LÍNEA BASE
PARA PROYECTOS DE
GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA A PEQUEÑA ESCALA CON ENERGÍAS RENOVABLES EN
SISTEMAS INTERCONECTADOS A LA RED
INFORME FINAL
Presentado a:
UPME
Por:
ACADEMIA COLOMBIANA DE
CIENCIAS EXACTAS, FÍSICAS Y NATURALES
(ACCEFYN)
Bogotá, Agosto de 2003
TABLA
DE CONTENIDO
3. TIPOS Y CATEGORÍAS DE PROYECTOS
5. calculo de coeficientes de emisiones
5.1 definiciones y nomenclatura
5.2.1 Coeficiente de Emisiones del Approximate Operating
Margin – CEAOM
5.2.2 Coeficiente de Emisiones del
Build Margin - CEBM
5.2.3 Coeficiente de Emisiones del Mix
de Generación - CECGM
5.3 COEFICIENTE DE EMISIONES DE LA LB -
CELB
5.4 Cálculo de los coeficientes de Emisiones
5.4.1 Fuentes de Información y Base de Datos
5.4.2 Cálculo del Coeficiente de Emisiones AOM - CEAOM
5.4.3 Cálculo del Coeficiente de Emisiones
BM - CEBM
5.5 Cálculo del Coeficiente de emisiones
de la LB - CELB
9. ANEXO 2- MUESTRA DE ARCHIVOS DE LA BASE DE
DATOS
TABLAS
Tabla 1. Tipos
y categorías de proyectos de Pequeña Escala
Tabla 2. Coeficiente de emisiones de CO2 AOM para diferentes periodos
de tiempo
Tabla 3. Capacidad, tipo de central y año de puesta en servicio de las últimas 16
plantas
Tabla 6. Coeficiente de Emisiones del Mix Nacional para diferentes periodos
FIGURAS
Figura 1. Evolución del coeficiente de
emisiones AOM de las centrales térmicas colombianas.
Figura 2. Coeficiente de emisiones de CO2 AOM para diferentes periodos
de tiempo
ACRONISMOS
Y SIGLAS
|
AOM |
Approximate
Operating Margin |
|
BM |
Build
Margin |
|
CEAOM |
Coeficiente de Emisiones del
AOM |
|
CEBM |
Coeficiente de Emisiones del BM |
|
CECGM |
Coeficiente de Emisiones del CGM |
|
CELB |
Coeficiente de Emisiones de la
LB |
|
CGM |
Current Generation Mix |
|
CND |
Centro Nacional de Despacho |
|
COP |
Conferencia de las Partes |
|
EG |
Electricidad Generada |
|
ISA |
Interconexión Eléctrica S.A. |
|
LB |
Línea Base |
|
MDL |
Mecanismo de Desarrollo Limpio |
|
UPME |
Unidad de Planeamiento Minero
Energético |
Para la formulación de Proyectos para el MDL
(Mecanismo de Desarrollo Limpio), es necesario desarrollar la Líneas Base
específicas para cada proyecto, y procedimientos de Monitoreo y Verificación de
la Reducción de las Emisiones que genera el Proyecto. Los costos asociados con las
anteriores actividades en proyectos de pequeña escala pueden llegar a ser
significativos y afectar la viabilidad económica de los mismos, desvirtuando
así el propósito del MDL que es el desarrollo de proyectos que aseguren la
reducción de emisiones.
La COP8 (Conferencia de las Partes) ha
respondido a la preocupación internacional por esta problemática definiendo
algunos tipos y categorías de proyectos que se pueden clasificar como Proyectos
de Pequeña Escala. Para este tipo de proyectos se han definido Modalidades y
Procedimientos Simplificados cuyo objetivo principal es reducir los costos de
formulación de los proyectos así como de los de su registro ante el Executive Board de la UNFCC (United Nations Framework Convention on Climate Change),
el monitoreo y la verificación[a].
