructura causal por medio de los ciclos de realimentación.

Ciclo de Balance 3 (Relación entre el mercado eléctrico y la microgeneración):

Este ciclo (Figura 5-5) indica la relación de la hipótesis del mercado con las

viviendas microgeneradoras. A medida que el número de viviendas

microgeneradoras aumenta, la demanda de la red disminuye, pues pueden

abastecer las necesidades de electricidad por sí mismas. A un mayor precio de la

red, mayor precio relativo (relación entre el precio de la tecnología solar y el precio

de la red) y por ende, mayor número de viviendas que microgeneran.

Viviendas dispuestasa microgenerar

Conocimiento yeducación sobre la

tecnología

ViviendasMicrogeneradoras

Disponibilidad

Precio de latecnología

Demanda totalde la red

Precio de laelectricidad de la red

Margen dereserva

Incentivos a lainversión

Capacidadinstalada

-

-

+

+

+

-

Oportunidades delnegocio de

microgeneración

+

+

Curvas deaprendizaje local

+

+

+

Viviendas quedemandan de la red

+

-

+

+

R1

B5

B4B1

B2Políticas dedisponibilidad

+

R2

Políticas deeducación

Curvas deaprendizaje mundial

Precio relativo

- +

-+

+

+B3

B6

B7

Oportunidades

Deseos

Capítulo 5 77

Figura 5-5. Relación entre el mercado eléctrico y la microgeneración

Ciclo de Balance 4 (Crecimiento de las viviendas microgeneradoras mediante

el precio): Este ciclo indica la relación del precio de red y el precio de la tecnología

respecto a la selección de microgeneración para satisfacer las necesidades de

electricidad de una vivienda, como se muestra en la Figura 5-6. A mayor desarrollo

de la tecnología solar a nivel mundial, habrá un mayor desarrollo de la tecnología

en Colombia, esto llevará, en el largo plazo, a que el precio de la tecnología

disminuya y, en comparación con el precio de la red, un mayor número de viviendas

estarán dispuestas a selección la microgeneración. Para cerrar el ciclo, con un

número mayor de viviendas que microgeneran, la demanda de la tecnología es

mayor y por tanto el desarrollo de la tecnología a nivel local aumenta.

Figura 5-6. Crecimiento de las viviendas microgeneradoras mediante el precio

Ciclo de Balance 5 (Demanda residencial microgeneradora): Este ciclo

presenta el esquema de la demanda residencial. Se entiende entonces, que si las

ViviendasMicrogeneradoras

Precio de latecnología

Demanda totalde la red

Precio de laelectricidad de la red

Margen dereserva-

-

Viviendas quedemandan de la red

-

+

Precio relativo

- +

+B3

ViviendasMicrogeneradoras

Precio de latecnología

Precio de laelectricidad de la redCurvas de

aprendizaje local

B4

Curvas deaprendizaje mundial

Precio relativo

- +

-+

+

+

Capítulo 5 78

viviendas microgeneradoras son cero, toda la demanda es suplida por la red. A

mayor número de viviendas que prefieren generar su propia electricidad a partir de

los paneles solares, menor es el consumo de la electricidad de la red. Mientras

haya más demanda de la red, habrá un mayor número de viviendas dispuestas a

microgenerar. Ver Figura 5-7.

Figura 5-7. Demanda residencial microgeneradora

Ciclo de Balance 6 (Reducción del precio de la microgeneración mediante su

crecimiento): Este ciclo de balance está compuesto por los ciclos de balance B4 y

B5 descritos anteriormente, los cuales explican la relación entre las curvas de

aprendizaje, el precio de la tecnología, la demanda residencial de red y la demanda

de microgeneración, presentado en la Figura 5-8. Mientras menor sea el precio de

la tecnología para microgenerar, mayor serán las viviendas dispuestas a

seleccionar dicha tecnología y menor será la demanda de la red.

Figura 5-8. Reducción del precio de la microgeneración mediante su crecimiento

Viviendas dispuestasa microgenerar

ViviendasMicrogeneradoras

+

Viviendas quedemandan de la red

+

-B5

Viviendas dispuestasa microgenerar

ViviendasMicrogeneradoras

Precio de latecnología

Curvas deaprendizaje local

+

Viviendas quedemandan de la red

+

-

Curvas deaprendizaje mundial

Precio relativo

-

-+

+

+

B6

Capítulo 5 79

Ciclo de Balance 7 (La disponibilidad como incentivo a la microgeneración):

La Figura 5-9, muestra el ciclo de balance 7, conformado por el ciclo de refuerzo

R2 y el ciclo de balance B5. El ciclo B7 muestra la relación entre la disponibilidad

de la tecnología y las viviendas dispuestas a microgenerar. Mientras haya mayor

disponibilidad de la tecnología en el medio, un mayor número de personas estarán

dispuestas a generar a partir de paneles solares y por tanto menor será la demanda

de red.

Figura 5-9. La disponibilidad como incentivo a la microgeneración

Ciclo de Refuerzo 1 (Proceso de conocimiento para la microgeneración): Este

ciclo representa la influencia del conocimiento cuando las personas desean

microgenerar su propia electricidad, Figura 5-10. Mientras mayor sea el

conocimiento que poseen las personas respecto a la tecnología y sus bondades,

mayor será el número de viviendas microgeneradoras.

Figura 5-10. Proceso de conocimiento para la microgeneración

Viviendas dispuestasa microgenerar

ViviendasMicrogeneradoras

Disponibilidad

Oportunidades delnegocio de

microgeneración

+

+

+

Viviendas quedemandan de la red

+

-

+

Políticas dedisponibilidad

+

B7

Viviendas dispuestasa microgenerar

Conocimiento yeducación sobre la

tecnología

ViviendasMicrogeneradoras

+

+

+

R1

Políticas deeducación

Capítulo 5 80

Ciclo de Refuerzo 2 (Disponibilidad para la microgeneración): Por medio de la

Figura 5-11 se explica cómo afecta la disponibilidad de la tecnología a la

microgeneración. Mientras exista más disponibilidad y oportunidades de mercado,

mayor será el número de viviendas que opten por generar su propia electricidad.

Figura 5-11. Disponibilidad para la microgeneración

Posteriormente se muestra la hipótesis dinámica que explica el modelo de eficiencia

energética, mediante sustitución de equipos obsoletos. Este causal es similar al causal de

microgeneración dado que ambos se basan en que corresponden a sustitución de

tecnologías: la microgeneración sustituye la electricidad de la red y la eficiencia sustituye

las tecnologías por otras con mayor eficiencia.

5.2.2 Hipótesis dinámica de eficiencia

La Figura 5-12 muestra la estructura causal, a través de la cual se explica la h ipótesis

dinámica de eficiencia según la agrupación de las variables que permiten explicar la

influencia que ejerce la sustitución de tecnologías por otras de mayor eficiencia en la

demanda total de interconexión.

ViviendasMicrogeneradoras

Disponibilidad

Oportunidades delnegocio de

microgeneración

+

+

+

Políticas dedisponibilidad +

R2

Capítulo 5 81

Figura 5-12. Hipótesis dinámica de eficiencia

La dinámica de las viviendas eficientes está descrita por nueve ciclos de realimentación:

siete de balance y dos de refuerzo; los cuales se relacionan los diferentes elementos

considerados en el modelo. A continuación se analiza en detalle cada uno de los ciclos de

realimentación, los cuales describen los componentes del modelo de microgeneración.

5.2.2.1 Análisis por ciclos de realimentación

A continuación, se expone el estudio de la eficiencia energética en las viviendas a través

de la estructura causal.

Ciclo de Balance 3 (Relación entre el mercado eléctrico y la eficiencia

energética): Este ciclo, representado en la Figura 5-13, une la hipótesis del

mercado con las viviendas eficientes. A mayor precio de la electricidad mayor es la

oportunidad de que los individuos seleccionen tecnologías eficientes y disminuyan

así el consumo de electricidad de la red, al reducir el consumo de electricidad el

margen de reserva aumenta y lleva a un menor precio de la electricidad de la red.

Viviendas dispuestasa ser eficientes

Conocimiento yeducación sobre la

tecnología

ViviendasEficientes

Disponibilidad

Precio de latecnología

Demanda totalde la red

Precio de laelectricidad de la red

Margen dereserva

Incentivos a lainversión

Capacidadinstalada

-

-

+

+

+

-

Oportunidades delnegocio de eficiencia

+

+

Curvas deaprendizaje local

+

+

+

Viviendas quedemandan de la red

+

-

++

R1

B5

B4 B1

B2Políticas dedisponibilidad

+

R2

Políticas deeducación

Curvas deaprendizaje mundial

Costo mensualequivalente

- +

-+

+

+B3

B6

B7

Deseos

Oportunidades

Capítulo 5 82

Figura 5-13. Relación entre el mercado eléctrico y la eficiencia energética

Ciclo de Balance 4 (Crecimiento de las viviendas eficientes mediante el

precio): Las curvas de aprendizaje llevan en el largo plazo a que se reduzcan los

costos de la tecnología, como consecuencia, cada vez más personas sustituyen

sus tecnologías por otras de mayor eficiencia y por tanto se disminuye la demanda

total de la red. Ver Figura 5-14.

Figura 5-14. Crecimiento de las viviendas eficientes mediante el precio

Ciclo de Balance 5 (Demanda residencial eficiente): La Figura 5-15 contiene el

ciclo de balance correspondiente a la dinámica de las viviendas eficientes y la

reducción de la demanda residencial de la red. A mayor número de viviendas

dispuestas a ser eficientes, en el largo plazo, habrán más viviendas eficientes y

como consecuencia se tendrá una menor demanda de electricidad proveniente de

la red.

ViviendasEficientes

Precio de latecnología

Demanda totalde la red

Precio de laelectricidad de la red

Margen dereserva

-

-

Viviendas quedemandan de la red

-

+

Costo mensualequivalente

- +

+

B3

ViviendasEficientes

Precio de latecnología

Precio de laelectricidad de la redCurvas de

aprendizaje local

B4

Curvas deaprendizaje mundial

Costo MensualEquivalente

- +

-+

+

+

Capítulo 5 83

Figura 5-15. Demanda residencial eficiente

Ciclo de Balance 6 (Reducción del precio de la tecnología mediante su

crecimiento): Este ciclo de balance está conformado por el ciclo B4 y B5, por el

cual se muestra la influencia del precio de la tecnología como incentivo para

aumentar el número de viviendas eficientes; y por tanto se da una reducción del

consumo de electricidad de la red, lo que incentiva a que las viviendas estén

dispuestas a ser eficientes. Ver Figura 5-16.

Figura 5-16. Reducción del precio de la microgeneración mediante su crecimiento

Ciclo de Balance 7 (La disponibilidad como incentivo al uso de las tecnologías

eficientes): Este ciclo de balance muestra la influencia de la disponibilidad de las

tecnologías eficientes en el número de viviendas dispuestas a ser eficientes.

Mientras haya un mercado que sustente las tecnologías, mayor será el número de

viviendas eficiente. A mayor número de viviendas eficientes, menor demanda de la

Viviendas dispuestasa ser eficientes

ViviendasEficientes

+

Viviendas quedemandan de la red

+

-B5

Viviendas dispuestasa ser eficientes

ViviendasEficientes

Precio de latecnología

Curvas deaprendizaje local

+

Viviendas quedemandan de la red

+

-

Curvas deaprendizaje mundial

Costo MensualEquivalente

-

-+

+

+

B6

Capítulo 5 84

red y a mayor demanda de la red, mayor es el número de viviendas dispuestas a

ser eficientes.

Figura 5-17. La disponibilidad como incentivo al uso de las tecnologías eficientes

Ciclo de Refuerzo 1 (Proceso de conocimiento): A mayor conocimiento, mayor

serán las personas que estén dispuestas a ser eficientes. La Figura 5-18 ilustra el

ciclo de refuerzo del conocimiento.

Figura 5-18. Proceso de conocimiento para la eficiencia

Ciclo de Refuerzo 2 (Disponibilidad para la eficiencia): Este ciclo de refuerzo,

presentado en la Figura 5-19, demuestra la influencia de la disponibilidad de las

tecnologías y el mercado como oportunidades para un mayor desarrollo y adopción

de las tecnologías eficientes.

Viviendas dispuestasa ser eficientes

ViviendasEficientes

Disponibilidad

Oportunidades delnegocio de eficiencia

+

+

+

Viviendas quedemandan de la red

+

-

+

Políticas dedisponibilidad

+

B7

Viviendas dispuestasa ser eficientes

Conocimiento yeducación sobre la

tecnología

ViviendasEficientes

+

+

+

R1

Políticas deeducación

Capítulo 5 85

Figura 5-19. Disponibilidad para la eficiencia

Seguido se plantea la hipótesis dinámica que explica el modelo de conservación de

electricidad, mediante las variables principales utilizadas dentro del modelo.

5.2.3 Hipótesis dinámica de conservación

En la Figura 5-20 se explica el modelo realizado para la conservación de energía. Como

fue mencionado en el capítulo 2, la conservación se trata de realizar actividades que

permitan reducir el consumo total de energía. Por tanto, este diagrama causal utiliza la

influencia del precio y el conocimiento para aumentar el número de viviendas con hábitos

de conservación.

Figura 5-20. Hipótesis dinámica de conservación

La dinámica de la conservación de electricidad está enmarcada por cinco ciclos de

realimentación: cuatro ciclos de balance y un ciclo de refuerzo. Los ciclos de balance B1 y

B2 componen la hipótesis dinámica del mercado explicada anteriormente en la estructura

ViviendasEficientes

Disponibilidad

Oportunidades delnegocio de eficiencia

+

+

+

Políticas dedisponibilidad +

R2

Precio de laelectricidad de la red

Incentivos a lainversión

Capacidadinstalada

Margen

Demanda totalde la red

+

+

+

-

-

-

Viviendas con hábitosconservacionistas

Conocimiento sobreprácticas deconservación

Politicas orientadas ala conservación

B2B1

Demanda deelectricidad de la red

por vivienda

Viviendas dispuestasa conservar energía

-

+

+

+

+ +

+

B4

R1

+

B3

Capítulo 5 86

dinámica general de la autogeneración. A continuación se presenta el análisis realizado

para cada ciclo de realimentación.

