Cumplimiento de metas de energía limpia en el mercado eléctrico mexicano

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1 VIII Congreso Anual Conjunto de Asociaciones del Sector Energético y XVIII Congreso Anual de la AMEE Cumplimiento de metas de energía limpia en el mercado eléctrico mexicano Análisis de alternativas tecnológicas David Castrejón Botello Marco Polo Flores López Los dos grandes retos del sector energía: La apertura de mercados y el cambio climático Acapulco, Gro de junio de 216

2 Objetivo Se presenta un análisis técnico y económico sobre el cumplimiento de las metas de energía limpia en el mercado eléctrico mexicano. Con el propósito de dimensionar los requerimientos de capacidad de generación de tecnologías limpias y observar el efecto en las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), así como en el costo esperado de generación de energía eléctrica. 2

3 Contenido Metas de energía limpia Metas de energía limpia Opciones tecnológicas Metodología Resultados Conclusiones 3

4 Metas de energía limpia Principal meta desarrollo económico y social Metas para contribuir en la reducción de emisiones de GEI: Ley General de Cambio climático (DOF: 6-jun-212) Meta aspiracional de emisiones nacionales. Reducir 3% al 22 respecto a línea base. Y 5% al respecto a emisiones del 2. Generación eléctrica con fuentes de energía limpias 35% para el año. Ley de transición energética (DOF: 24-dic-215) Generación eléctrica con fuentes de energía limpias 25% para el año, 3% para el 221 y 35% para el. Certificados de Energías Limpias CELs (DOF: 31-mar-215 y 216) 5.% en respecto al consumo de energía eléctrica en el mismo periodo. 5.8% en 219 respecto al consumo de energía eléctrica en el mismo periodo. Se otorgan (1 CEL = 1 MWh) a la generación de energía limpia instalada después del 11 de agosto de

5 Metas de energía limpia 5 45 Consumo de energía eléctrica TWh Metas CELs 5.% en 5.8% en GW 65 TWh en TWh 15 TWh LTE: Metas de generación 25% en 3% en % en Energía nuclear y renovable (antes del 11-ago-214) 5 Fuente: Elaboración propia con datos de PRODESEN , SENER.

6 Consumo de energía eléctrica Consumo por región TWh Histórico 288 PRODESEN PIB 4.1% TMCA 3.4% 476 Proyección PIB 3.4% TMCA 2.5% 781 Nacional Sist. Interconectado Baja California Sur Baja California Peninsular Noreste Norte Noroeste Occidental Oriental Central 3.4% 3.38% 3.46% 3.6% 3.34% 3.34% 2.79% 3.83% 3.81% 5.11% 4.5% Demanda máxima del Sistema interconectado GW Histórico PRODESEN Proyección Capacidad efectiva 68 GW en TMCA 3.7% 68.7 TMCA 2.5 % % 2% 4% 6% TMCA TMCA Población (millónes) Fuente: Elaboración propia con datos de PRODESEN , SENER. Y CONAPO.

7 Contenido Metas de energía limpia Opciones tecnológicas Metodología Resultados Conclusiones 7

8 Opciones tecnológicas Fuentes y procesos de generación de energía eléctrica limpia Hidroenergía. Geotermia. Eólica. Nuclear. Captura de CO2 (CCUS). Cogeneración eficiente. Solar. Bioenergía. Energías del Mar. Tecnologías de bajas emisiones de carbono. Y otras que determine la SENER y la SEMARNAT. Fuente: Ley de la Industria eléctrica (DOF: 11-ago-214) 8

9 Opciones tecnológicas Capacidad total 67,98 MW Lecho fluidizado 1% Carboeléctrica 8% 1% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% % Ciclo combinado 36% Turbogas y Comb. Int. 9% Térmica convencional 19% Limpia 28% Eólica 4% Solar.8% Factor de operación 215 Cogeneración 1% Nuclear 2% Hidroeléctrica 18% Geotérmica 1% Bioenergía 1.12% Ciclo combinado 5% Lecho fluidizado Térmica 1% convencional Carboeléctrica 13% 11% LTE: Metas de generación 25% en 3% en % en Turbogas y Comb. Int. 5% Limpia 2% Solar.3% Cogeneración 1% Nuclear 4% Hidroeléctrica 1% Geotérmica 2% Eólica 3% Bioenergía.44% Generación Bruta 39,553 GWh 9 Fuente: Elaboración propia con datos de PRODESEN , SENER.

10 Opciones tecnológicas Tecnología (potencia nominal) Parámetros técnicos Térmica convencional (35 MW) Carboeléctrica (7 MW) Lecho fluidizado (7 MW) Ciclo combinado (9 MW) Turbogas (3 MW) Cogeneración (3 MW) Nuclear (14 MW) Hidroeléctrica (1 MW) Geotérmica (1 MW) Eólica (1 MW) Solar (5 MW) Bioenergía (2 MW) Ciclo combinado CCS (9 MW) Usos propios Eficiencia térmica bruta Índice de disponibilidad Factor de planta esperado % 2% 4% 6% 8% 1% Periodo de construcción (años) Vida útil (años) Fuente: Elaboración propia con datos de PRODESEN , SENER. COPAR 214 CFE.