El calculo de la reducción de emisiones de cada
uno de estos proyectos depende fundamentalmente de la denominada la Línea Base
(LB), la cual es el escenario de emisiones que ocurriría en ausencia del
proyecto. Para los proyectos de generación de electricidad a pequeña escala con
energías renovables en sistemas interconectados a la red nacional, la LB es la
misma y por lo tanto es posible desarrollar una Línea Base Nacional.
El objetivo de este documento es desarrollar
una Línea Base Nacional para proyectos de generación de electricidad a pequeña
escala empleando energías renovables y para sistemas interconectados a la red.
Este documento es aplicable a todos los
proyectos del Tipo (i) y la categoría I.D
Tabla 1. Tipos y categorías de proyectos de Pequeña Escala[b]
|
Tipo (I) de
actividades de proyecto: Actividades
de Proyecto de Energía Renovable con una capacidad máxima equivalente a 15
megavatios (o un equivalente apropiado) (decisión 17/CP.7, parágrafo 6
(c)(i)) |
Tipo (II) de
actividades de proyecto: Actividades
de proyecto para el Mejoramiento de la Eficiencia Energética que reduzcan el
consumo de energía, del lado del suministro y/o de la demanda, hasta un total
equivalente a 15 gigawatt hora por año (decisión
17/CP.7, parágrafo 6 (c) (ii)) |
Tipo (III)
de actividades de proyecto: Otras
actividades de proyecto que a la vez reduzcan las emisiones antropogénicas
por fuentes y emitan directamente anualmente menos de 15 kilotoneladas de
dióxido de carbono equivalente (decisión 17/CP.7, parágrafo 6 (c) (iii)) |
|
I.A. Generación de Electricidad por parte del Usuario |
II.A. Mejoras de la Eficiencia de Energética del lado
del Suministro – Transmisión y Distribución |
III.A. Agricultura |
|
I.B. Energía Mecánica para el Usuario |
II.B. Mejoras de la Eficiencia de Energética del lado
del Suministro – Generación |
III.B. Cambio de Combustibles Fósiles |
|
I.C. Energía Térmica para el usuario |
II.C. Programas de Eficiencia Energética del lado de la
Demanda para Tecnologías Específicas |
III.C. Reducción de emisiones por el uso de vehículos de
bajas emisiones de gases de efecto invernadero |
|
I.D. Generación de Electricidad con Energías
Renovables para la red |
II.D. Eficiencia Energética y Medidas de Cambio de
Combustibles fósiles para plantas industriales |
III.D. Recuperación y medidas para evitar emisiones de
metano |
|
|
II.E. Eficiencia Energética y Medidas de Cambio de
Combustibles para edificios |
|
Para todos los proyectos del Tipo I y Categoría
D, exceptuando la recuperación de metano para la generación de electricidad o
calor, y los sistemas de generación que empleen fuel oil o diesel, la LB se
calcula como la EG (electricidad generada) por la planta de generación con energía
renovable (expresada en kWh) multiplicada por el CELB (Coeficiente de Emisiones
de CO2 de la Línea Base) (expresado en kgCO2/kWh)[c]:
LB =
Electricidad Generada a partir de Energía Renovable (kWh)
X
Coeficiente de Emisiones de la Línea Base (kgCO2/kWh)
LB = EG * CELB ( kgCO2 )
De acuerdo al Parágrafo 29[d] el Coeficiente de Emisiones (CE) se debe calcular de manera
conservadora y transparente de la siguiente manera:
a)
El
promedio entre “margen aproximado de operación” (AOM: Approximate
Operating Margin) y el
“margen de construcción” (BM: Build Margin) en donde:
I.
El
“margen aproximado de operación” es el promedio ponderado de las emisiones en
kg CO2 equivalente /kWh de todas las fuentes generadoras que sirven
al sistema, excluyendo hidro, geotérmicas, eólica, biomasa de bajo costo,
nuclear y generación solar;
II.