5.2.3.1 Análisis por ciclos de realimentación

La estructura causal es descrita en torno a los ciclos de realimentación identificados.

Ciclo de Balance 3 (Conservación y mercado eléctrico): Este ciclo de balance

relaciona los hábitos de conservación con el mercado eléctrico. A mayor precio de

la red, mayor es el número de viviendas que reducen su consumo de electricidad,

como consecuencia habrá una menor demanda y un mayor margen de reserva, por

ende, se disminuye el precio de la electricidad.

Figura 5-21. Conservación y mercado eléctrico

Ciclo de Balance 4 (Demanda conservacionista): Este ciclo relaciona la

disminución de la demanda de red con los hábitos de conservación. La Figura 5-22

representa una dinámica muy sencilla, a mayor demanda de electricidad habrá un

mayor número de viviendas dispuestas a ahorrar energía y por tanto un mayor

número de viviendas que efectivamente lo hagan. Al haber un mayor número de

viviendas que conserven, habrá una mayor disminución de la demanda de la red,

cerrando así el ciclo.

Precio de laelectricidad de la red

Margen

Demanda totalde la red

-

-

Viviendas con hábitosconservacionistas

Demanda deelectricidad de la red

por vivienda

-

+

+

B3

Capítulo 5 87

Figura 5-22. Demanda conservacionista

Ciclo de Refuerzo 1 (Proceso de Conocimiento para la conservación): Como

se planteó en los causales de microgeneración y eficiencia, el conocimiento activa

a las personas para implementar técnicas de conservación y lleva a que un número

mayor de viviendas ahorren energía, esto resulta en una disminución de la

demanda de red.

Figura 5-23. Proceso de Conocimiento para la conservación

Con este último ciclo de realimentación se finaliza la explicación de la dinámica del modelo

de autogestión de electricidad en el sector residencial colombiano. A continuación se

presenta la descripción del modelo de simulación.

5.3 Formulación del modelo de simulación

Las hipótesis dinámicas descritas en la sección anterior pueden ser representadas por

medio de un diagrama de flujos y niveles construido bajo el software PowerSim Studio 9,

con el propósito de entender la autogestión y evaluar distintos escenarios para la aplicación

de políticas que la incentiven. El horizonte de tiempo del modelo es de 23 años,

Viviendas con hábitosconservacionistas

Demanda deelectricidad de la red

por vivienda

Viviendas dispuestasa conservar energía

-

+

+

B4

Viviendas con hábitosconservacionistas

Conocimiento sobreprácticas deconservación

Politicas orientadas ala conservación

Viviendas dispuestasa conservar energía

+

++

+

R1

Capítulo 5 88

comenzando la simulación en enero de 2014 y finalizándola en diciembre de 2036, con un

paso de simulación mensual. Como se indicó en la sección pasada, el modelo de

autogestión hace parte de una plataforma general que explica el mercado eléctrico

colombiano y la evaluación de políticas eléctricas para promover alternativas bajas en

carbono (Dyner et al., 2013). Se quiso evaluar los efectos que tendría para el mercado

eléctrico la autogestión en el sector residencial, pues este representa el 40% de la

demanda eléctrica total y es un sector fundamental en la planeación energética del país.

Debido a las condiciones geográficas del país fue necesario dividir el modelo por zonas

para una mayor desagregación de la población.

El modelo de autogestión tiene seis subsecciones: (1) población, (2) intensidad energética,

(3) microgeneración, (4) eficiencia, (5) conservación y (6) demanda de interconexión; las

cuales serán descritas a continuación.

5.3.1 Población y viviendas

La Figura 5-24 muestra el modelo en niveles y flujos de la población y viviendas. Se supuso

que la población colombiana crecerá a una tasa anual de 1.3%, según las proyecciones

realizadas por el CEPAL. Se supuso que una familia la componen 3.6 personas (DANE,

2010) y que las viviendas requeridas por familias es de 1.01 (DANE, 2013).

Figura 5-24. Población y viviendas

Las variables más importantes del diagrama son:

Población - viviendas

poblaciónCrecimientopromedio

familiasXvivienda

viviendasrequeridas

familias

% regiones

Personas x familia

Tasa crecimientopoblacional

Variacióncrecimiento

poblacional mensual

Capítulo 5 89

Población: nivel que permite saber la población total con la que se contará en

Colombia durante los años de simulación, medida en personas, como se muestra

en la Ecuación 1.

𝑑𝑃𝑜𝑏𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛

𝑑𝑡= 𝑃0 ∗ 𝑐𝑟𝑒𝑐𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑏𝑙𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙

Ecuación 1. Población

5.3.2 Intensidad energética

La intensidad energética se refiere al consumo de electricidad por vivienda. La intensidad

energética es definida como la cantidad de MWh consumidos por una familia promedio de

Colombia durante un mes. Para este dato no existen proyecciones y por lo tanto se tomó

la tasa de crecimiento de la intensidad igual a la tasa de crecimiento del PIB. La Figura

5-25, muestra el diagrama de flujos y niveles del crecimiento en el requerimiento de energía

eléctrica por vivienda.

Figura 5-25. Intensidad energética

Las variables más importantes del diagrama son:

Intensidad energética: nivel que permite contabilizar el crecimiento de la

electricidad requerida por vivienda. Ver Ecuación 2.

𝑑𝐼𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔é𝑡𝑖𝑐𝑎

𝑑𝑡= 𝐼𝐸0 ∗ 𝑐𝑟𝑒𝑐𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑃𝐼𝐵

Ecuación 2. Intensidad energética

Intensidad energética

Intensidadenergética inicial

Intensidad energética

crecimientointensidadenergética

tasa crecimientomensual de la

intensidad

Capítulo 5 90

5.3.3 Microgeneración

Como se mencionó anteriormente, el modelo se dividió en tres regiones debido a la

geografía y la variabilidad del factor de radiación solar en país, necesario para calcular el

costo de generación solar (Levelized Cost of Energy, LCOE). La Tabla 5-2 muestra los

factores de carga promedio por cada región. En el anexo A se presenta la tabla con los

cálculos y la información completa para las regiones seleccionadas.

Tabla 5-2. Factor de carga promedio por región.

R1 R2 R3

0.1789 0.2274 0.3002

5.3.3.1 Costo de generación solar

El costo de generación solar o LCOE, por sus siglas en inglés, se ha utilizado

extensivamente pues permite comparar el costo de microgeneración respecto a la tarifa

ofrecida por la empresa local de energía (EIA, 2014). El LCOE, se enfoca en la realización

de un análisis financiero, como se presenta en la Ecuación 3. En el el anexo A se encuentra

el diagrama de flujos y niveles realizado.

𝐿𝐶𝑂𝐸 =

∑ [𝐶𝑡

(1 + 𝑟)𝑡]𝑛𝑡=0

∑ [𝐸𝑡

(1 + 𝑟)𝑡]𝑛𝑡=0

($ 𝐾𝑤ℎ⁄

Ecuación 3. Costo de generación solar

Según la Ecuación 3, se calcularán cada uno de los factores que componen el LCOE.

Energía Generada (Et): La energía total generada por los sistemas fotovoltaicos

en cada región depende de la capacidad instalada (Ci), de la eficiencia de los

equipos en cada año, del factor de carga de cada región (Fc), del número de horas

al año, del ratio de degradación de la eficiencia anual (𝑑𝑡) igual a un 1% y de la vida

útil (t) de los equipos, como se muestra en la Ecuación 4. En el anexo A se

encuentra el diagrama de flujos y niveles para la energía generada.

Capítulo 5 91

𝐸𝑡 = 𝐶𝑖 ∗ (1 − 𝑑𝑡)𝑡 ∗ 𝐹𝑐 ∗ 8640

Ecuación 4. Energía generada por el panel solar

Costos Totales (Ct): Los costos totales de los sistemas fotovoltaicos durante su

vida útil corresponden a la inversión inicial y a los reemplazos de baterías (deben

cambiarse cada 5 años).

Tasa de interés de descuento (r): la tasa de descuento mide la aversión al riesgo.

Con el resultado de la energía generada se puede calcular, como se propone a

continuación, el porcentaje que es atendido por el panel según las necesidades

energéticas de una vivienda.

5.3.3.2 Atención de la demanda

La atención a la demanda corresponde a la relación entre la energía producida por los

paneles solares y la energía consumida. La Ecuación 5 muestra la forma de calcular el

porcentaje de atención de la demanda. En el anexo A se encuentra el diagrama de flujos

y niveles construido para calcular la atención de la demanda.

% 𝐴. 𝐷. =𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑓𝑜𝑡𝑜𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑖𝑐𝑎 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑎

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎

Ecuación 5. Porcentaje de atención a la demanda

5.3.3.3 Modelo de sustitución de sistemas de generación

Para que las viviendas colombianas seleccionen la microgeneración, se realizó un análisis

de decisiones de dos etapas, en la primera etapa se utilizó el modelo de Bass en el cual

los individuos conocen la tecnología y, posteriormente, se evalúa si económicamente es

factible y se adopta. Para la etapa de factibilidad económica la población se divid ió en (1)

creen y seleccionan, y (2) creen y no seleccionan la tecnología. A continuación se presenta

el análisis realizado.

Capítulo 5 92

Modelo Bass: este modelo sirvió calcular las viviendas que conocen la tecnología

y el desean de adoptarla.

Tabla 5-3.Ecuación del Modelo de Bass

Formulación y descripción Unidades

𝒅𝑽𝒏𝑪

𝒅𝒕= 𝑵𝑽 Vivienda

Las viviendas que no conocen la tecnología (𝑽𝒏𝑪) se incrementan con el flujo de entrada del

crecimiento de nuevas viviendas (𝑵𝑽). Este flujo fue definido a partir de la tasa de crecimiento

poblacional descrita anteriormente en el modelo de población.

𝒅𝑽𝑪

𝒅𝒕= 𝑷𝑪 Viviendas

Las viviendas que conocen la tecnología (𝑽𝑪) se incrementan con el flujo de entrada de las

viviendas que no conocen y se denomina proceso de conocimiento (𝑷𝑪). Este flujo se da partir

del modelo de Bass.

𝑷𝑪 = 𝑩𝑩 + 𝑨𝒑 Vivienda

El proceso de conocimiento (𝑷𝑪) se calcula por la suma entre la adopción boca-boca y la

adopción por publicidad (𝑨𝒑) (Mahajan, Muller, & Bass, 1990, 1995; Sterman, 2000b).

𝑩𝑩 =𝒒 ∗ 𝒊 ∗ 𝑽𝑪 ∗ 𝑽𝒑

𝑽𝒕 Vivienda

La adopción boca-boca (𝑩𝑩), se describe por las viviendas totales (𝑽𝒕), las viviendas potenciales

(𝑽𝒑), la fracción de adopción (𝒊), la tasa de contacto (𝒒) y los adoptadores o viviendas que

conocen (𝑽𝑪) (Mahajan et al., 1990, 1995; Sterman, 2000b).

𝑨𝒑 = 𝑽𝒑 ∗ 𝒑 Vivienda

La adopción por publicidad (𝑨𝒑), se describe por las viviendas potenciales (𝑽𝒑) y el coeficiente

de innovación (𝒑).

Customer Choice: este esquema se utilizó para computar las oportunidades que

poseen los consumidores finales, principalmente el precio.

Capítulo 5 93

Tabla 5-4. Ecuaciones Customer Choice

Formulación y descripción Unidades

𝑨𝑹𝒊 =𝑪𝒊

−𝜸

∑ 𝑪𝒋−𝜸

𝒋

%

i = 1, 2,… k; j = 1, 2,… k

Donde i = tecnología, ϒ = un parámetro que indica la voluntad de cambiar (ϒ > 0), las

características de la tecnología 𝑪𝒊= el precio y 𝑪𝒋= precio electricidad de la red (Dyner & Franco,

2004).

𝒅𝑽𝑪𝒏𝑺

𝒅𝒕= 𝑷𝑪 Vivienda

Las viviendas que conocen pero no seleccionan la microgeneración (𝑽𝑪𝒏𝑺𝑴) se incrementan

con el flujo de entrada de nuevas viviendas no seleccionan microgeneración (𝑽𝒏𝑺𝑴).

𝒅𝑽𝑴

𝒅𝒕= 𝑽𝑪𝑪𝑴 + 𝑽𝑪𝒏𝑪𝑴 Vivienda

Las viviendas con microgeneración (𝑽𝑴) se incrementan con el flujo de entrada de las nuevas

viviendas que conocen y creen microgeneración (𝑽𝑪𝑪𝑴) y el flujo de nuevas viviendas que

conocen pero no creen en la microgeneración (𝑽𝑪𝒏𝑪𝑴).

En el anexo A se encuentra el diagrama de flujos y niveles desarrollado en PowerSim

Studio 9 para la adopción de microgeneración.

5.3.4 Eficiencia

Para modelar la eficiencia energética se utilizaron 3 electrodomésticos distintos a sustituir

en concordancia a las metas planteadas en el plan de acción del PROURE y la Tabla 2-2,

los cuales son: (1) neveras, (2) lavadoras y (3) estufas eléctricas. Este último

electrodoméstico tiene una tendencia a desaparecer y ser sustituido por el gas natural o el

GLP (UPME, 2006), no obstante, todavía el 23.5% (DANE, 2013) de la población

colombiana posee dicho electrodoméstico en sus viviendas.

Al igual que en la microgeneración se realizó un análisis de decisiones de dos etapas, en

la primera etapa se utilizó el modelo de Bass, explicado anteriormente en Modelo de

sustitución de sistemas de generación, en el cual los individuos conocen la tecnología y

Capítulo 5 94

posteriormente se evalúa si económicamente es factible la adopción los electrodomésticos

eficientes. Para la etapa de factibilidad económica la población se dividió en (1) creen y

seleccionan, y (2) creen y no seleccionan la tecnología.

A continuación se presenta la descripción general de la etapa de factibilidad económica.

5.3.4.1 Costo Mensual Equivalente (CME)

Este costo mensual equivalente permite trasladar los costos de la inversión inicial,

mantenimiento y operación a una cifra mensual. Este CME permite comparar la tarifa de

la red con lo ahorrado por la sustitución del electrodoméstico. Ver Ecuación 6.

