I CONGRESO VENEZOLANO DE REDES Y ENERGÍA ELÉCTRICA Comité Nacional Venezolano Noviembre 2007 363 EFECTO EN LA DEMANDA DEL SISTEMA ELÉCTRICO NACIONAL DEBIDO A LA SUSTITUCIÓN DE BOMBILLOS INCANDESCENTES POR BOMBILLOS DE ALTA EFICIENCIA W. Guerrero* E. Pérez ** J. Bastidas* * OPSIS/CNG ** MENPET RESUMEN La Misión Revolución Energética, creada por el Gobierno Nacional para promover un mejor aprovechamiento de los recursos energéticos adelantó el Programa de Sustitución de Bombillos Incandescentes por Bombillos de Alta Eficiencia, cuyo objetivo fue reducir el consumo de energía eléctrica en el sector residencial. Este programa se inició el 17 de noviembre de 2006 y finalizó el 23 de abril de 2007, alcanzando sustituir 53.165.181 bombillos en el sector residencial venezolano. A los fines de cuantificar los resultados esperados, el Centro Nacional de Gestión - CNG realizó un análisis para determinar el ahorro en megavatios (MW) medidos a la hora de máxima demanda (20:00 horas) durante y hasta el cierre del programa. Este análisis tomó en cuenta la información de demanda por empresa eléctrica disponible en el CNG, recolectada a través del Sistema de Adquisición de Datos SCADA. El ahorro medido en potencia al cierre del programa fue de 1.400 MW para la hora 20, estimando un ahorro en energía al cierre del año 2007 de 2.486 GWh, representando esta última cifra un ahorro equivalente de 4,3 MM de barriles de petróleo. El presente trabajo desarrolla las metodologías utilizadas para cuantificar los ahorros de energía y potencia y muestra el efecto sobre la operación del Sistema Eléctrico Nacional. PALABRAS CLAVE Eficiencia Ahorro Potencia Energía Eléctrica Combustible SCADA wiguerrero@edelca.com.ve
PREMISAS 1. Se consideró que los bombillos están encendidos únicamente durante la noche y en mayor cantidad a la hora 20, independiente de la región del país, esto es, se desprecia el efecto de los bombillos en el comportamiento de la demanda durante el día. 2. En el análisis desarrollado se utilizó días tipos, es decir, días con el mismo patrón de demanda, para nuestro caso días laborables. 3. Se suprime el efecto de la carga industrial de Guayana, ya que la misma presenta un comportamiento dependiente únicamente de la producción y con variaciones en la carga de alrededor de 400 MW. 4. Se asumió que las condiciones climatológicas no cambian bruscamente para un determinado día, es decir, entre la hora 15 y la hora 20 de un mismo día se mantienen las condiciones climatológicas, en este sentido, el efecto de la temperatura en el análisis de la demanda se minimiza. METODOLOGIA BASADA EN EL CÁLCULO DE LA DIFERENCIA PORCENTUAL ( %) DE LA DEMANDA ENTRE LA HORA 15 Y LA HORA 20 Esta metodología se basó en determinar la serie de tiempo diferencia porcentual ( %) calculada como la diferencia porcentual entre la demanda de la hora 15 (máxima demanda durante el día) y la demanda de la hora 20 (máxima demanda durante la noche). Se analizó el comportamiento de esta serie de tiempo diferencia porcentual ( %), comparando el período de sustitución de bombillos en relación con la historia. En tal sentido, la diferencia entre ambos valores (DP%) determinó el ahorro producto de la instalación de los bombillos de alta eficiencia. % % DP%: Porcentaje en que se redujo la demanda Ph20 = Demanda en MW a la hora 20. Ph15 = Demanda en MW a la hora 15. La siguiente figura muestra el comportamiento típico de la demanda horaria del SEN. Esta figura nos permite observar con facilidad la construcción de la serie de tiempo diferencia porcentual ( %) antes descrita. 1