11 Opciones tecnológicas 7, Costo de inversión (USD 215 /kw) Parámetros económicos 6, 5, 4, 3, 2, 1, Ciclo Combinado CC c/ccs Nuclear Hidroeléctrica Geotermoeléctrica Eoloeléctrica Solar Térmica Solar Fotovoltaica Bioenergía 3 25 Tasa de descuento del 1% a pagar en la vida útil de la tecnología. Precio de combustibles (USD 215 /MMBTU) GN GNL Carbón Diésel Combustóleo Fuente: Elaboración propia con datos de PRODESEN , SENER. COPAR 214 CFE. WEO 215 IEA. 11

12 Contenido Metas de energía limpia Opciones tecnológicas Metodología Metodología Resultados Conclusiones 12

13 Metodología 1. Revisión documental 2. Configuración y validación de modelos* de planeación energética MEM7 en la plataforma LEAP** DESc en Microsoft Excel 3. Planteamiento y configuración de escenarios 4. Ejecución de corridas 5. Análisis de resultados 6. Evaluación económica de los resultados * Desde el año 22 el IIE ha venido desarrollando una serie de modelos de optimización y balance energético para la planeación del sector eléctrico y energético a nivel nacional, entre los que destacan: Mejoras al sector eléctrico en el MOSDEC para SENER, DOSE y DEsc para la CFE, MEM7 y METRO para el INECC y METs para el IER-UNAM. ** Heaps, C.G., 212. Long-range Energy Alternatives Planning (LEAP) system. Stockholm Environment Institute. Somerville, MA, USA. 13

14 Planteamiento de escenarios Objetivo: Cumplimiento de metas de energía limpia Referencia (Crecimiento óptimo económico) Alternativo Renovables Nuclear Captura de CO2 Oficial (PRODESEN escenario indicativo de planeación) 14

15 Contenido Metas de energía limpia Opciones tecnológicas Metodología Resultados Resultados Conclusiones 15

16 Resultados Generación Capacidad Adiciones de capacidad Gases de Efecto Invernadero Costo unitario de generación 16

17 Generación 1% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% % Participación de energías límpias en la generación de energía eléctrica Meta Referencia Oficial Alterno 1% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% % Referencia Resultados 1% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% % Alternativo 1% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% % Oficial TG y CI Ciclo Combinado Lecho Fluid Carbón Térmica Conv. Nuclear CC c/ccs Cogeneración BioE y Mar Solar Eólica Geo Hidro 17

18 Capacidad requerida (GW) Referencia Oficial Alterno Capacidad Resultados Referencia Oficial Alternativo Hidro Geo Eólica Solar BioE y Mar Cogeneración CC c/ccs Nuclear Ciclo Combinado TG y CI Térmica Conv. Carbón Lecho Fluid

19 Adiciones de capacidad Referencia Oficial Alterno Referencia Alterno TG y CI 5, ,914 Ciclo Combinado 4,245 19,646 22,16 16,96 58,212 CC c/ccs 1,878 4,695 Cogeneración 7,46 2, Nucleoeléctrica 4,8 2,8 Bioenergía ,682 Solar térmica 14 5,51 1,588 Solar fotovoltaica 6,819 8,767 9,412 Eólica 11,999 13,257 1,98 Geotérmica 896 1,612 3,333 Hidroeléctrica 4,493 6,723 13,725 Total (MW) 45,426 55,587 65,581 16,96 118,274 1, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, Referencia MW Resultados 1, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, Alternativo 1, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, Oficial TG y CI Ciclo Combinado Lecho Fluid Carbón Térmica Conv. Nuclear CC c/ccs Cogeneración BioE y Mar Solar Eólica Geo Hidro 19

20 Gases de Efecto Invernadero Resultados 3 25 Totales (Gg de CO 2 eq) Referencia Oficial Alterno Unitarias (ton CO 2 eq / GWh) 2

21 21 Costo unitario de generación Resultados Total (USD 215 / MWh) Referencia Oficial Alterno Inversión en capacidad Respaldo Operación

22 Contenido Metas de energía limpia Opciones tecnológicas Metodología Resultados Conclusiones 22

23 Conclusiones El uso de modelos de planeación nos ayuda a cuantificar los beneficios y costos de distintas metas de energías limpias atreves de el análisis de escenarios. El escenario de referencia, aunque es el de menor costo de operación, no es una buena opción ya que no cumple con las metas de energía limpia y representa un alto riesgo, porque continua con la dependencia de combustibles importados. El escenario oficial cumple con las metas, sin embargo presenta grandes incrementos de capacidad al inicio del periodo. Esto implicará fuertes inversiones con tecnología externa, ya que México aun no cuenta con la industria para cubrir este requerimiento en el corto y mediano plazos. El escenario alterno cumple con las metas, sin embargo las emisiones de GEI continúan incrementándose, por lo que resulta necesario incrementar los esfuerzos de investigación, desarrollo, demostración y despliegue tecnológico en: Eficiencia energética Energías renovables Almacenamiento de energía CCS. Captura y confinamiento de CO2 Redes inteligentes, predicción de demanda y generación. Programa nuclear 23

24 Conclusiones Pasos siguientes: Representar los escenarios en el modelo de optimización DOSE. Cuantificar los requerimientos de infraestructura. Estimar los precios marginales por región de generación. 24

25 Gracias por su atención! Preguntas? M.I. David Castrejón Botello Instituto de Investigaciones Eléctricas

26 PRODESEN Programa de retiros (MW) 5, 4,5 4, 3,5 3, 2,5 2, 1,5 1, 5 Año Termo conv. Ciclo Comb. TGs Carbón C. Interna Geo Total 216 2, , , , , , , , ,346 Total 1,912 2,54 1,323 1, ,82 26

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