𝐶𝑀𝐸. =𝐶𝐼𝑖 ∗ 𝑟𝑖 ∗ (1 + 𝑟𝑖 )𝑡𝑖

(1 + 𝑟𝑖 )𝑡𝑖 + 𝐶𝑂𝑖

Ecuación 6. Costo Mensual Equivalente

Donde 𝑖 = tecnología, 𝐶𝐼𝑖= inversión inicial, 𝑟𝑖= tasa de interés, 𝑡𝑖= tiempo de inversión y

𝐶𝑂𝑖= costo de operación. En el el anexo A se encuentra el diagrama de flujos y niveles

realizado para cada una de las tecnologías 𝑖 = neveras, lavadoras y estufas.

A continuación se presentan las ecuaciones principales del modelo de sustitución de

Neveras, Lavadoras y Estufas.

5.3.4.2 Modelo de sustitución de electrodomésticos

A continuación se realiza la descripción de las variables principales de la viabilidad

económica para la sustitución de los electrodomésticos 𝑖 = neveras, lavadora o estufas.

Tabla 5-5. Modelo de sustitución de electrodomésticos

Formulación y descripción Unidades

Customer Choice

𝑨𝑹𝒊 =𝑪𝒊

−𝜸

∑ 𝑪𝒋−𝜸

𝒋

%

i = 1, 2,… k; j = 1, 2,… k

Capítulo 5 95

Formulación y descripción Unidades

Donde i = tecnología (neveras, lavadoras o estufas), ϒ = un parámetro que indica la voluntad de

cambiar (ϒ > 0), 𝑪𝒊= las características del electrodoméstico (costo mensual equivalente) y 𝑪𝒋=

precio electricidad de la red (Dyner & Franco, 2004).

𝒅𝑽𝑪𝒏𝑺𝒊

𝒅𝒕= 𝑽𝒏𝑺 Vivienda

Las viviendas que conocen pero no seleccionan la tecnología eficiente (𝑽𝑪𝒏𝑺𝒊) se incrementan

con el flujo de entrada de nuevas viviendas no seleccionan la tecnología (𝑽𝒏𝑺).

𝒅𝑽𝑬𝒊

𝒅𝒕= 𝑽𝑪𝑪𝒊 + 𝑽𝑪𝒏𝑪𝒊 Vivienda

Las viviendas eficientes que poseen la tecnología i (𝑽𝑬𝒊) se incrementan con el flujo de entrada

de nuevas viviendas que conocen y creen en la sustitución de tecnologías eficientes (𝑽𝑪𝑪𝒊) y el

flujo de nuevas viviendas que conocen pero no creen en la sustitución de electrodomésticos

(𝑽𝑪𝒏𝑪𝒊).

En el el anexo A se encuentra el diagrama de flujos y niveles realizado para la sustitución

de cada una de las tecnologías 𝑖 = neveras, lavadoras y estufas.

5.3.5 Conservación de electricidad

Al igual que el modelo de microgeneración y el modelo de eficiencia, las viviendas a

conservar realizan un proceso de Bass para conocer la conservación como una técnica de

ahorro de electricidad (ver Modelo de sustitución de sistemas de generación).

Posteriormente se analiza si las viviendas están dispuestas a cambiar sus costumbres y

hábitos.

5.3.5.1 Modelo de sustitución de costumbres y hábitos de consumo

El modelo de sustitución de costumbres y hábitos está ligado al comportamiento y las

creencias de las viviendas, por tanto el modelo de simulación está basado en las viviendas

que conservan y aquellas que conocen pero no lo hacen inmediatamente.

Capítulo 5 96

Tabla 5-6. Modelo de sustitución de hábitos y costumbres

Formulación y descripción Unidades

𝒅𝑽𝑪𝑺

𝒅𝒕= 𝑽𝑪𝑺 + 𝑹𝑪𝑺 Vivienda

Las viviendas que conservan (𝑽𝑪𝑺) se incrementan con el flujo de entrada de nuevas viviendas

que conocen y creen en la conservación (𝑽𝑪𝑪𝑪𝑺) y el flujo de entrada de viviendas que vuelven

a considerar si conservan o no (𝑹𝑪𝑺).

𝒅𝑽𝑪𝒏𝑺𝑪𝑺

𝒅𝒕= 𝑽𝒏𝑺𝑪𝑺 Vivienda

Las viviendas que conocen pero no seleccionan la conservación crecen (𝑽𝑪𝒏𝑺𝑪𝑺) a partir del

flujo de las nuevas viviendas que no seleccionan la conservación (𝑽𝒏𝑺𝑪𝑺).

En el anexo A se encuentra el diagrama de flujos y niveles realizado para conservación de

electricidad.

5.3.6 Demanda total interconexión

Como resumen se presenta la descripción del cálculo de la demanda residencial, no

residencial y la relación con la demanda total de interconexión.

La demanda total de interconexión del sistema se divide en la demanda no residencial

(industrial y comercial) y la demanda residencial. La Figura 5-26, muestra el diagrama de

flujos y niveles realizado para el cálculo de la demanda residencial.

Capítulo 5 97

Figura 5-26. Demanda residencial

Las variables más importantes del diagrama son:

Demanda residencial total por regiones: variable que permite contabilizar la

demanda residencial total durante los años de simulación, medida en MWh, como

se muestra en la Ecuación 7.

𝐷𝑅𝑇 = 𝐷𝑅𝑇 − (𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑣𝑖𝑣𝑖𝑒𝑛𝑑𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 + 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑎ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒

+ 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑎ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎𝑐𝑖ó𝑛)

Ecuación 7. Demanda residencial total por regiones

La Figura 5-27 presenta el diagrama de flujos y niveles realizado para el cálculo de la

demanda no residencial (industrial y comercial) y la demanda total de interconexión.

Demanda residencial

Demandaresidencial total por

regiones

Intensidad energética

Total intensidad pordemanda

Consumo ahorro deconservación por

vivienda

viviendas totales

consumo ahorroeficiente

Consumo viviendascon panel solar

Capítulo 5 98

Figura 5-27. Demanda de interconexión

Las variables más importantes del diagrama son:

Demanda no residencial: nivel que permite calcular la demanda no residencial

durante los años de simulación, medida en MWh, como se muestra en la Ecuación

8.

𝑑𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 𝑛𝑜 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙

𝑑𝑡= 𝐷𝑁𝑅0 ∗ (𝑐𝑟𝑒𝑐𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒𝑚 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 ∗ 𝑎𝑙𝑓𝑎)

Ecuación 8. Demanda no residencial

Demanda interconexión: variable que permite calcular la demanda total de

interconexión durante los años de simulación, medida en MWh, como se muestra

en la Ecuación 9.

𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑜𝑛𝑒𝑥𝑖ó𝑛 = 𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 𝑛𝑜 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 + 𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙

Ecuación 9. Demanda total interconexión

5.4 Validación

Después de describir la hipótesis dinámica y los componentes principales del modelo, se

someterá a un proceso de validación para definir la validez de los resultados del modelo

surgidos a partir de los supuestos y la información disponible. Por tanto, esta sección

verificará si el modelo cumple con el propósito para el que ha sido desarrollado y si se

Demanda interconexión

Demanda noresidencial

Crecimiento dem

Alfa

elasticidad preciodemanda

elasticidad PIBdemanda

pib-elasticidad

precio-elasticidad

Crecimiento porelasticidades

Demanda totalinterconexion

Variación precio red

Demanda noresidencial inicial

Porcentajedemanda otras

Demanda inicialtotal

Demandaresidencial total por

regiones

Demandaresidencial total

variacion PIB

Capítulo 5 99

reproduce el comportamiento real, a partir de la metodología de validación planteada en el

capítulo 4. A continuación se presentan las pruebas de validación que se aplicaron al

modelo propuesto en esta investigación.

5.4.1 Pruebas directas a la estructura

Estas pruebas buscan validar la estructura del modelo por medio de la consistencia

dimensional, evaluación de la estructura y verificación de parámetros.

5.4.1.1 Prueba de consistencia dimensional:

El entorno de PowerSim Studio 9 exige consistencia dimensional durante la realización del

modelo, igualmente se evaluó la consistencia de las unidades de las ecuaciones.

5.4.1.2 Prueba de validación de la estructura:

Para la validación de la estructura se examinaron las variables de nivel para confirmar la

conservación de la materia y la energía; y evitar entonces la presencia de valores

negativos. Se realizó la inspección sobre las ecuaciones que definen las relaciones entre

las variables del modelo y no sé encontró evidencias de la no conservación de la materia

o la energía. Se describe a continuación un análisis de no negatividad para la variable de

nivel correspondiente a viviendas que conocen, a modo de ejemplo de no negatividad.

IF(Micro=0,0<<vivienda/mo>>,(MIN('viviendas que no

conocen'/1<<mo>>,('Adopción publicidad creencia verde'+'adopción boca-

boca')/1<<mo>>)))

5.4.1.3 Verificación de parámetros

Con esta prueba se busca comprobar los parámetros del modelo con la información

existente en el sistema real, con el fin de evaluar la correspondencia de forma conceptual

y numérica con la realidad. A continuación se presenta una lista de los parámetros más

importantes del modelo, los parámetros restantes se encuentran en el anexo B. Los

parámetros que tienen el símbolo (*), fueron estimados a partir de la calibración del modelo,

dado que no hay información disponible sobre ellos. La validez de estos parámetros

depende de que tengan un sentido físico en el sistema real y que las magnitudes de sus

rangos se encuentren dentro de los valores aceptables.

Capítulo 5 100

Tabla 5-7. Descripción de los parámetros del modelo

Nombre Valores Significado Fuente

% de demanda residencial

0.4 Representación del sector residencial en la demanda de electricidad nacional.

(UPME, 2006)

Intensidad energética* 0.147

Consumo promedio de electricidad mensual de cada vivienda (MWh/mo)

Los autores con datos de:

(Universidad Nacional de

Colombia & UPME, 2006)

Tasa crecimiento de la intensidad energética*

0.001406 Crecimiento de la intensidad energética

Los autores

Hogares por vivienda 1.03

Promedio del número de hogares (familia) por vivienda (DANE, 2013)

Habitantes en cada hogar

3.6 Promedio de número de habitantes por hogar en Colombia

(DANE, 2013)

Fracción de adopción

0.001/0.03

Corresponde a valores de la adopción cando existe una débil (0.001) o fuerte (0.03) boca-boca. Estos valores son iguales para microgeneración, eficiencia y conservación.

(Sterman, 2000b)

Tasa interés anual 0.279

Tasa de interés máxima permitida en el sistema financiero colombiano para acceder a un crédito de libre inversión

(Superfinanciera, 2013)

Tiempo de la inversión*

3

Tiempo (en años) durante el cual se difiere la inversión realizada para comprar un

panel

Los autores

Gama -0.8

Parámero del Customer Chioce que permite medir la adopción de una tecnología

en general

(Westley, 1992)

Crecimiento poblacional

2012-2014: 0.0137 Proyección de la tasa promedio anual de crecimiento de la población colombiana

(CEPAL, 2013) 2015-2019: 0.0124

Capítulo 5 101

Nombre Valores Significado Fuente

2020-2024: 0.0110

2025-2029: 0.0096

2030-2032: 0.0081

5.4.2 Pruebas de estructura orientadas al comportamiento

Estas pruebas permiten evaluar si el nivel de agregación del modelo es adecuado para el

propósito que fue construido. Entre las pruebas se tiene: (1) límites del modelo y (2)

condiciones extremas (Barlas, 1994). A continuación se presenta cada una de ellas.

5.4.2.1 Límites del modelo

Esta prueba busca responder cuáles variables deben ser endógenas y cuáles exógenas al

modelo de acuerdo al propósito para el que fue construido y con el fin de determinar si se

deben agregar relaciones o eliminar aquellas innecesarias. La Figura 5-28 presenta la

distribución de las principales variables endógenas y exógenas.

Figura 5-28. Variables exógenas y endógenas

Capítulo 5 102

El PIB, el crecimiento de la población y el crecimiento de la intensidad, etc.; son factores

externo que afectan el modelo y por tanto no se deben convertir en variables endógenas

pues su análisis y estudio no hace parte del objeto del modelo. Variables endógenas como:

precio de la electricidad, las viviendas, la demanda residencial etc., son variables

endógenas al modelo porque definen el propósito del mismo. Con base en esto se concluye

que el modelo está delimitado apropiadamente para el su propósito.

5.4.2.2 Condiciones extremas

En esta prueba se asignan valores extremos al número de viviendas y el precio de los

paneles solares; y se compara con el escenario base. De esto modo, se pueden encontrar

fallas en la estructura del modelo, de las cuales no se obtuvieron evidencias. Los

resultados de esta prueba se encuentran en el anexo C.

5.4.3 Pruebas de validación del comportamiento

Esta prueba mide la capacidad del modelo para reproducir el comportamiento observado

en la vida real. Entre estas pruebas se incluyen: reproducción del comportamiento,

predicción del comportamiento, anomalías en el comportamiento, comportamiento

sorpresivo, políticas extremas y modelos familiares (Forrester & Senge, 1980).

5.4.3.1 Reproducción del comportamiento

Durante la revisión de literatura realizada en esta investigación no se encontró información

histórica de la autogestión (microgeneración, eficiencia y conservación) en Colombia ni

como los cambios de tecnologías han contribuido a que se presente una reducción en la

demanda de electricidad. La microgeneración aún no ha sido adoptada en los hogares

colombianos y el programa de acción del PROURE comenzó desde el año 2010 y por tanto

no hay información histórica con la cual reproducir el comportamiento.

5.4.3.2 Pertinencia a otros sistemas

Esta prueba consiste en evaluar la capacidad del modelo construido para representar el

comportamiento de una tecnología similar. Para la difusión de las tecnologías modeladas

(paneles solares, neveras, lavadoras y estufas eficientes), al no tener información

correspondiente para el mercado específico de Colombia se utilizó la información

disponible para otros mercados.

Capítulo 5 103

5.5 Conclusiones capítulo 5

En este capítulo se establecieron el propósito del modelo, la construcción del diagrama

causal, la formulación del diagrama de flujos y niveles y la validación del modelo. Para la

construcción del modelo de flujos y niveles de la autogestión de electricidad en Colombia

fue necesario realizar unos supuestos basados en información encontrada en la literatura.

Según el modelo desarrollado en dinámica de sistemas, a continuación se presenta el

análisis de políticas de autogestión implementadas y los resultados obtenidos.