El
“margen de construcción” es el promedio ponderado de las emisiones (en kg de CO2
equivalente /kWh) de las adiciones recientes de capacidad al sistema, definidas
como el valor más bajo entre la capacidad del 20% más reciente de todas las
plantas construidas o la capacidad de las últimas 5 plantas construidas.
o
b)
El
promedio ponderado de las emisiones (en kg CO2/kWh) del mix de generación nacional.
Frontera del sistema
En el caso de estos proyectos la frontera del
sistema encierra la planta de generación en su localización física.
Fugas
En este caso el equipo está dedicado
exclusivamente a la generación de energía y no requiere de cálculo de fugas.
Monitoreo
El monitoreo consiste en la medición de la
energía generada.
Sea
Gij = Generación anual de energía
eléctrica de la planta i en el año j, en GWh
HRij = Heat rate de la planta i para el año j, en Btu/
kWh
CEik= Coeficiente de emisiones de CO2
del combustible k en la planta i,
en ton CO2/GJ o en unidad
equivalente
FC = Factor de corrección de
unidades
Con esta nomenclatura se pueden
hacer los siguientes cálculos:
Emisiones
anuales de CO2 de una planta i, año j.
·
Eij= emisiones de CO2 (en ton CO2
) de la planta i correspondientes al año j
·
Eij = Gij * HRij * CEik * FC
Emisiones
Potenciales de CO2 de una planta i, año j.
·
EPij= emisiones potenciales (en ton CO2 / MWh) de una planta específica i para el año j
·
EPij = HRij * CEik * FC
Las emisiones del AOM se calculan como las
emisiones promedio (en kg CO2equ/kWh) ponderadas por energía de todo el parque de generación del sistema nacional
colombiano excluyendo las plantas
hidroeléctricas y otras de energía alternativa.
Coeficiente de Emisiones AOM del año
j = CEAOMj
·
Promedio ponderado de
las emisiones en el año j =
CEAOMj =åEij / åGij , sumando sobre
todas las i (plantas térmicas)
El CEAOM es el promedio ponderado en energía de
las emisiones en kgCO2/kWh sobre un
periodo de tiempo determinado:
·
CEAOM
=åEij / åGij , sumando sobre
todas las i (plantas térmicas) y j. El cálculo de este coeficiente debe incluir
las emisiones y la generación del último año.
El Coeficiente de Emisiones del “Build Margin” es el promedio
ponderado de las emisiones de las adiciones más recientes de capacidad al
sistema de generación, definidas como la adición de capacidad más baja entre el
20% más reciente de las plantas construidas o la capacidad de las últimas 5
plantas.
CEBM = Emisiones
ponderadas del
MIN {adición de capacidad del 20% más reciente de las plantas construidas o la
capacidad de las últimas 5 plantas}.
El Coeficiente de Emisiones del CGM (CGM: Current Generation Mix) de es el promedio ponderado de las emisiones en kg CO2
equ /khW de todas las
plantas del sistema en operación.
Coeficiente de Emisiones CGM del año
j = CECGMj
·
Promedio ponderado de
las emisiones del mix en el año j =
CECGMj =åEij / åGij , sumando sobre
todas las i (todas las plantas)
·
CECGM
=åEij / åGij , sumando sobre
todas las i (todas las plantas) y j. El cálculo de este coeficiente debe
incluir las emisiones y la generación del último año.
El Coeficiente de Emisiones de la
Línea Base está dado por
CELB = ( CEAOM + CEBM ) / 2
o
CELB = CECGM
Para la determinación de los coeficientes de
emisiones CEAOM, CEBM, CECGM y CELB para el sistema nacional de generación, se
desarrolló la base de datos Línea Base Colombiana para Proyectos de
Generación a Pequeña Escala con Energías Renovables Interconectados a la Red que
se da en el Anexo[e] . Para cada año y para cada planta se dan su generación anual de
electricidad (en GWh), el heat
rate (BTU/kWh) y el
coeficiente de emisiones correspondiente al combustible empleado (kgCO2/kWh). La base de datos contiene toda la
información anterior desde 1980 hasta 2002.
