ESCENARIO DE OFERTA ELÉCTRICA CON FUENTES RENOVABLES DE ENERGÍA PARA MÉXICO AL 2025

Transcripción

1 XI Congreso anual de la AMEE y III Congreso anual conjunto de asociaciones AMEE/ WEC MEX / AME y AMGN Acapulco, 25 de Junio de 211 ESCENARIO DE OFERTA ELÉCTRICA CON FUENTES RENOVABLES DE ENERGÍA PARA MÉXICO AL 225 Autores: Ing. David Castrejón Botello (IIE) Dr. Manuel Martínez Fernández (CIE-UNAM) Pág.1

2 Contenido I. Metodología empleada II. Supuestos base III. Descripción de escenarios IV. Resultados Evolución de la capacidad Producción de energía eléctrica en días típicos de invierno y verano Consumo de combustibles Estimación de emisiones de CO 2 Comportamiento del margen de reserva operativo Análisis de Costos V. Conclusiones Pág.2

3 Metodología empleada 1. Evaluación cuantitativa de escenarios con la plataforma LEAP, (Long-range Energy Alternatives Planning system). 2. Modelo del sector eléctrico de México con año base en Construcción de un escenario de Referencia, basado en el escenario de crecimiento eléctrico de la Prospectiva del Sector Eléctrico de la Secretaría de Energía (SENER). 4. Planteamiento y modelación de un escenario de Renovables, con una mayor penetración de tecnologías con fuentes renovables de energía, para el periodo Análisis de resultados y estimación de costos. Pág.3

4 Supuestos base Consumo eléctrico: Tasa de crecimiento anual 4.3%, del escenario de Planeación de la Prospectiva Eléctrica , con crecimiento anual del PIB de 3.5%. Proyección del consumo bruto de electricidad a (GWh) 45, 434,3 4, 7, 6, Proyección de la demanda máxima coincidente del Sistema Interconectado Nacional (MW) 59,625 35, 3, 25, 2, 245,23 Peninsular Baja California Noreste Norte Noroeste 5, 4, 3, 35,31 15, 1, 5, Occidental Oriental Central 2, 1, a. Considera: Ventas servicio publico, ahorro de Pronase, reducción de pérdidas, atención a cargas reprimidas, autoabastecimiento remoto, pérdidas por transmisión y distribución y usos propios del sector eléctrico. Fuente: - Prospectiva Eléctrica Fuente: - Prospectiva Eléctrica Pág.4

5 Supuestos base Evolución de la capacidad de generación: Adiciones y retiros de CFE y autoabastecimiento remoto de la Prospectiva Eléctrica Factores técnicos de las tecnologías: Eficiencia de generación, índices de disponibilidad, vida útil, mediciones de viento e irradiación solar y factores de planta esperados para hidroeléctricas y geotérmicas. Económico: Costos de inversión y O&M del documento Energy Technology Perspectives 21 de la OECD/IEA. Precios de combustibles del COPAR de Generación 21 de CFE. No se consideran las inversiones requeridas de la red de transmisión y distribución. Pág.5 Datos

6 Escenarios: REFERENCIA: Descripción de escenarios Los proyectos definidos como CC/NTG (Ciclo combinado/nueva Tecnología de Generación), se modela como Ciclo Combinado con 52% de eficiencia. Los proyectos definidos como NGL (Nueva Generación Limpia) se les asigna una tecnología conforme a la simulación de CFE, adicionando sistemas de captura de CO 2 en supercríticas a carbón y ciclos combinados a gas natural. RENOVABLES: Del programa de expansión de capacidad de prospectiva, solo se consideran los proyectos en construcción, en proceso de licitación y los de fuentes renovables. A partir del 215, solo se adicionarán tecnologías de fuentes renovables de energía, para mantener un Margen de Reserva Operativo de 6%. Pág.6 Tecnologías

7 Resultados Pág.7

8 Evolución de la capacidad (MW) 1, 8, 6, 4, 2, Escenario Referencia Escenario Renovables Al 225, el escenario de Renovables requiere 2 GW adicionales de potencia instalada * Térmicas convencionales incluyen Combustóleo, Combustión interna, Turbogas y Lecho Fluidizado. Tecnología Térmicas convencionales* Carboeléctricas con CCS Carboeléctricas Ciclo combinado con CCS Ciclo Combinado NTG Ciclo Combinado Nva Ciclo Combinado Nuclear Bioenergía Solar Térmica Solar Fotovoltaica Esc. Ref. Esc. Ren. 16,184 8,672 8,123 5,6 5,393 5,393 5,393 1,41 6,714 17,359 3,952 18,874 16,46 16,46 1,365 1,365 1, , ,25 6 6,8 Eólica 3 Eólica 35 Geoenergía Hidroenergía ,535 4,1 1,98 15,251 6,3 15, 2, 25, Total 55,19 83,918 13,58 No Renovables 41,816 62,55 35,239 Renovables 13,23 21,368 67,819 No Renovables 76% 75% 34% Renovables 24% 25% 66% Requerimientos de Capacidad promedio del escenario Renovables en el periodo (MW/año) Hidroenergía 1,154 Solar FV 618 Geoenergía 11 Solar Térmica 564 Eólica 35 1,55 Bioenergía 591 Eólica Pág.8 Generación Adiciones