Capítulo 6

6. Análisis de políticas de autogestión y

resultados.

Después de presentar la construcción del modelo de simulación y su validación en el

capítulo anterior, se muestra a continuación el análisis del caso base y posteriormente se

mostrarán los resultados de la aplicación de políticas de autogestión de electricidad

propuestas para el sector residencial urbano con el fin de reducir el consumo de

electricidad.

6.1 Análisis caso base

El caso base del modelo de simulación corresponde al análisis del efecto de la autogestión

de electricidad en la demanda residencial y de interconexión del sistema; y algunos efectos

secundarios (disminución de emisiones de carbono, efectos en el precio, la generación y

el margen de reserva). En el caso base se analizan el número de viviendas totales, el

número de viviendas que microgeneran, las viviendas que sustituyen sus neveras,

lavadoras y estufas por otras más eficientes y las viviendas que conservar energía

eléctrica. La Figura 6-1 presenta las proyecciones de la población y la intensidad

energética según el modelo de simulación desarrollado.

Capítulo 6 105

Figura 6-1. (a) Población (b) Intensidad energética

a. Población (personas) b. Intensidad Energética

(MWh/vivienda)

La Figura 6-2 presenta la generación y capacidad instalada del sistema del escenario base.

Se observa en la Figura 6-2 (a) que a partir de 2019 se deja de generar con gas y se pasa

a carbón.

Figura 6-2. (a) Generación (b) Capacidad instalada

a. Generación (MWh) b. Capacidad Instalada (MW)

Solar, Eólica, Otras, Carbón, Fuel Oil, Gas, Filo de agua, Hidro

La Figura 6-3 (a) muestra las emisiones del caso base, para los años 2018-2020 hay un

incremento debido a la entrada de generación con carbón y esto lleva a que se incremente

el precio para el año 2019 (Figura 6-3 (c)). Para los años 2032-2036 las emisiones

disminuyen notablemente debido a que ya no se genera con carbón. Por su parte el

margen de reserva disminuye paulatinamente debido a la relación entre la demanda de

interconexión y la capacidad instalada.

0

10000000

20000000

30000000

40000000

50000000

60000000

700000002

01

4

201

5

201

7

201

9

202

0

202

2

202

4

202

5

202

7

202

9

203

0

203

2

203

4

203

5

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

201

4

201

5

201

7

201

8

202

0

202

1

202

3

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5

202

6

202

8

202

9

203

1

203

3

203

4

203

60

2.000.000

4.000.000

6.000.000

8.000.000

10.000.000

12.000.000

14.000.000

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

Capítulo 6 106

Figura 6-3. (a) Emisiones, (b) Margen de reserva, (c) Precio de la electricidad y (d) Demanda de

interconexión

a. Emisiones (TCO2) b. Margen de reserva (%)

c. Precio d. Demanda interconexión (MWh)

Al finalizar los años de simulación, la generación es a partir de fuentes renovables y esto

lleva a que el margen de reserva disminuya y hallan riesgos para la confiabilidad del

sistema.

La Figura 6-4 presenta las viviendas totales del escenario base y las viviendas que optan

por microgenerar su propia electricidad, sustituir las neveras, lavadoras y estufas y

conservar energía. Como se puede observar en la Figura 6-4 (b), (c), (d), (e) y (f), la

penetración de la autogestión en las viviendas colombianas se da en pequeñas cantidades

debido a los pocos incentivos y al escaso conocimiento que existe.

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

400000

0

5

10

15

20

25

30

35

200000

205000

210000

215000

220000

225000

230000

235000

240000

245000

250000

0

2000000

4000000

6000000

8000000

10000000

12000000

20

14

20

16

20

18

20

20

20

22

20

24

20

26

20

28

20

30

20

32

20

34

20

36

Capítulo 6 107

Figura 6-4. Viviendas totales y viviendas que autogestionan electricidad en el caso base

a. Viviendas b. Viviendas que microgeneran

c. Viviendas que sustituyen nevera d. Viviendas que sustituyen lavadora

e. Viviendas que sustituyen estufa f. Viviendas que conservan

R1 R2 R3 Total regiones

A partir de las viviendas que autogestionan su consumo de electricidad, mostradas en la

Figura 6-4, la Figura 6-5 muestra el consumo residencial de la red y el consumo ahorrado

por cada técnica de autogestión utilizada.

0

5000000

10000000

15000000

20000000

201

4

201

5

201

7

201

8

202

0

202

1

202

3

202

5

202

6

202

8

202

9

203

1

203

3

203

4

203

6 0

2000000

4000000

6000000

8000000

10000000

201

4

201

5

201

7

201

9

202

0

202

2

202

4

202

5

202

7

202

9

203

0

203

2

203

4

203

5

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

700000

201

4

201

5

201

7

201

8

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0

202

1

202

3

202

5

202

6

202

8

202

9

203

1

203

3

203

4

203

6

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

700000

800000

201

4

201

5

201

7

201

9

202

0

202

2

202

4

202

5

202

7

202

9

203

0

203

2

203

4

203

5

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

201

4

201

5

201

7

201

8

202

0

202

1

202

3

202

5

202

6

202

8

202

9

203

1

203

3

203

4

203

6

0

2000000

4000000

6000000

8000000

10000000

12000000

14000000

16000000

201

4

201

5

201

7

201

9

202

0

202

2

202

4

202

5

202

7

202

9

203

0

203

2

203

4

203

5

Capítulo 6 108

Figura 6-5.Demanda residencial y consumo ahorrado

a. Demanda residencial red (MWh) b. Consumo panel solar (MWh)

c. Ahorro eficiencia (MWh) d. Ahorro conservación (MWh)

R1 R2 R3 Total regiones

6.2 Análisis de políticas

A partir de la revisión de literatura del capítulo 3, acerca de las políticas de autogestión

aplicadas al sector residencial, se ha decidido evaluar la aplicación al caso Colombiano de

políticas de tipo fiscal que incluyen incentivos económicos y exención de impuestos y tasas

de interés; y políticas de información dirigidas a mejorar el conocimiento de la población

sobre las técnicas de autogestión.

A continuación se presentan las políticas aplicadas a cada técnica de autogestión.

6.2.1 Políticas para microgeneración

Dentro de las políticas implementadas para la microgeneración se encuentran:

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

201

4

201

5

201

7

201

8

202

0

202

1

202

3

202

5

202

6

202

8

202

9

203

1

203

3

203

4

203

6 0

200000

400000

600000

800000

1000000

1200000

1400000

201

4

201

5

201

7

201

9

202

1

202

3

202

5

202

6

202

8

203

0

203

2

203

4

203

6

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

201

4

201

5

201

7

201

8

202

0

202

1

202

3

202

5

202

6

202

8

202

9

203

1

203

3

203

4

203

6

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

180000

2014

2015

2017

2019

2021

2023

2025

2026

2028

2030

2032

2034

2036

Capítulo 6 109

Subsidio monetario para la compra del panel solar: Este tipo de política fiscal

busca reducir el precio de compra del panel. Esta política se aplicó en el modelo de

simulación en el costo inversión mediante una reducción del 30% al valor promedio

del panel.

Eliminación de las tasas de interés para la compra de los paneles solares:

Esta política fiscal busca eliminar la tasa de interés anual de la compra de los

paneles solares. Esta política se aplicó en el modelo de simulación en la variable

Tasa interés anual del valor promedio para créditos de consumo de (27,9%).

Divulgación de microgeneración a partir de paneles solares: El conocimiento

sobre las ventajas y avances de la microgeneración puede influir en la decisión de

compra de un consumidor. Este conocimiento se puede adquirir mediante

campañas de mercadeo y promoción enfocadas en avisos publicitarios en

periódicos, revistas, radio y televisión. En el modelo de Bass el parámetro p

representa las influencias externas entre las que se destacan los medios de

comunicación (Bass, 1969; Mahajan et al., 1990, 1995; Sterman, 2000b) . Por tal

motivo, esta política se aplicó en el modelo de simulación pasando el coeficiente

de influencias externas p de 0,006 a 0.0314. Como parte de la divulgación y

promoción de la tecnología se varió el parámetro “fracción de adopción” de 0.001

a 0.03, debido a que representa una transición de un boca-boca débil a uno fuerte

(Sterman, 2000b).

En la Figura 6-6 se presenta la generación (a) y la capacidad instalada (b) del sistema. En

comparación con la gráfica Figura 6-2 del caso base se puede observar una notable

reducción de la generación y, con un retraso, una disminución en la capacidad instalada,

eso se debe a que parte de la demanda residencial fue trasladada hacia la generación

autónoma de electricidad.

Capítulo 6 110

Figura 6-6. (a) Generación, (b) Capacidad instalada bajo políticas para la microgeneración

a. Generación (MWh) b. Capacidad Instalada (MW)

Solar, Eólica, Otras, Carbón, Fuel Oil, Gas, Filo de agua, Hidro

La Figura 6-7 (a) presenta las emisiones del sistema, para el inicio el primer año de

simulación se tienen unas altas emisiones correspondientes a un periodo de generación

con gas, seguidamente la demanda del sistema disminuye y por tanto se puede suplir con

tecnologías más limpias como la hidro y el filo de agua (ver Figura 6-6). Aunque a partir

del año 2026 se incrementan mínimamente las emisiones en comparación con el caso

base, la reducción de las emisiones relacionadas con la generación de electricidad es del

92%. La parte (c) de la Figura 6-7 muestra las variaciones del precio, a partir del año 2026

se incrementa el precio de la electricidad, y lo cual corresponde al año en que se comienza

(en pequeñas proporciones) a generar con carbón. La demanda de interconexión crece

constantemente, pero con variaciones debido a la disminución de la demanda residencial

y la elasticidad precio-demanda.

Figura 6-7. (a) Emisiones, (b) Margen de reserva, (c) Precio de la electricidad y (d) Demanda de

interconexión: bajo políticas para la microgeneración.

a. Emisiones (TCO2) b. Margen de reserva (%)

0

2.000.000

4.000.000

6.000.000

8.000.000

10.000.000

12.000.000

14.000.000

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

0

10

20

30

40

50

60

201

4

201

6

201

8

202

0

202

2

202

4

202

6

202

8

203

0

203

2

203

4

203

6

Capítulo 6 111

c. Precio d. Demanda interconexión (MWh)

Para los últimos años de simulación el margen de reserva disminuye considerablemente

(ver Figura 6-7 b) lo que puede llevar a apagones durante fenómenos climatológicos

fuertes como el Niño.

La Tabla 6-1 muestra los porcentajes de reducción del precio de electricidad de la red, las

emisiones y el margen de reserva para el caso de aplicación de todas las políticas para la

microgeneración con respecto al caso base, durante todos los años de simulación.

Tabla 6-1. Comparación precio, emisiones y margen respecto al caso base

Microgeneración

Precio -4,3% Emisiones -92,7% Margen -29,6%

En la Figura 6-8 se enseñan las viviendas que adoptaron la microgeneración para suplir

parte de sus necesidades eléctricas. En comparación con el caso base se ve un incremento

del 48% en promedio para todos los años de simulación, lo que lleva a pensar que las

políticas son efectivas para incentivar la penetración de la microgeneración en el sector

residencial de Colombia.

190000195000200000205000210000215000220000225000230000235000240000245000250000255000260000

0

2000000

4000000

6000000

8000000

10000000

201

4

201

5

201

7

201

9

202

1

202

3

202

5

202

6

202

8

203

0

203

2

203

4

203

6

Demanda total interconexion

Capítulo 6 112

Figura 6-8. Viviendas microgeneración con políticas

a. Viviendas que microgeneran

R1 R2 R3 Total regiones Total BAU

A partir de las viviendas microgeneradoras, la Figura 6-9 (a) muestra la demanda

residencial de la red correspondiente a la entrada de la microgeneración. La Figura 6-9 (b)

muestra el consumo de electricidad suplida por los paneles solares, en comparación con

el caso base crece en promedio un 47%, un crecimiento considerablemente alto gracias a

las políticas implementadas.

Figura 6-9. (a) Demanda residencial y (b) consumo panel solar con políticas para la microgeneración

a. Demanda residencial red (MWh) b. Consumo panel solar (MWh)

R1 R2 R3 Total regiones Total BAU

0

2000000

4000000

6000000

8000000

10000000

12000000

14000000

16000000

18000000

201

4

201

5

201

7

201

8

202

0

202

1

202

3

202

4

202

6

202

7

202

9

203

0

203

2

203

3

203

5

203

6

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

201

4

201

6

201

8

202

0

202

2

202

4

202

7

202

9

203

1

203

3

203

5

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

201

4

201

6

201

8

202

0

202

2

202

4

202

7

202

9

203

1

203

3

203

5

Capítulo 6 113

En el anexo D se muestra la efectividad de las políticas para la microgeneración. Se

encuentra igualmente las comparaciones para cada año de simulación respecto al caso

base.

6.2.2 Políticas para eficiencia

Dentro de las políticas implementadas para la eficiencia, aplicadas de igual forma para los

tres electrodomésticos estudiados y al tiempo, se encuentran:

Subsidio monetario para la compra de los nuevos electrodomésticos: Este

tipo de política fiscal busca reducir el precio de compra del electrodoméstico (sea

la nevera, lavadora o estufa). Esta política se aplicó en el modelo de simulación en

el costo de inversión mediante una reducción del 30% al valor promedio del

electrodoméstico.

Eliminación de las tasas de interés para la compra de los electrodomésticos:

Esta política fiscal elimina la tasa de interés anual de la compra de los

electrodomésticos. Esta política se aplicó en el modelo de simulación en la variable

Tasa interés anual del valor promedio para créditos de consumo de (27,9%).

Divulgación de la eficiencia energética: El conocimiento se puede adquirir

mediante campañas de mercadeo y promoción enfocadas en avisos publicitarios

en periódicos, revistas, radio y televisión. En el modelo de Bass el parámetro p

representa las influencias externas entre las que se destacan los medios de

comunicación (Bass, 1969; Mahajan et al., 1990, 1995; Sterman, 2000b) . Por tal

motivo, esta política se aplicó en el modelo de simulación elevando pasando el

coeficiente de influencias externas p de 0,0023 a 0.03. Como parte de la divulgación

y promoción de la tecnología se varió el parámetro “fracción de adopción” de 0.001

a 0.03 debido a que representa una transición de un boca-boca débil a uno fuerte

(Sterman, 2000b).