MW 12400 12200 12000 11800 11600 11400 11200 Curva de Demanda Horaria del SIN en MW DEMANDA HORARIA DEL RSEN (DEM SEN - DEM GUAYANA) P h20 = 12.126 MW Δ % P h20 P = h15 P h20 Δ % = 8,6% P h15 = 11.083 MW 11000 10800 10600 10400 10200 10000 9800 9600 9400 9200 9000 8800 8600 8400 8200 8000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Hora Utilizando la demanda histórica disponible, se determinó la diferencia porcentual ( %) en el período de Octubre a Abril de los años 2004/2005, 2005/2006 y 2006/2007, permitiendo medir para el período 2006/2007 (Inicio del Programa de sustitución de bombillos), el efecto directo que tienen los bombillos de alta eficiencia en la demanda. Adicionalmente se utilizó la tendencia polinomial de orden dos (2) como el mejor ajuste a la serie diferencia porcentual ( %) histórica construida, descartando la incidencia de valores fuera de rango, tales como días feriados y días de ocurrencia de eventos importantes (fallas). Esta metodología se aplicó durante y hasta el cierre del programa (23 de Abril del 2007), analizando la demanda de cuatro (4) áreas del SEN, específicamente: La demanda a Nivel Nacional (Demanda SEN) La demanda en el sistema de la Región Capital (Demanda EDC) La demanda sobre el estado Zulia (Demanda ENELVEN/ENELCO) La demanda sobre el estado Nueva Esparta (Demanda SENECA) 2
RESULTADOS: 20% 19% 18% 17% 16% 15% 14% 13% 12% 11% 10% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% -1% DIFERENCIA % DEL RSEN DIFERENCIA % de Demanda PORCENTUAL SEN entre las 15:00 y 20:00 (Δ %) horas, DEMANDA período [Octubre/Abril] DEL RSEN Ahorro = ~ 1400 MW 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 85 Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Oct-04-Abr-05 Oct-05-Abr-06 Oct-06-Abr-07 Polinómica Tendencia (Oct-04-Abr-05) Polinómica Tendencia (Oct-05-Abr-06) Polinómica Tendencia (Oct-06-Abr-07) ~ 8,5 % DIFERENCIA % de Demanda EDC PORCENTUAL entre las 15:00 y 20:00 (Δ horas, %) período DEMANDA [Octubre/Abril] DE EDC 12% 11% 10% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% -1% -2% -3% -4% -5% -6% -7% -8% -9% -10% -11% -12% Ahorro = ~ 163 MW Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril 1 3 5 7 9 111315171921232527293133353739414345474951535557596163656769717375777981838587 Oct-04-Abr-05 Oct-05-Abr-06 Oct-06-Abr-07 Polinómica Tendencia (Oct-04-Abr-05) Polinómica Tendencia (Oct-05-Abr-06) Polinómica Tendencia (Oct-06-Abr-07) ~ 8 % 3
DIFERENCIA % de Demanda PORCENTUAL ENELVEN entre (Δ las %) 15:00 DEMANDA y 20:00 horas, DE período ENELVEN [Octubre/Abril] + ENELCO 20% 19% 18% 17% 16% 15% 14% 13% 12% 11% 10% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% -1% -2% Ahorro = ~ 220 MW 1 3 5 7 9 111315171921232527293133353739414345474951535557596163656769717375777981838587 Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Oct-04-Abr-05 Oct-05-Abr-06 Oct-06-Abr-07 Polinómica Tendencia (Oct-04-Abr-05) Polinómica Tendencia (Oct-05-Abr-06) Polinómica Tendencia (Oct-06-Abr-07) ~ 9,5 % DIFERENCIA % de Demanda SENECA PORCENTUAL entre las 15:00 y (Δ 20:00 %) horas, DEMANDA período [Octubre/Abril] DE SENECA 24% 23% 22% 21% 20% 19% 18% 17% 16% 15% 14% 13% 12% 11% 10% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% Ahorro = ~ 22 MW Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 ~ 7 % Oct 04-Abr 05 Oct 05-Abr 06 Oct 06-Abr 07 Polinómica (Oct 04-Abr 05) Polinómica (Oct 05-Abr 06) Polinómica (Oct 06-Abr 07) Tendencia Tendencia Tendencia 4