Las fuentes de información consultadas fueron principalmente
los Informes de Operación de ISA[f] de 1980 hasta 1999, e
información y documentación provistas por la UPME para los años 2000 a 2002.
Esta base de datos contiene las modificaciones y mejoras introducidas
históricamente en las plantas. Más recientemente (a partir de 1999), el heat rate de las plantas
colombianas se ha determinado experimentalmente[g], mediante procedimiento técnico
establecido por el CND (Centro Nacional de Despacho).
Para ilustrarle al lector el formato de la base
de datos, en el Anexo 2 se da a manera de muestra la información de los años
1997 a 2000 (Ver página 19).
La Figura 1 muestra la evolución del coeficiente anual de
emisiones AOM expresado en kgCO2/kWh. Este
coeficiente muestra un decrecimiento continuo, con incrementos alrededor de los
años Niño (1993 y 1996), Esta disminución continua del coeficiente es el
resultado del esfuerzo de mejoramiento de la eficiencia de las centrales
térmicas del país.
Figura 1. Evolución del coeficiente de emisiones AOM de
las centrales térmicas colombianas.

Puesto que la metodología requiere un coeficiente
promedio, entonces es necesario considerar el comportamiento del coeficiente de
Emisiones de CO2 AOM para diferentes periodos de tiempo. La Tabla 2 muestra el comportamiento del CEAOM para el último
año y para periodos de 5, 10, 15 y 20 años, contados del 2002 hacia atrás.
Tabla 2. Coeficiente de emisiones de CO2
AOM para diferentes periodos de tiempo

Figura 2. Coeficiente de emisiones de CO2
AOM para diferentes periodos de tiempo

La selección del CEAOM debería considerar un
periodo de tiempo suficientemente grande como para incluir por los menos dos
eventos Niño, que es un fenómeno que incide fuertemente en las emisiones de CO2
del sector eléctrico colombiano.
Para el cálculo del coeficiente de emisiones BM
es necesario considerar el número de
plantas en operación durante el año 2002. El número de plantas en operación en
el 2002 era de 80 y el 20% más reciente
corresponde a las últimas 16 plantas que entraron en operación que se muestran
en la Tabla 3. En esta tabla se encuentran también obviamente las
últimas cinco plantas puestas en operación.
Tabla 3. Capacidad, tipo de central y año de puesta
en servicio de las últimas 16 plantas

H: Hídroeléctrica
G: Gas Natural
CG: Cogeneración
CV: Carbón vapor
TG: Turbotas
Cálculo del
Coeficiente de emisiones con el 20% más reciente de las plantas
La Tabla 4 muestra el COEBM calculado como promedio ponderado de
las emisiones del 20% más reciente de las adiciones de capacidad al sistema,
calculado para diferentes periodos de tiempo y hasta los últimos 5 años, tiempo
que corresponde a la entrada en operación de la primera de las últimas 16
plantas adicionadas al sistema (Ver Tabla 3).
Tabla 4. Coeficiente de Emisiones BM
correspondiente a adiciones de capacidad al sistema del último 20% de las plantas instaladas

Cálculo del
Coeficiente de emisiones con las 5 últimas plantas adicionadas al sistema
La Tabla 5 muestra el COEBM
calculado como promedio ponderado de las emisiones de las últimas 5 plantas
adicionadas al sistema, calculado para diferentes periodos de tiempo y hasta
los últimos 3 años, tiempo que corresponde a la entrada en operación de la
primera de las últimas 5 plantas adicionadas al sistema (Ver Tabla 3).
Tabla 5. Coeficiente de Emisiones BM
correspondiente a adiciones de capacidad de las últimas 5 plantas adicionadas al sistema

Selección del
coeficiente CEBM
De acuerdo al texto del parágrafo 29 de la
metodología para proyectos de pequeña escala, en el caso colombiano, las
adiciones de capacidad a considerar para el cálculo del Coeficiente de
Emisiones BM son las que corresponden a las últimas 5 plantas puesto que esta
adición (1291.3 MW) es menor que la adición debida a las 16 últimas plantas
(20% del parque 2264.8 MW). Por consiguiente el coeficiente que se debe tomar
es uno de los promedios que se dan en la Tabla 5.