La Figura 6-10 muestra la disminución de generación (a) respecto al escenario base debido

a la penetración de los electrodomésticos eficientes estudiados. En este escenario la

capacidad instalada (b) muestra disminución frente al caso base (del 10% en promedio de

los años de simulación).

Capítulo 6 114

Figura 6-10. (a) Generación y (b) Capacidad instalada bajo políticas para la eficiencia

a. Generación (MWh) b. Capacidad Instalada (MW)

Solar, Eólica, Otras, Carbón, Fuel Oil, Gas, Filo de agua, Hidro

En la Figura 6-11, se presentan las emisiones, el margen de reserva, el precio de la

electricidad y la demanda de interconexión total del sistema. El cambio más significativo

se observa en las emisiones, pues se reducen en promedio un 80%.

Figura 6-11. (a) Emisiones, (b) Margen de reserva, (c) Precio de la electricidad y (d) Demanda de interconexión: bajo políticas para la eficiencia.

a. Emisiones (TCO2) b. Margen de reserva (%)

c. Precio d. Demanda interconexión (MWh)

0

2.000.000

4.000.000

6.000.000

8.000.000

10.000.000

12.000.000

14.000.000

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

0

50000

100000

150000

200000

201

4

201

6

201

8

202

0

202

2

202

4

202

6

202

8

203

0

203

2

203

4

203

6

0

10

20

30

40

50

201

4

201

6

201

8

202

0

202

2

202

4

202

6

202

8

203

0

203

2

203

4

203

6

190000

200000

210000

220000

230000

240000

250000

0

2000000

4000000

6000000

8000000

10000000

201

4

201

5

201

7

201

9

202

1

202

3

202

5

202

6

202

8

203

0

203

2

203

4

203

6

Capítulo 6 115

La Tabla 6-2 muestra los porcentajes de reducción del precio de electricidad de la red, las

emisiones y el margen de reserva para el caso de políticas para la eficiencia respecto al

caso base, promedio para todos los años de simulación

Tabla 6-2. Comparación eficiencia respecto al caso base

Eficiencia

Precio -2,0%

Emisiones -80,7%

Margen -24,7%

La Figura 6-12 (a), (b) y (c) muestra las viviendas que decidieron sustituir sus neveras,

lavadoras y estufas por otras de una eficiencia mayor. Respecto al caso base, las viviendas

que optaron por cambiar sus neveras son el 59%, las viviendas que sustituyeron sus

lavadoras y estufas son del 73 y 20% respectivamente. Las estufas eficientes (a gas)

tuvieron poca acogida debido a los costos relacionados con la conversión e instalación de

la red de gas natural.

Figura 6-12. Viviendas eficientes con políticas

a. Viviendas que sustituyen nevera b. Viviendas que sustituyen lavadoras

c. Viviendas que sustituyen estufas

0

2000000

4000000

6000000

8000000

10000000

12000000

14000000

201

4

201

5

201

7

201

9

202

0

202

2

202

4

202

5

202

7

202

9

203

0

203

2

203

4

203

5

0

2000000

4000000

6000000

8000000

10000000

12000000

14000000

16000000

18000000

201

4

201

5

201

7

201

9

202

0

202

2

202

4

202

5

202

7

202

9

203

0

203

2

203

4

203

5

Capítulo 6 116

R1 R2 R3 Total regiones

La Figura 6-13 (a) presenta la demanda residencial cuando se aplican las políticas para

eficiencia. En promedio el ahorro de la energía con la sustitución de los electrodomésticos

es del 20% respecto al caso base.

Figura 6-13. (a) Demanda residencial y consumo ahorrado por eficiencia

a. Demanda residencial red (MWh) b. Ahorro eficiencia (MWh)

R1 R2 R3 Total regiones Total BAU

En el anexo D se muestra la efectividad de las políticas implementadas para la eficiencia.

Se encuentra igualmente las comparaciones para cada año de simulación respecto al caso

base.

6.2.3 Políticas para conservación

Como la conservación requiere cambios en las costumbres de consumo, el aliciente

principal que es el ahorro monetario en las cuentas de los servicios no se tuvo en cuenta

0

1000000

2000000

3000000

4000000

5000000

6000000

7000000

8000000

9000000

201

4

201

5

201

7

201

9

202

1

202

3

202

5

202

6

202

8

203

0

203

2

203

4

203

6

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

201

4

201

6

201

8

202

0

202

2

202

4

202

7

202

9

203

1

203

3

203

5

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

700000

800000

201

4

201

6

201

8

202

0

202

2

202

4

202

7

202

9

203

1

203

3

203

5

Capítulo 6 117

pues en Colombia los usuarios residenciales poseen poca información respecto a su

consumo y por tanto el control que pueden hacer al respecto es ineficiente e inexacto. Por

tanto se aplicaron políticas de divulgación de la conservación a partir del boca-boca. Como

fue explicado en el capítulo 5, el modelo de Bass aplicado a la conservación consideró los

datos generales para la difusión de tecnologías y por tanto no se varió el parámetro p.

Divulgación de la conservación: Como parte de la divulgación y promoción de la

tecnología se varió el parámetro “fracción de adopción” de 0.001 a 0.03 debido a

que representa una transición de un boca-boca débil a uno fuerte (Sterman, 2000b).

A continuación se presentan los resultados de la corrida de simulación con las políticas

implementadas para incentivar la conservación de electricidad en las viviendas

colombianas.

La Figura 6-14 muestra la generación de electricidad y capacidad instalada del sistema

durante los años de simulación. En comparación a los casos de políticas para eficiencia y

para microgeneración, el caso con políticas para la conservación no muestra diferencias

tan significativas debido a que la reducción del consumo por los hábitos de conservación

permite disminuir el consumo de electricidad en pequeños porcentajes (1% anual) el

consumo de electricidad. Respecto al caso base la reducción en generación y capacidad

es del 11% y 8% respectivamente.

Figura 6-14. (a) Generación y (b) Capacidad instalada del sistema

a. Generación (MWh) b. Capacidad Instalada (MW)

Solar, Eólica, Otras, Carbón, Fuel Oil, Gas, Filo de agua, Hidro

0

2.000.000

4.000.000

6.000.000

8.000.000

10.000.000

12.000.000

14.000.000

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

Capítulo 6 118

La Figura 6-15 muestra las emisiones, el margen el precio de la electricidad y la demanda

de interconexión. Respecto al caso base las diferencias son mínimas como se puede

observar en la Tabla 6-3, la única variación significativa se encuentra en la disminución de

las emisiones en un 50%.

Figura 6-15. (a) Emisiones, (b) Margen de reserva, (c) Precio de la electricidad y (d) Demanda de

interconexión: bajo políticas para la conservación.

a. Emisiones (TCO2) b. Margen de reserva (%)

c. Precio d. Demanda interconexión (MWh)

Tabla 6-3. Comparación conservación respecto al caso base

Conservación

Precio -1,2%

Emisiones -52,7%

Margen -12,8%

La Figura 6-16 muestra las viviendas que conservan electricidad durante los años de

simulación. Respecto al caso base se incrementó el número de viviendas con hábitos

conservativos en un 17%.

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

180000

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

201

4

201

6

201

8

202

0

202

2

202

4

202

6

202

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1

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3

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5

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0

203

2

203

5

Capítulo 6 119

Figura 6-16. Viviendas que conservan

a. Viviendas Conservación

R1 R2 R3 Total regiones Total BAU

La Figura 6-17 muestra la reducción de la demanda de electricidad en un 1% respecto al

caso base, lo que corresponde al ahorro a partir de los hábitos de conservación.

Figura 6-17. (a) Demanda de electricidad de la red y (b) ahorro con conservación.

a. Demanda residencial red (MWh) b. Ahorro conservación (MWh)

R1 R2 R3 Total regiones Total BAU

En el anexo D se muestra la efectividad de las políticas implementadas para la eficiencia.

Se encuentra igualmente las comparaciones para cada año de simulación respecto al caso

base.

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4000000

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4

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7

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9

203

1

203

3

203

5

Capítulo 6 120

6.3 Caso con todas las políticas al mismo tiempo

Como parte del análisis hecho a la penetración de las técnicas de autogestión, se realizó

un análisis adicional para un caso en el cual se aplican todas las políticas en conjunto. Este

caso pretende mostrar los efectos producidos en la demanda residencial cuando se

emplean, al tiempo, todas las políticas propuestas para las técnicas de autogestión.

La generación de electricidad y la capacidad instalada del sistema reducen en promedio

un 25% respecto al caso base y la capacidad, en promedio muestra una disminución del

17%. Ver la Figura 6-18.

Figura 6-18. (a) Generación y (b) Capacidad instalada

a. Generación (MWh) b. Capacidad Instalada (MW)

Solar, Eólica, Otras, Carbón, Fuel Oil, Gas, Filo de agua, Hidro

En la Figura 6-19, se presentan las emisiones que disminuyeron en un 95% respecto al

caso base. Como se observa en la Figura 6-18 (a), la generación se realiza a partir del

recurso hídrico. Debido a la disminución de la demanda residencial la demanda de

interconexión se redujo un 25% en promedio para los años de simulación.

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2.000.000

4.000.000

6.000.000

8.000.000

10.000.000

12.000.000

14.000.000

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5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

Capítulo 6 121

Figura 6-19. (a) Emisiones, (b) Margen de reserva, (c) Precio de la electricidad y (d) Demanda de

interconexión: bajo el conjunto de políticas para la autogestión.

a. Emisiones (TCO2) b. Margen de reserva (%)

c. Precio d. Demanda interconexión (MWh)

La tabla que se presenta a continuación (Tabla 6-4) contiene las comparaciones respecto

al caso base, donde la reducción menos significativa corresponde al margen de reserva.

Tabla 6-4. Comparación todas las políticas respecto al caso base

Todas las políticas

Precio -6,8%

Emisiones -95,3%

Margen -1,0%

La Figura 6-20, presenta las viviendas que adoptan la microgeneración, las neveras,

lavadoras y estufas eficientes y conservan electricidad. Respecto al caso base las

diferencias son notables (ver anexo D).

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150000

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201

4

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0

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2

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203

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2

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6

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203

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180000185000190000195000200000205000210000215000220000225000230000235000240000245000250000255000260000

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1000000

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7

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1

203

3

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5

Capítulo 6 122

Figura 6-20. Viviendas que autogestionan electricidad en el caso de aplicación de todas las políticas

a. Viviendas microgeneran

b. Viviendas que sustituyen nevera c. Viviendas que sustituyen lavadora

d. Viviendas que sustituyen estufa e. Viviendas que conservan

R1 R2 R3 Total regiones Total BAU

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203

5

Capítulo 6 123

En el anexo D se muestra la efectividad de las políticas implementadas para la autogestión

al mismo tiempo. Se encuentra igualmente las comparaciones para cada año de simulación

respecto al caso base.

6.4 Caso pesimista

El escenario pesimista fue planteado en concordancia con las proyecciones realizadas por

la UPME. Este último caso se plantea como parte de la validación del modelo y la

capacidad del mismo para representar las proyecciones realizadas por el en te estatal

encargado de la planeación energética en el país, UPME.

La Figura 6-21 (a) presenta la generación del sistema, la diferencia con el caso base es de

un 9%. Este aumento de la generación respecto al caso base se debe al aumento de la

demanda residencial. Por su lado, la capacidad es un 4% mayor al caso base.

Figura 6-21. (a) Generación y (c) Capacidad instalada

a. Generación (MWh) b. Capacidad Instalada (MW)

Solar, Eólica, Otras, Carbón, Fuel Oil, Gas, Filo de agua, Hidro

La Figura 6-22 presenta las emisiones, el margen, el precio y la demanda de interconexión

del caso pesimista. La Tabla 6-5 presenta los porcentajes de aumento de acuerdo a las

gráficas de la Figura 6-22.

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35.000

Capítulo 6 124

Figura 6-22. (a) Emisiones, (b) Margen de reserva, (c) Precio de la electricidad y (d) Demanda de

interconexión: bajo el caso pesimista

a. Emisiones (TCO2) b. Margen de reserva (%)

c. Precio d. Demanda interconexión (MWh)

Tabla 6-5. Comparación caso pesimista respecto al caso base

Caso pesimista

Precio 2,2%

Emisiones 166,4%

Margen 36,4%

Demanda interconexión 9%

La demanda residencial de electricidad para el caso pesimista se presenta en la Figura

6-23. Respecto al caso base, en el cual se considera la penetración de la autogestión de

electricidad, la demanda residencial de electricidad crece un 33%.

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255000

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0

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2

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Capítulo 6 125

Figura 6-23. Demanda residencial caso pesimista

a. Demanda residencial red (MWh)

R1 R2 R3 Total regiones Total BAU

En la Tabla 6-6 se presenta las proyecciones de la demanda de energía eléctrica realizada

por la UPME para los años 2027 y 2031.

Tabla 6-6. Proyecciones UPME de energía eléctrica

UPME- Demanda EE (GWh)

Referencia Año Esc Alto Esc Medio Esc Bajo

(UPME, 2013b) 2031 124053 111292 100202

(UPME, 2013b) 2027 107966 99355 91569

(UPME, 2013a) 2027 106032,5 98864,3 91696

(UPME, 2013c) 2027 92279,25 90265,07 88250,9

6.5 Conclusiones capítulo 6

De acuerdo a los resultados presentados en este capítulo se concluye que las políticas

fiscales y de divulgación de las tecnologías aportan considerablemente para el desarrollo

de la autogestión de electricidad en el sector residencial urbano de Colombia. Sin embargo,

un análisis exclusivamente financiero concluye que la técnica de autogestión que entrará

al mercado sin importar las políticas fiscales o publicitarias implementadas será la

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1

203

3

203

5

Capítulo 6 126

microgeneración, pues el desarrollo de la tecnología fotovoltaica ha permito disminuir su

costo y por tanto existe paridad de red.

Bajo los esquemas modelados, al reducirse la demanda y aumentar la generación a partir

de fuentes renovables (hidro, filo y eólica principalmente), el margen de reserva disminuye

hasta puntos críticos en los cuales se amenaza el suministro de energía bajo fenómenos

climatológicos extremos (Niño).