9 Despacho en días típicos de invierno y verano a Las curvas de carga en días típicos en Invierno y Verano del 29 de la Prospectiva Eléctrica, se llevan a la demanda máxima coincidente del 225, estimada en 61,29 MW. Escenario Referencia Escenario Renovables 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, MW 7, 6, Invierno Verano Horas 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, MW Horas 7, 6, Invierno Verano Las fuentes NO renovables de respuesta rápida, como son, ciclos combinados, turbinas de gas y combustión interna, continuarán absorbiendo las fluctuaciones de carga, entre la oferta de energía renovable y la demanda del sistema interconectado. 5, 5, No Renovables Biomasa 4, 3, 4, 3, Hidro-Variable Solar de Almacen Solar 2, 1, MW Horas 2, 1, MW Horas Eólica Hidro-Base Geo Pág.9 Sup.

10 Consumo de combustibles (PJ / año) 3,5 Escenario Referencia 3,5 Escenario Renovables 3, 3, 2,5 2, 1,5 1, 5 2,5 2, 1,5 1, 5 Diesel Coque de Pet. Combustóleo Gas Natural Cárbón Uranio El escenario de renovables presenta un ahorro en combustible total de 16% respecto al escenario de referencia, en todo el periodo de análisis. Combustible 21 Esc. Ref. 225 Esc. Ren. Diesel Coque de Pet Combustóleo Gas Natural 841 1, Cárbón Uranio ,882 3,95 1,741 Pág.1

11 Estimación de emisiones de CO 2 y Comportamiento del MRO 2 Emisiones de CO 2 del sector eléctrico (Millones de Toneladas de CO 2 ) 2. Margen de reserva operativo (%) % menos emisiones de CO 2 en el Referencia Ref. sin CCS y sin Ef. Mejorada Renovables Referencia Renovables En el escenario de Renovables se alcanzan emisiones menores a las estimadas en 21, para el sector eléctrico. Con el escenario de Renovables será necesario evaluar si un MRO de 6% es suficiente para cubrir la variabilidad de la disponibilidad de las tecnologías. Pág.11

12 Costos de Inversión Pagos acumulados anuales por concepto de INVERSION, con una tasa de descuento dada a pagar durante la vida útil cada tecnología Con Tasa de descuento de 12% Con Tasa de descuento de 5% 25, Inversión 25, Inversión 2, (Millones USD 21 ) 2, (Millones USD 21 ) 15, 15, 1, Referencia Renovables 1, Referencia Renovables 5, 5, 3, 25, 2, 15, Combustible (Millones USD 21 ) 6, 5, 4, 3, O&M (fijo y variable) (Millones USD 21 ) 1, 5, Referencia Renovables 2, 1, Referencia Renovables Otros Costos Pág.12

13 Costo Anual Total (Millones US$ 21 ) Escenario Referencia Escenario Renovables 5, 5, 45, 45, 4, 35, 4, 35, Con Tasa de descuento de 12% 3, 25, 2, 15, 1, 5, 3, 25, 2, 15, 1, 5, Combustible O&M Inversión , 5, 45, 45, 4, 4, 35, 35, 3, 25, 2, 3, 25, 2, 15, 1, 15, 1, Combustible 5, 5, O&M Inversión Con Tasa de descuento de 5% Pág.13

14 Conclusiones El escenario RENOVABLES con respecto al de REFERENCIA, al 225: Requiere 2 GW más de potencia instalada. Logra tener 5% de la generación con fuentes renovables. Se estima un consumo de combustibles fósiles similar al del 21. Reduce en 3% las emisiones de CO 2 llegando a un valor inferior al estimado en 21. El escenario de RENOVABLES con una tasa del 12% siempre tiene un costo anual total superior y con 5% los costos anuales totales son similares. Este trabajo ilustra la posibilidad de un escenario con alta penetración de renovables, con importantes beneficios en el largo plazo, pero con grandes retos tecnológicos y económicos. Pág.14