CELB de acuerdo a la opción a
El Coeficiente de emisiones de la Línea
Base (LB) en la opción a) del Parágrafo 29 está dado por:
CELB = (CEAOM + CEBM) /2
El valor del CEAOM debe
seleccionarse de la Tabla 2 y el CEBM de Tabla 5.
CELB
de acuerdo a la opción b
El
Coeficiente de emisiones de la Línea Base (LB) en la opción b) del Parágrafo 29
está dado por las emisiones promedio ponderado del mix
de generación.
Tabla 6.
Coeficiente de Emisiones del Mix Nacional para diferentes periodos

El CELB para los proyectos de generación de
electricidad a pequeña escala en sistemas interconectados a la red es la opción
a o la b, seleccionado por criterios que dependen de la UPME y otras
instituciones del estado.
Tomando 10 años como el periodo para el AOM y
considerando un periodo de tres años para el BM de las últimas cinco plantas
construidas,
CELB
= (CEAOM + CEBM) /2
CELB = (0.706 + 0.043)
/2 = 0.3745 kgCO2/kWh
Este es el
coeficiente de emisiones propuesto para la estimación de la reducción de
emisiones de CO2 para todos
los proyectos de generación de energía eléctrica con energías renovables y a
pequeña escala interconectados a las red, esto es, para proyectos con potencias
de generación menor a 15 MW y que puedan ser catalogados como de pequeña escala
por el MDL.
El
coeficiente ha sido cuidadosamente elaborado con la mejor información
disponible por parte de las instituciones colombianas y debería ser revisado
anualmente con la información del último año.
El Grupo de
Gases de Efecto Invernadero de la Academia de Ciencias expresa su gratitud al Fis. Ismael Concha, Ing. Francisco Gáfaro
y al Ing. Ciro Serrano de la UPME, sus valiosos comentarios. Se agradece
también al Ing. Alvaro
Infante de Lee e Infante Ltda y al Ing. Darío Castrillón de ISA en Medellín por sus comentarios y la
valiosa información suministrada.
Disco anexo
Se presentan los archivos de las bases de datos para los años, 97, 98, 99, 2000 construidas a partir de los
informes de operación de ISA y UPME.
La base de datos que se da en el CD en el Anexo anterior, va desde 1980
hasta el 2002.
[b] Paragraph 29 de “Annex 6 – Appendix B of the
Simplified Modalities and Procedures for Small-Scale CDM Projects Activities”.
Version
[c] Paragraph 29 de “Annex 6 –
Appendix B of the Simplified Modalities and Procedures for Small-Scale CDM
Projects Activities”. Version
[d] “29. For all other systems, the baseline is the kWh produced by the
renewable generating unit multiplied by an emission coefficient (measured in kg
CO2equ/kWh) calculated in a transparent and conservative manner as:
(a) The average of the “approximate operating margin” and the “build
margin”, where:
(i) The “approximate operating margin” is the
weighted average emissions (in kg CO2equ/kWh) of all generating sources serving
the system, excluding hydro, geothermal, wind, low-cost biomass, nuclear and
solar generation;
(ii) The “build margin” is the weighted average emissions (in kg
CO2equ/kWh) of recent capacity additions to the system, defined as the lower of
most recent 20% of plants built or the 5 most recent plants;
OR,
(b) The weighted average emissions (in kg CO2equ/kWh) of the current generation
mix.”
[e]
La Base de Datos se da
en medio óptico en el Anexo 1, Página 18.
[f]
ISA. 1980 a
1999. Informes de Operación de ISA 1980
– 1999. ISA . Medellín
[g]
Lee e Infante. 2003.
Pruebas de consumo térmico específico y capacidad neta auditadas por Lee e Infante Ltda. Bogotá