A continuación se presenta el capítulo final con las conclusiones del trabajo de

investigación desarrollado.

Capítulo 7

7. Conclusiones y trabajo futuro

Este capítulo contiene los aportes derivados de esta tesis de investigación y la divulgación

que se han hecho de ellos, adicionalmente se proponen trabajos futuros que permitan

continuar con el estudio del problema de investigación.

7.1 Conclusiones

Dado el nuevo esquema de abastecimiento de la demanda (en el cual se considera al

consumidor final como un agente activo en la gestión de su consumo de electricidad) que

proporciona las posibilidades para tomar las decisiones correctas y encontrar el mayor

beneficio posible para el usuario final, la autogestión de electricidad permite integrar todas

las técnicas del lado del consumidor para la reducción de demanda de electricidad. Esta

reducción de electricidad consumida trae consigo beneficios ambientales ligados a la

reducción de generación a partir de fuentes fósiles, un aumento en la seguridad del sistema

y un menor precio pagado por la electricidad consumida.

El sector residencial de Colombia constituye el 40% de la demanda nacional de energía

eléctrica. Al ser un sector intensivo en el consumo de electricidad debido al uso continuo

de electrodomésticos, se considera un foco importante en esfuerzos para la reducción del

uso de energía y por tanto es primordial dentro de esta investigación para estudiar lo que

pasará si se implementan políticas fiscales y publicitarias que permitan gestionar de

manera apropiada dicho consumo de electricidad.

Capítulo 7

Conclusiones

128

A la luz de los resultados obtenidos dentro de esta tesis de investigación, se puede concluir

que las políticas propuestas son efectivas para fomentar la penetración de la autogestión

de electricidad en el sector residencial de Colombia y que, aun sin la implementación de

políticas el país está a puertas de un cambio inminente en la forma en la que se concibe

el suministro de energía y la gestión de la misma.

A continuación se presenta el reporte del cumplimiento de los objetivos específicos de esta

tesis de investigación y consigo el cumplimiento del objetivo general planteado.

Reporte cumplimiento de los objetivos específicos:

A continuación se presenta el cumplimiento de los objetivos específicos planteados y los

logros alcanzados en relación a cada uno.

Identificar las principales tecnologías que podrían incrementar la autogestión de

electricidad en sector residencial colombiano.

Dentro del estudio realizado durante los capítulos 2 y 3 se explican las principales

características de la microgeneración y eficiencia a nivel mundial y local. Para Colombia

se eligieron las celdas fotovoltaicas para microgenerar y los electrodomésticos de mayor

consumo o aquellos que son objeto del plan de acción del PROURE. Para tales tecnologías

se consideraron escenarios que proporcionaran un ambiente más propicio para la

penetración de la autogestión de electricidad en el sector residencial y el mercado eléctrico

de Colombia. El aporte de la investigación en cumplimiento con este objetivo consiste en

exponer las principales tecnologías propicias para la promoción de la autogestión.

Construir un modelo de simulación que permita conocer y comprender la

autogestión de electricidad.

En el capítulo 4 se mostró por qué la dinámica de sistemas es la mejor metodología de

simulación para afrontar la problemática planteada. Luego, en el capítulo 5 se desarrolló

el modelo a partir del cual es posible estudiar la autogestión de electricidad en el sector

Capítulo 7

Conclusiones

129

residencial de Colombia. El modelo de demanda realizado, al ser parte de una plataforma

general que integra y modela el mercado eléctrico y las tecnologías bajas en carbono,

permite una comprensión holística de todos los elementos relacionados con la autogestión

de electricidad.

Formular políticas que permitan incentivar el desarrollo de la autogestión de

electricidad en el sector residencial urbano de Colombia

Con la revisión bibliográfica realizada en el capítulo 3 sobre las políticas aplicadas a nivel

mundial para la microgeneración, eficiencia y conservación, se lograron proponer y

estudiar cinco casos diferentes que permitieron resolver las preguntas existentes sobre lo

que pasaría si se incentivara la autogestión de electricidad en el sector residencial

colombiano. A partir de este análisis se descubrió que un marco general con políticas

fiscales y de publicidad hacia la autogestión aumentará considerablemente los porcentajes

de penetración de dicha técnica en el mercado eléctrico colombiano; además de modificar

la dinámica del mercado de manera importante.

Al evidenciar el cumplimiento de cada uno de los objetivos específicos se garantiza el

alcance del objetivo general planteado en el capítulo 3.

Divulgación de los resultados

Penetración de los sistemas fotovoltaicos en el sector residencial colombiano. Evento: XI

Encuentro Colombiano de Dinámica de Sistemas. En: Bucaramanga, Colombia

(Septiembre 11- 13, 2013).

Efecto de la selección de tecnologías renovables en la demanda de electricidad residencial.

Evento: XI Congreso Latinoamericano de Dinámica de Sistemas. En: Ciudad de México,

México (Nov. 6-8, 2013).

Capítulo 7

Conclusiones

130

Evaluación de la difusión de microgeneración. Evento: XII Encuentro Colombiano de

Dinámica de Sistemas. En: Bogotá, Colombia (Agosto 27- 29, 2014).

7.2 Trabajo futuro

Como parte de análisis posteriores a esta investigación se recomienda realizar

estudios que permitan evaluar escenarios para los incentivos especí ficos

propuestos en la Ley 1715 después de tener como referencia la regulación

pendiente por efectuarse.

Se considera oportuno realizar un estudio que abarque los sectores comerciales e

industriales del país, pues representan el 60% de la demanda de electricidad del

país y algunos integrantes de estos sectores representan a los consumidores no

regulados del sistema, por ende son porciones del mercado potencial para la

autogestión de electricidad en el país.

Referencias 131

Referencias

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A. Anexo: Modelo de simulación PowerSim Studio 9

Microgeneración

Regiones según factor de brillo solar

La tabla A1 presentada a continuación, muestra la información correspondiente al recurso solar para cada uno de los departamentos

del SIN. En esta tabla se incluye el número de usuarios totales, la cobertura del SIN, el promedio de horas de brillo solar al día, y para

cada mes. Se presenta además el factor de carga de los paneles fotovoltaicos, correspondiente a cada región según su disponibilidad

promedio de sol diario, el cual indica la porción de día en que el sistema fotovoltaico podría generar energía en cada zona, según la

siguiente relación:

𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 (𝐹𝑐) =𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑏𝑟𝑖𝑙𝑙𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟

24

Tabla A1. Factor de brillo [130]–[132]

DPTO Capital # de

usuarios totales

%

cobertura SIN

# de

usuarios del SIN

# de viviendas

# de

Viviendas del SIN

Promedio

anual horas/mes

Promedio

anual horas/día

Factor

brillo promedio

Factor

carga

promedio

por región

Caldas Manizales 274296 97% 266067 276270 267982 128,72 4,29 0,18 0,1789

Caquetá Florencia 82553 91% 75123 91624,67 83378 125,49 4,18 0,17

Anexo A 142

Cauca Popayán 305800 74% 226292 352204,14 260631 134,57 4,49 0,19

Chocó Quibdó 103849 90% 93464 128367,76 115531 106,37 3,55 0,15

Córdoba Montería 343710 91% 312776 377892,01 343882 128,69 4,29 0,18

Bogotá Distrito Capital 1813578 100% 1813578 1813677 1813677 135,43 4,51 0,19

Cundinamarca Bogotá 690750 96% 663120 695596 667772 135,43 4,51 0,19

Guaviare San José del Guaviare 20275 80% 16220 25881 20705 132,93 4,43 0,18

Meta Villavicencio 219392 96% 210616 234368,21 224993 131,54 4,38 0,18

Antioquia Medellín 1847319 96% 1773426 1882700 1807392 157,64 5,25 0,22

0,2274

Casanare Yopal 82215 93% 76460 103049,57 95836 151,33 5,04 0,21

Huila Neiva 337368 89% 300258 395116,41 351654 168,15 5,61 0,23

Santander Bucaramanga 549789 93% 511304 569205 529361 159,98 5,33 0,22

Sucre Sincelejo 187951 96% 180433 191946,85 184269 181,68 6,06 0,25

Tolima Ibagué 370783 91% 337413 394807,9 359275 161,56 5,39 0,22

Valle del cauca Cali 1083872 98% 1062195 1119403 1097015 161,83 5,39 0,22

Nariño Pasto 377061 81% 305419 392745,52 318124 165,68 5,52 0,23

Norte de Santander Cúcuta 336520 92% 309598 349505,27 321545 184,43 6,15 0,26

Quindío Armenia 143218 99% 141786 143478 142043 148,74 4,96 0,21

Risaralda Pereira 267890 96% 257174 269681 258894 159,65 5,32 0,22

Cesar Valledupar 230480 93% 214346 241089,45 224213 222,45 7,42 0,31

0,3002

Atlántico Barranquilla 526340 99% 521077 529537,25 524242 211,91 7,06 0,29

Bolívar Cartagena 415363 96% 398748 435628,07 418203 214,77 7,16 0,30

La Guajira Rioacha 126288 95% 119974 162260,45 154147 224,56 7,48 0,31

Magdalena Santa Marta 307173 95% 291814 336719,2 319883 235,11 7,84 0,33

Arauca Arauca 51419 82% 42164 54916 45031 188,29 6,28 0,26

Anexo A

Para poder caracterizar las regiones según el factor de brillo solar, la tabla A2 muestra los

rangos en los cuales se dividieron las regiones (R1, R2 y R3)

Tabla A2. Regionalización según factor de brillo

Rango promedio para la asignación de la región

R1 R2 R3

De 0,1477 a 0,2073 De 0,2074 a 0,2669 De 0,2669 a 0,3265

Costo de generación solar

La figura A1, presenta el diagrama de flujos y niveles para el costo de generación solar.

Figura A1. Costo de generación solar

Energía Generada (Et):

La figura A2, presenta el diagrama de flujos y niveles para la energía generada.

Figura A2. Energía generada por los paneles solares

Solar

Costo instalaciónsolar residencial

inicial

Costo instalaciónsolar residencial

Curva deaprendizaje mundial

residencial solar

Activación Subsidioa paneles solares

Precio solar

Tasa descuentoresidencial solar

Vida util pv

precio electricidadsolar sin und

costo nivelado deenergía

costo baterias

energía generadapor el panelal año

tasa interés panelsolar

Costo instalacionsolar con interés

Tiempo inversiónpanel

Generación solar

factor de carga delos paneles

horas en un año

capacidad instaladapanel solar

energía generadapor el panelal año

ratio dedegradación

eficiencia anual

Vida util pv

Anexo A. 144

Atención de la demanda (%):

La figura A3, presenta el diagrama de flujos y niveles para la atención de la demanda.

Figura A3. Atención de la demanda por el panel solar

Modelo de Bass de microgeneración

La figura A4, presenta el diagrama de flujos y niveles del modelo de Bass para las viviendas

microgeneradoras.

Figura A4. Modelo Bass para la microgeneración

Modelo de selección de microgeneración

Atención de la demanda

energía generadapor panel al mes

atención a lademanda con micro

por vivienda

Intensidad energética

Energía generadapor panel al año

Bass micro

viviendas que noconocen micro

construcción denuevas viviendas

proceso deconocimiento micro

viviendas que conocenmicro

adopción boca-bocamicro

tasa contacto -qmicro

Adopción publicidadcreencia verde

micro

Coeficienteinnovación -p-micro

Fracción adopciónconocedores micro

viviendaspotenciales micro

factor de casaspotenciales micro

viviendas totalesmicro

Deficit viviendas

tasa nuevasviviendas

Consumo viviendasno conocen micro-

red

Micro

Intensidad energética

viviendasrequeridas

viviendas colombia

% regiones

viviendas colombiapor regiones

viviendas totalesmicro

viviendas totalesmicro

Anexo A. 145

La figura A5, presenta el diagrama de flujos y niveles del modelo de selección de la

microgeneración.

Figura A5. Modelo selección microgeneración

Eficiencia

A continuación se presenta el modelo realizado de eficiencia energética para cada uno

de los electrodomésticos analizados.

Neveras

El modelo general para la sustitución de las neveras por otras más eficientes se presenta

a continuación.

Selección microgeneración

viviendas micro

Nuevas viviendasque conocen y

creen micro

Posibles viviendassustitución micro

creen

Nuevas viviendasque conocen pero

no creen

CC conocen y creenmicro

Gama conocen ycreen micro

CC conocen nocreen micro

Gama conocen y nocreen micro

Posibles viviendassustitución micro no

creen

% posiblesviviendas conocen y

creen -micro

%posibles viviendasconocen-micro y no

creen

viviendas conocenpero no seleccionan

micro

Nuevas viviendasno seleccionan

micro

Consumo viviendasmicro

complementario red

Consumo viviendasno seleccionan

micro -red

Consumo viviendascon panel solar

Reselección micro

CC no seleccionanmicro

Intensidad energética

Intensidad energética

Gama reseleccionanmicro

precio electricidadresidencial sin und

precio electricidadsolar sin und

precio electricidadresidencial sin und

precio electricidadsolar sin und

proceso deconocimiento micro

atención a lademanda con micro

por vivienda

% consumo red conmicro

proceso deconocimiento micro

CC no seleccionanmicro

Anexo A. 146

Figura A6. Modelo de Bass para las neveras

Figura A7. Costo mensual equivalente y Customer choice para las neveras

Bass Neveras

viviendas que noconocen neveras efi

proceso deconocimientoneveras efi

viviendas que conocenneveras efi

adopción boca-boca- neveras efi

tasa contacto -q -neveras efi

Adopción publicidadcreencia verde-

neveras efi

Coeficienteinnovación -p -

nveras efi

Fracción adopciónconocedores -

neveras efi

viviendaspotenciales que

tiene nevera

% viviendas poseenneveras

viviendas totales efi

neveras

construcción denuevas viviendas efi

Deficit viviendas

tasa nuevasviviendas

Intensidad energética

consumo viviendasno conocen -neveras efi

viviendas colombiapor regiones

viviendas totales efi

CME y CC - Neveras

CC conocen y creen- neveras

Gama conocen ycreen neveras

CC conocen y nocreen neveras

Gama conocen y nocreen neveras

Costo electricidadpor vivienda

Intensidadenergética nevera

efi

CC no seleccionanneveras

Gama reseleccionanneveras

Costo mensualequivalente sin

unidades neveras

Costo electricidadpor vivienda sin

unidad

Intensidad energéticaCosto operación

anual-neveraCosto anualequivalente-nevera

Costo inicialinversión-nevera

Tiempo deinversion-nevera

Tasa interés anual -nevera

Costo anualequivalente-nevera

precio electricidadresidencial sin und

Precio promedioelectricidadresidencial

Activación subsido ala nevera

Costo inversión-nevera

precio electricidadresidencial cambio

unds

% ahorro consumocon neveras efi

% Consumo neveraregular

% consumo neverasefi

Costo electricidadpor vivienda sin

unidad

% consumo porviviendas conneveras efi

% consumo neverasefi

Anexo A. 147

Figura A7. Modelo selección para las neveras

Lavadoras

El modelo general para la sustitución de las lavadoras por otras más eficientes se presenta

a continuación.