Resumen de resultados indicando el ahorro en MW para cada una de las áreas (empresas) mencionadas: EFECTO DE LA SUSTITUCIÓN N DE LOS BOMBILLOS INCANDESCENTES POR BOMBILLOS DE ALTA EFICIENCIA SOBRE LA DEMANDA Al 23 de abril de 2007 EMPRESA N N Bombillos sustituidos Ahorro Calculado [MW] SENECA 776.268 22 MW EDC 3.893.043 163 MW ENELVEN/ENELCO 7.243.431 220 MW RESTO SEN 41.252.439 995 MW SEN 53.165.181 1400 MW VALIDACIÓN DE RESULTADOS Para validar los resultados asociados al ahorro en la demanda del SEN de 1.400 MW una vez culminado el proceso de sustitución de bombillos, se analizó la serie histórica de la demanda del SEN a la hora 20 para los años 2005, 2006 y 2007 tal como se muestra en la siguiente figura. Se observó que históricamente el valor de demanda máxima de un año determinado se obtiene en el último trimestre y se alcanza nuevamente este valor en el primer trimestre del año siguiente. En este sentido, el valor de demanda máxima del SEN para el año 2005 se obtuvo en el mes de octubre con 14.687 MW, alcanzándose nuevamente este valor en el mes de marzo del año 2006 y alcanzando 15.095 MW para el mes de abril, lo que supera la demanda máxima de octubre 2005 en 2,72% que representa 400 MW. Utilizando el mismo razonamiento para los años 2006 y 2007 se tiene que el valor de demanda máxima del SEN para el año 2006 se obtuvo en el mes de octubre con 15.945 MW, esperándose alcanzar nuevamente este valor en el mes de marzo del año 2007 y incrementando 2,72% para el mes de abril, lo que se traduce en una demanda esperada de 16.378 MW. Sin embargo, con el programa de sustitución de bombillos incandescentes por bombillos de alta eficiencia, al cierre del mes de abril del año 2007 la demanda alcanzada fue de 15.005 MW, observándose una reducción con respecto a la demanda esperada de 1.373 MW. Se señala que este valor coincide con el ahorro calculado con la metodología expuesta en este informe. 5
MW 16500 16378 MW 16000 2,72% (433 MW) 15945 MW 15500 1373 MW 15000 2,72% (400 MW) 15005 MW 15087 MW 14687 MW 14500 14000 13500 13000 12500 12000 Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agost Septiembr Octubre Noviembr Diciembr 135791131517192123252729313353739414345474951535575961636567697173757798183858789193959799 101 103 105 107 109 1113 115 117 119 121 123 125 127 129 131 133 135 137 139 141 143 145 147 149 151 153 155 157 159 161 163 165 167 169 171 173 175 177 179 181 183 185 187 189 191 193 195 197 199 201 203 205 207 209 211 213 215 217 219 221 223 225 227 229 231 233 235 237 239 241 243 245 247 249 251 253 255 257 259 261 263 265 267 269 271 273 275 277 279 281 283 285 287 289 291 293 295 297 299 301 303 305 307 309 311 313 315 317 319 321 323 325 327 329 331 3335 337 339 341 343 345 347 349 351 353 355 357 359 MES o e e e CONCLUSIONES 2005-H20 2006-H20 2007-H20 Se demuestra a través de la metodología aplicada que existe una disminución en la Demanda del Sistema Eléctrico Nacional alrededor de los 1.400 MW al cambio de los 53 millones de bombillos. En seis meses se redujo la demanda eléctrica nacional en 1.400 MW para la hora de máxima demanda (hora 20), estimándose un ahorro en energía al cierre del año 2007 de 2.486 GWh, lo que se traduce en un ahorro equivalente de 4,3 MM de barriles de petróleo. Se mejora sustancialmente las condiciones de operación del SEN, favoreciendo una operación en horas de máxima demanda con niveles de tensión adecuados en la red de transmisión, aún con fuerte indisponibilidad del Parque Térmico. Disminuye sustancialmente la probabilidad de operación sin reserva rodante y en consecuencia con racionamiento de carga prevista para el año 2007, partiendo de los pronósticos iniciales de demanda para el año 2007. RECOMENDACIONES 1. Estudiar y aplicar medidas para hacer accesible a la colectividad en general la adquisición de luminaria de alta eficiencia. 2. Realizar estudios de armónicos de corriente, respuesta dinámica del sistema de potencia, factor de potencia y sus efectos, a fin de determinar el impacto que tiene sobre el sistema eléctrico de potencia la sustitución de 53 millones de bombillos incandescentes por bombillos de alta eficiencia. 6
BIBLIOGRAFÍA [1] Makridakis Spyros Wheelwrigth Steven C, Métodos de Pronósticos Limusa Balderas 95, D.F. - 2000. 7