Figura A8. Modelo de Bass para las lavadoras

Eficiencia - neveras

viviendas Efciencia -nevera

Nuevas viviendasconocen y creen

neveras

Nuevas viviendasconocen y no creen

neveras

Posibles viviendassustitución creen

neveras

Posibles viviendassustitución no creen

neveras

%posibles viviendasconocen y no creen

neveras

Viviendas queconocen pero no

seleccionan neverasNuevas viviendas noseleccionan neveras

Reselección neveras

Intensidad energética

Consumo viviendasque conocen pero

no seleccionanneveras

Consumo de ahorroneveras efi por

vivienda

viviendassustituyen neveras

CC conocen y nocreen neveras

CC conocen y creen- neveras

CC no seleccionanneveras

Intensidad energética

% Posiblesviviendas conocen y

creen -neveras

viviendassustituyen neveras

% ahorro consumocon neveras efi

Costo electricidadpor vivienda sin

unidad

% consumo porviviendas conneveras efi

Consumo total porviviendas conneveras efi

% neveras asustituir

proceso deconocimientolavadoras efi

vivienda5

6

vivienda/mo5

6vivienda/mo5

6

Bass Lavadoras

viviendas que noconocen lavadoras efi

proceso deconocimientolavadoras efi

viviendas que conocenlavadoras efi

adopción boca-boca-lavadoras efi

tasa contacto -q -lavadoras efi

Adopción publicidadcreencia verde-lavadoras efi

Coeficienteinnovación -p -lavadoras efi

Fracción adopciónconocedores -lavadoras efi

viviendaspotenciales quetienen lavadoras

% viviendas poseenlavadoras

viviendas totaleslavadoras efi

lavadoras

construcción denuevas viviendas -

lavadoras

Deficit viviendas

tasa nuevasviviendas

Intensidad energética

consumo viviendasno conocen -

lavadoras

viviendas colombiapor regiones

viviendas totaleslavadoras efi

Anexo A. 148

Figura A9. Costo mensual equivalente y Customer Choice para las lavadoras

Figura A10. Modelo de selección para las lavadoras

Estufas

El modelo general para la sustitución de las estufas por otras más eficientes se presenta a

continuación.

CME y CC - Lavadoras

CC conocen y creen- lavadora

Gama conocen ycreen neveras -

lavadora

CC conocen y nocreen - lavadora

Gama conocen y nocreen - lavadora

Intensidadenergéticalavadoras

CC no seleccionan -lavadora

Gamareseleccionan -

lavadora

Costo mensualequivalente sin

unidades - lavadora

Intensidad energética

% Consumolavadoras efi

Costo operaciónanual - lavadora

Costo anualequivalente -

lavadora

Costo inicialinversión -lavadoras

Tiempo de inversion- lavadoras

Tasa interés anual -lavadoras

Costo anualequivalente -

lavadora

Precio promedioelectricidadresidencial

Costo electricidadpor vivienda sin

unidad

Activación Subsidioa la lavadora

Costo inversión-lavadora

Costo mensualequivalente sin

unidades - lavadora

% consumolavadora regular

% consumo porviviendas conlavadoras efi

% ahorro consumocon lavadoras efi

Eficiencia - lavadoras

viviendas Efciencia -lavadora

Nuevas viviendasconocen y creen -

lavadora

Nuevas viviendasconocen y no creen

- lavadora

Posibles viviendassustitución creen -

lavadora

% Posiblesviviendas conocen y

creen -lavadora

Posibles viviendassustitución no creen

- lavadora

% posiblesviviendas conocen yno creen - lavadora

Viviendas queconocen pero no

seleccionan -lavadora

Nuevas viviendasno seleccionan -

lavadora

Reselección -lavadora

Intensidad energéticaConsumo viviendasque conocen perono seleccionan -

lavadora

Consumo totalporviviendas conlavadora efi

Consumo de ahorrolavadoras efi por

viviendas

CC conocen y nocreen - lavadora

CC conocen y creen- lavadora

CC no seleccionan -lavadora

Intensidad energética

% ahorro consumocon lavadoras efi

% consumo porviviendas conlavadoras efi

proceso deconocimientolavadoras efi

proceso deconocimientolavadoras efi

Anexo A. 149

Figura A11. Modelo de Bass para las estufas

Figura A12. Costo mensual equiv alente y Customer Choice para las estufas

Bass Estufas

viviendas que noconocen estufas efi

proceso deconocimientoestufas efi

viviendas que conocenestufas efi

adopción boca-boca- estufas efi

tasa contacto -q -estufas efi

Adopción publicidadcreencia verde-

estufa efi

Coeficienteinnovación -p -

estufas efi

Fracción adopciónconocedores -

estufas efi

viviendaspotenciales quetiene estufas efi

% viviendas poseenestufa

viviendas totales efi2

estufas

construcción denuevas viviendas -

estufas efi

Deficit viviendas

tasa nuevasviviendas

Intensidad energética

consumo viviendasno conocen -estufas

viviendas colombiapor regiones

viviendas totales efi2

CME y CC - Estufas

CC conocen y creen- estufa

Gama conocen ycreen neveras -

estufaCC conocen y nocreen - lavadora -

Copy

Gama conocen y nocreen - estufa

CC no seleccionan -estufa

Gamareseleccionan -

estufa

Costo mensualequivalente sin

unidades - estufa

Costo operaciónmes - estufa gas

Costo anualequivalente - estufa

gas

Costo estufa

Tiempo de inversion- estufa

Tasa interés anual -estufa

Costo anualequivalente - estufa

gas

Costo electricidadpor vivienda sin

unidad

Activación Subsidioa la estufa

Costo inversión -estufa gas

Costo instalacióngas natural

Costo inversiónestufa

m3 Consumidos degas natural por

vivienda por mes

Costo gas naturalpor m3

costo operacionanual - estufa gas

Anexo A. 150

Figura A13. Modelo de selección para las estufas

Conservación

El modelo general de flujos y niveles para la adopción de costumbres y hábitos

conservacionistas de electricidad.

Figura A14. Modelo de Bass para la conservación

Eficiencia - Estufa

viviendas Efciencia -estufa

Nuevas viviendasconocen y creen -

estufa

Nuevas viviendasconocen y no creen

- estufa

Posibles viviendassustitución creen -

estufa

%Posibles viviendasconocen y creen -

estufa

Posibles viviendassustitución no creen

- estufa

%posibles viviendasconocen y no creen

- estufa

Viviendas queconocen pero no

seleccionan - estufaNuevas viviendasno seleccionan -

estufa

Reselección - estufa

Intensidad energética

Consumo viviendasque conocen perono seleccionan -

estufa

Consumo estufaelectrica por

vivienda

intensidadenergética estufa

electrica

CC conocen y nocreen - lavadora -

Copy

CC conocen y creen- estufa

CC no seleccionan -estufa

% consumo estufaelectrica mes

Intensidad energéticaConsumo totalviviendas con

estufa

proceso deconocimientoestufas efi

proceso deconocimientoestufas efi

Bass conservación

viviendas que noconocen conser

proceso deconocimiento -

Conser

viviendas que conocen- conser

adopción boca-boca- Conser

tasa contacto -q -conser

Adopción publicidadcreencia verde -

Conser

Coeficienteinnovación -p -

Conser

Fracción adopciónconocedores -

conser

viviendaspotenciales -

Conser

factor de viviendaspotenciales -

Conser

viviendas totalesConser

Conservación

Construcciónnuevas viviendas

conser

tasa nuevasviviendas

Deficit viviendas

Intensidad energética

Consumo viviendasno conocen conser-

red

viviendas colombiapor regiones

arrsum viviendasconservación

viviendas totalesConser

Anexo A. 151

Figura A15. Modelo de selección de la conservación

Selección conservación

Viviendasconservación

Nuevas viviendasconocen y creen

cons

Viviendas queconocen pero no

seleccionanNuevas viviendasno seleccionan con

reselección conser

#Viviendasconservan

% viviendas quereseleccionan

conser

%Seleccionanconservación

%No seleccionan

proceso deconocimiento -

Conser

Anexo B. 153

B. Anexo: Formulación del modelo de simulación en PowerSim Studio 9

Descripción de los parámetros del modelo

Microgeneración

Nombre Valores Significado Fuente

Factor de casas potenciales

0.69 Representa el número de casas en Colombia

(DANE, 2010)

Tasa contacto –q micro

0.1036 Coeficiente de imitación o

influencias internas para los paneles

(Islam, 2014)

Coeficiente innovación p-micro

0.0914 Influencias externas para los

paneles solares (Islam, 2014)

Costo de instalación solar

$6.500.000 Costo inicial de la instalación de los paneles solares en las

residencias (Jiménez, 2014)

Costo de las baterías $580.000

Costo del sistema de baterías del panel. Este se debe reemplazar cada 5 años

(Jiménez, 2014)

Vida útil de los paneles

20 yr Tiempo (en años) de duración

del panel solar (Jiménez, 2014)

Tasa de descuento 0.172 Tasa de aversión al riesgo (Jiménez, 2014)

Tasa de degradación eficiencia *

0.001 Tasa a la cual cambia la eficiencia de los paneles solares.

(Jiménez, 2014)

Capacidad del panel solar* 0.001MW Capacidad de generación Por los autoresa

Anexo B. 154

Factor de carga de los paneles

0.1789

Calculo hecho por

los autores con datos [132]

0.2274

0.3002

Eficiencia

Nombre Valores Significado Fuente

% viviendas poseen neveras

0.787 Porcentaje de las viviendas

que poseen neveras (DANE, 2013)

Coeficiente innovación p-neveras

0.0023 Influencias externas para las neveras (Ríos, 2013)

Tasa contacto –q neveras 0.215

Coeficiente de imitación o influencias internas para las neveras

(Ríos, 2013)

% Neveras a sustituir

0.812 Porcentaje de hogares colombianos con nevera

(Ríos, 2013)

Tiempo de vida útil de la nevera 25

Tiempo (en años) durante el cual un colombiano promedio usa una nevera

(Ríos, 2013)

Inversión inicial de las neveras

1135000 Precio de una nevera de tamaño medio ($)

(Ríos, 2013)

% viviendas poseen lavadoras 0.518

Porcentaje de las viviendas que poseen lavadoras (DANE, 2013)

Coeficiente innovación p-lavadoras

0.0023 Influencias externas para las lavadoras

Por los autoresb

Tasa contacto –q lavadoras

0.215 Coeficiente de imitación o influencias internas para las lavadoras

Por los autoresb

Tiempo de vida útil de la lavadoras

18 Tiempo (en años) durante el cual un colombiano promedio usa una lavadora

(Ríos, 2013)

Inversión inicial de las lavadoras *

1500000 Precio de una lavadoras de tamaño medio ($)

Calculo hecho por los autores con datos del medio

Anexo B. 155

% viviendas poseen estufas eléctricas

0.235 Porcentaje de las viviendas

que poseen estufas eléctricas (DANE, 2013)

Coeficiente innovación p-estufas

0.0023 Influencias externas para las estufas eléctricas

Por los autoresb

Tasa contacto –q estufas

0.215 Coeficiente de imitación o influencias internas para las estufas eléctricas

Por los autoresb

Costo estufa a gas * 1000000 Precio de una estufa a gas ($)

Calculo hecho por los autores con datos del medio

Costo instalación Gas Natural

900000 Precio de la instalación de la red del gas natural ($)

(EPM, 2014)

Costo gas natural por m3 854.64

Precio del m3 de gas natural para Antioquia ($) (EPM, 2014)

m3 vivienda/mes 35 Consumo promedio de m3 de gas natural en una vivienda al mes

(EPM, 2014)

Conservación

Coeficiente innovación p-neveras

0.0023 Influencias externas para las neveras

(Mahajan et al., 1990)c

Tasa contacto –q conservación 0.38

Coeficiente de imitación o influencias internas para las neveras

(Mahajan et al.,

1990)c

a. Dentro del medio existen paneles para la microgeneración de distintas capacidades

que van desde los 0.6 kW a los 10.5 kW. Para el propósito de esta tesis se

consideró apropiado realizar el estudio con un panel de 1kW.

b. Al no encontrase información en la literatura de estudios de la difusión, según el

modelo de Bass, para las lavadoras o estufas eléctricas, se optó por tomar los datos

de las neveras dado que son tecnologías similares y de uso doméstico.

c. Al no encontrase información en la literatura de estudios de la difusión, según el

modelo de Bass, para la conservación de electricidad, se optó por tomar los datos

de la literatura para la penetración general de las tecnologías

C. Anexo: Pruebas condiciones extremas y análisis de sensibilidad

Prueba de Condiciones extremas

Viviendas ~ 0: Este parámetro no se lleva a cero directamente sino a un valor muy

cercano (0.00000000001), debido al modelo de Bass en el cual se requiere dividir

por el total de viviendas y esto llevaría un error en el modelo. Con valores cercanos

a cero se espera que la demanda residencial sea cercana a cero y muy pocas

vivienda adopten la microgeneración, los electrodomésticos eficientes o la

conservación.

Figura C1. Condiciones extremas

c. Viviendas d. Demanda EE

R1 R2 R3 Total regiones

Incremento Precio de las tecnologías: Se eleva el precio inicial de los paneles

solares, las neveras, lavadoras y estufas para confirmar que a un alto precio

aproximadamente ninguna vivienda adoptará la tecnología. Las viviendas que

0

5E-13

1E-12

1,5E-12

2E-12

2,5E-12

3E-12

3,5E-12

4E-12

4,5E-12

201

4

201

5

201

7

201

9

202

0

202

2

202

4

202

5

202

7

202

9

203

0

203

2

203

4

203

5

0

1E-13

2E-13

3E-13

4E-13

5E-13

6E-13

7E-13

8E-13

201

4

201

5

201

7

201

9

202

0

202

2

202

4

202

5

202

7

202

9

203

0

203

2

203

4

203

5

Anexo C. 157

adoptan la tecnología no es igual a cero debido a los modelos de Bass y los gama

de los modelos customes choice.

Viviendas

Lavadoras Estufas Neveras Microgeneracións

Demanda residencial y consumo ahorrado (MWh)

Consumo panel ahorro eficiencia Ahorro conservación Demanda red

0

0,0000005

0,000001

0,0000015

0,000002

0,0000025

0,000003

0,0000035

0,000004

201

4

201

5

201

7

201

8

202

0

202

1

202

3

202

4

202

6

202

7

202

9

203

0

203

2

203

3

203

5

203

6

0

0,0000005

0,000001

0,0000015

0,000002

0,0000025

0,000003

0,0000035

0,000004

201

4

201

5

201

7

201

8

202

0

202

1

202

3

202

4

202

6

202

7

202

9

203

0

203

2

203

3

203

5

203

6

Anexo D. 158

D. Anexo: resultados comparativos

Base

Año Generación

(MWh) Capacidad

(MW) Viviendas

Demanda Interconexión

Demanda residencial

2014 623120,0 1794,9 13277184,67 4984960,2 1953156,9

2015 641705,9 1959,9 13374378,39 5133647,0 1959604,7

2016 660922,0 2031,0 13516767,13 5287375,6 1964421,0

2017 680647,3 2029,1 13676409,26 5445178,3 1966325,1

2018 700843,0 2072,1 13843486,2 5606743,6 1964677,8

2019 721787,1 2249,0 14014558,75 5774296,8 1961361,1

2020 744460,3 2276,5 14188433,49 5955682,8 1963860,7

2021 768255,5 2309,2 14364707,68 6146043,6 1966942,6

2022 793037,8 2354,0 14543257,14 6344302,6 1969136,3

2023 819021,0 2413,2 14724055,93 6552168,4 1971738,3

2024 846347,0 2469,0 14907112,94 6770776,0 1975452,1

2025 875292,4 2527,5 15092449,53 7002339,3 1982039,6

2026 906022,5 2584,0 15280091,67 7248180,3 1992350,0

2027 938691,7 2674,0 15470067,2 7509533,2 2007122,2

2028 973566,2 2777,8 15662404,83 7788529,2 2027969,0

2029 1010603,3 2879,5 15857133,84 8084826,4 2054005,8

2030 1049794,4 2985,1 16054283,91 8398355,2 2084594,6

2031 1091267,8 3095,2 16253885,13 8730142,6 2120167,8

2032 1135002,9 3219,6 16455967,98 9080023,1 2159937,1

2033 1181046,1 3335,0 16643416,6 9448368,6 2203622,2

2034 1229444,4 3476,6 16867702,33 9835555,4 2250917,1

2035 1280281,5 3642,2 17077416,71 10242252,2 2301775,6

2036 1333644,7 3803,3 17289738,43 10669157,8 2356148,5

promedio 913252,3819 2650,336255 15149343,9 7306019,055 2050318,531

Microgeneración respecto al Caso Base

Año Generación

(MWh) Capacidad

(MW) Viviendas

Demanda Interconexión

Demanda residencial

red

Consumo panel solar

2014 -5% 0% 7,8% -4,78% -7,1% 7,1%

2015 -16% 0% 22,6% -15,79% -20,4% 20,4%

2016 -18% 0% 33,9% -17,98% -30,7% 30,7%

Anexo D. 159

2017 -18% -1% 42,7% -17,91% -39,0% 39,0%

2018 -21% -3% 48,9% -21,11% -45,3% 45,3%

2019 -24% -5% 53,2% -23,55% -49,9% 49,9%

2020 -23% -8% 56,2% -23,10% -53,3% 53,3%

2021 -21% -11% 58,1% -20,57% -55,7% 55,7%

2022 -21% -15% 58,9% -20,70% -57,2% 57,2%

2023 -21% -18% 58,9% -20,84% -57,9% 58,0%

2024 -23% -19% 58,3% -23,09% -58,1% 58,1%

2025 -23% -21% 57,3% -23,45% -57,7% 57,8%

2026 -25% -21% 56,1% -24,82% -57,0% 57,0%

2027 -25% -22% 54,7% -24,88% -55,9% 56,0%

2028 -24% -22% 53,4% -24,12% -54,7% 54,8%

2029 -24% -22% 52,0% -23,92% -53,4% 53,5%

2030 -24% -22% 50,7% -23,51% -51,9% 52,0%

2031 -23% -22% 49,4% -22,90% -50,4% 50,5%

2032 -22% -22% 48,2% -22,38% -48,9% 49,0%

2033 -22% -21% 47,1% -21,76% -47,3% 47,4%

2034 -21% -22% 45,8% -20,97% -45,7% 45,8%

2035 -21% -22% 44,7% -20,63% -44,1% 44,2%

2036 -20% -21% 43,5% -19,87% -42,5% 42,6%

promedio -21% -15% 48% -21% -47% 47%

Eficiencia respecto al Caso Base

Año Generación

(MWh)

Capacidad

(MW)

Viviendas

neveras

Viviendas

lavadoras

Viviendas

estufa

Demanda

Interconexión

Demanda

residencial red

2014 8% 0% 6,3% 8,09% 0,4% -2,6% -1,5%

2015 7% 0% 19,1% 23,78% 1,3% -10,0% -4,7%

2016 8% 0% 29,6% 36,68% 2,3% -12,2% -7,4%

2017 9% 1% 38,2% 47,22% 3,5% -12,6% -9,8%

2018 9% 2% 45,2% 55,82% 5,0% -14,3% -12,1%

2019 10% 3% 50,9% 62,82% 6,5% -15,7% -13,8%

2020 7% 5% 55,5% 68,49% 7,8% -12,8% -14,9%

2021 4% 8% 59,2% 73,08% 9,4% -10,9% -16,6%

2022 8% 10% 62,2% 76,78% 11,3% -15,3% -18,3%

2023 8% 12% 64,6% 79,76% 13,3% -15,7% -19,8%

2024 9% 13% 66,5% 82,13% 15,5% -16,8% -21,3%

2025 9% 14% 68,1% 84,02% 17,7% -17,5% -22,6%

2026 9% 13% 69,3% 85,51% 20,1% -17,8% -23,8%

2027 8% 14% 70,2% 86,66% 22,5% -17,8% -24,8%

Anexo D. 160

2028 7% 14% 70,9% 87,55% 25,0% -17,9% -25,7%

2029 6% 14% 71,4% 88,22% 27,5% -17,5% -26,5%

2030 6% 15% 71,8% 88,71% 30,0% -17,4% -27,2%

2031 5% 15% 72,0% 89,05% 32,5% -17,6% -27,9%

2032 5% 15% 72,2% 89,26% 35,1% -17,6% -28,4%

2033 5% 15% 72,2% 89,37% 37,4% -17,5% -28,9%

2034 4% 16% 72,2% 89,41% 40,1% -17,4% -29,4%

2035 3% 16% 72,2% 89,37% 42,5% -17,1% -29,8%

2036 2% 17% 72,1% 89,29% 44,9% -16,7% -30,1%

promedio 7% 10% 59% 73% 20% -15% -20%

Conservación respecto al Caso Base

Año Generación

(MWh) Capacidad

(MW) Viviendas

Demanda Interconexión

Demanda residencial

red

2014 -2% 0% 2,5% -2,06% -0,1%

2015 -8% 0% 10,4% -8,39% -0,6%

2016 -10% 0% 16,5% -9,65% -0,8%

2017 -9% -1% 20,6% -9,45% -1,0%

2018 -10% -2% 23,1% -10,47% -1,3%

2019 -11% -3% 24,4% -11,25% -1,1%

2020 -9% -4% 24,8% -8,56% -0,8%

2021 -9% -6% 24,5% -8,78% -1,0%

2022 -11% -8% 23,8% -10,63% -1,1%

2023 -11% -10% 22,8% -10,97% -1,1%

2024 -11% -11% 21,6% -11,40% -1,2%

2025 -12% -11% 20,4% -11,86% -1,2%

2026 -12% -10% 19,1% -12,12% -1,2%

2027 -12% -10% 17,8% -12,34% -1,2%

2028 -12% -10% 16,6% -12,34% -1,1%

2029 -12% -10% 15,4% -12,33% -1,1%

2030 -12% -10% 14,3% -12,30% -1,0%

2031 -12% -10% 13,3% -11,87% -0,9%

2032 -12% -11% 12,4% -11,84% -0,9%

2033 -12% -11% 11,6% -11,92% -0,8%

2034 -11% -11% 10,8% -11,48% -0,8%

2035 -11% -12% 10,1% -11,37% -0,8%

2036 -11% -12% 9,5% -11,23% -0,7%

promedio -11% -8% 17% -11% -1%

Anexo D. 161

Pesimista

Año Generación

(MWh) Capacidad

(MW) Demanda

Interconexión Demanda

residencial

2014 0% 0% 0,3% 0,7%

2015 1% 0% 1,1% 2,8%

2016 2% 0% 2,0% 5,4%

2017 3% 0% 3,0% 8,4%

2018 4% 0% 4,1% 11,7%

2019 5% 0% 5,2% 15,2%

2020 6% 1% 6,1% 18,4%

2021 7% 1% 7,0% 21,7%

2022 8% 1% 7,8% 25,2%

2023 9% 2% 8,7% 28,8%

2024 9% 3% 9,4% 32,3%

2025 10% 4% 10,1% 35,8%

2026 11% 7% 10,7% 39,1%

2027 11% 7% 11,3% 42,2%

2028 12% 7% 11,7% 44,9%

2029 12% 8% 12,0% 47,3%

2030 12% 8% 12,3% 49,4%

2031 12% 8% 12,5% 51,3%

2032 13% 8% 12,6% 52,9%

2033 13% 8% 12,7% 54,3%

2034 13% 8% 12,7% 55,5%

2035 13% 8% 12,7% 56,6%

2036 13% 8% 12,7% 57,5%

promedio 9% 4% 9% 32,9%

Anexo D 162

Todas las políticas respecto al Caso Base

Año Generaci

ón (MWh)

Capacid

ad (MW)

Viviendas

microgenerado

ras

Viviend

as

neveras

Viviend

as

lavadoras

Viviend

as

estufa

Viviendas

conservaci

ón

Demanda

Interconexi

ón

Demanda

residenci

al red

Consu

mo

panel solar

Consu

mo

ahorro

eficienc

ia

Consumo

ahorro

conservación

2014 -5% 0% 7,8% 6,3% 8,1% 0,4% 4,8% -5,4% -7,5% 7,1% 1,5% 0,1%

2015 -18% 0% 22,6% 19,1% 23,8% 1,2% 13,7% -17,8% -22,5% 20,3% 4,7% 0,5%

2016 -21% 0% 33,9% 29,6% 36,7% 2,1% 21,4% -20,8% -34,3% 30,7% 7,4% 0,9%

2017 -22% -1% 42,6% 38,2% 47,2% 3,1% 27,9% -21,7% -44,1% 39,0% 9,9% 1,1%

2018 -25% -3% 48,9% 45,2% 55,8% 4,3% 33,5% -25,0% -51,8% 45,3% 12,1% 1,3%

2019 -28% -5% 53,2% 50,9% 62,8% 5,6% 38,3% -28,4% -57,7% 49,9% 14,0% 1,4%

2020 -29% -9% 56,2% 55,5% 68,5% 6,8% 42,4% -28,6% -62,1% 53,3% 15,8% 1,5%

2021 -25% -13% 58,1% 59,2% 73,1% 8,0% 45,8% -24,9% -65,6% 55,7% 17,4% 1,5%

2022 -26% -17% 58,9% 62,2% 76,8% 9,4% 48,8% -26,5% -68,0% 57,2% 18,8% 1,5%

2023 -27% -20% 58,9% 64,6% 79,8% 10,9% 51,2% -26,7% -69,6% 58,0% 20,2% 1,5%

2024 -27% -23% 58,3% 66,5% 82,1% 12,5% 53,3% -26,6% -70,6% 58,1% 21,4% 1,4%

2025 -27% -24% 57,3% 68,1% 84,0% 14,3% 55,0% -26,7% -71,1% 57,7% 22,6% 1,4%

2026 -27% -25% 56,1% 69,3% 85,5% 16,3% 56,5% -27,3% -71,2% 57,0% 23,7% 1,3%

2027 -28% -26% 54,7% 70,2% 86,7% 18,4% 57,6% -27,8% -70,9% 56,0% 24,7% 1,3%

2028 -29% -27% 53,3% 70,9% 87,6% 20,9% 58,6% -28,9% -70,4% 54,8% 25,6% 1,2%

2029 -29% -27% 52,0% 71,4% 88,2% 23,2% 59,3% -28,6% -69,7% 53,5% 26,3% 1,1%

2030 -28% -27% 50,7% 71,8% 88,7% 25,9% 59,9% -27,9% -68,9% 52,0% 27,1% 1,1%

2031 -28% -26% 49,4% 72,0% 89,1% 28,3% 60,3% -27,7% -67,9% 50,5% 27,7% 1,0%

2032 -26% -26% 48,2% 72,2% 89,3% 30,9% 60,6% -26,1% -66,9% 49,0% 28,2% 0,9%

2033 -26% -25% 47,1% 72,2% 89,4% 33,0% 60,7% -26,0% -65,7% 47,4% 28,7% 0,9%

2034 -24% -25% 45,8% 72,2% 89,4% 35,7% 61,0% -23,9% -64,6% 45,8% 29,1% 0,8%

2035 -25% -26% 44,7% 72,2% 89,4% 38,4% 61,0% -25,4% -63,4% 44,2% 29,5% 0,8%

2036 -24% -25% 43,5% 72,1% 89,3% 40,8% 61,0% -24,4% -62,2% 42,6% 29,8% 0,8%

promed

io -25% -17% 48% 59% 73% 17% 48% -25% -59% 47% 20% 1%