Presentado a
LA UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
Para obtener el título de
MAGÍSTER EN INGENIERÍA ELÉCTRICA
por
Catalina Peña Vinasco
EVALUACIÓN DE LA PENETRACIÓN DEL GAS LICUADO DE
PETRÓLEO COMO COMBUSTIBLE EN EL SECTOR
TRANSPORTE EN COLOMBIA
Asesora: Ángela Inés Cadena Monroy, PhD, Profesor Asociado, Universidad de Los Andes
Jurado: Juan Pablo Bocarejo Suescún, PhD, Profesor Asociado, Universidad de Los Andes
CONTENIDO
1 INTRODUCCIÓN ...10
2 OBJETIVOS ...11
2.1 Objetivo General ... 11
2.2 Objetivos Específicos ... 11
2.3 Alcance y productos finales ... 11
3 JUSTIFICACIÓN ...12
4 METODOLOGÍA DEL TRABAJO ...13
5 MARCO TEÓRICO...14
5.1 Gas licuado de petróleo – GLP ... 14
5.2 Mercado global del GLP ... 16
5.3 GLP en el país ... 23
5.3.1 Oferta y demanda ... 23
5.3.2 Marco regulatorio ... 28
5.4 Calidad del GLP ... 30
5.5 Sector transporte en Colombia ... 34
5.5.1 Distribución ... 35
5.5.2 Consumo de combustibles en el sector transporte ... 37
5.5.3 Emisiones ... 40
5.5.4 Conversiones ... 42
5.5.5 Incentivos tributarios en el sector transporte ... 44
5.6 Autogás ... 47
5.6.1 Panorama internacional ... 47
5.6.2 Incentivos que promueven el autogás ... 50
5.6.3 Calidad del autogás ... 56
5.6.4 Competitividad ... 57
5.6.5 Seguridad ... 58
5.6.6 Precios ... 59
6 METODOLOGÍA ...62
6.1 Descripción del modelo ... 62
6.1.1 Esquema de funcionamiento ... 62
6.2 Formulación matemática ... 69
6.2.1 Competencia entre el GNV y el GLP ... 69
6.2.2 Penetración del GLP ... 69
6.2.3 Consumo de combustible ... 70
6.2.4 Emisiones ... 70
6.2.6 Ahorros asociados a reducción de emisiones de PM y CO2 ... 71
7 SUPUESTOS Y ESCENARIOS ...73
7.1 Supuestos ... 73
7.1.1 Determinación de la flota base ... 73
7.1.2 Clasificación por niveles de servicio ... 75
7.1.3 Distribución de las conversiones a GLP ... 75
7.1.4 Distribución de las conversiones a GNV ... 75
7.1.5 Metas de penetración de la flota a Autogás ... 76
7.1.6 Poder calorífico ... 76
7.1.7 Factores de actividad ... 76
7.1.8 Factores de consumo ... 77
7.1.9 Factores de emisión... 78
7.1.10 Beneficio asociado a la reducción de emisiones ... 80
7.1.11 Costos ... 80
7.1.12 Precios de los combustibles ... 81
7.1.13 Subsidio a las conversiones – módulo 5... 82
7.2 Escenarios ... 82
7.2.1 Escenario de referencia ... 83
7.2.2 Escenarios alternativos ... 86
7.3 Resultados ... 87
7.3.1 Escenario A ... 87
7.3.2 Escenario B ... 91
7.3.3 Escenario C ... 95
7.3.4 Escenario D ... 99
7.3.5 Escenario E... 102
7.4 Consolidado ... 106
7.5 Consumo de combustible – enfoque II ... 107
7.6 Incentivos tributarios ... 108
7.6.1 Reducción del IVA para bienes. ... 109
7.6.2 Exención del IVA para bienes. ... 109
7.6.3 Subsidio a las conversiones. ... 109
7.7 Cálculo de flota a partir de excedentes de GLP ... 109
8 DISCUSIÓN ...111
9 CONCLUSIONES ...112
10 RECOMENDACIONES ...114
12 REFERENCIAS ...116
13 ANEXOS ...118
13.1 Marco regulatorio ... 118
13.2 Calidad del GLP ... 120
13.3 Autogás a nivel mundial... 121
13.4 Supuestos de modelación... 126
13.4.1 Determinación de la flota base ... 126
13.4.2 Distribución de las conversiones a GLP ... 129
13.4.3 Distribución de las conversiones a GNV ... 130
13.4.4 Factores de emisión... 131
13.4.5 Costos ... 132
13.4.6 Precios de los combustibles ... 132
14 APÉNDICES ...135
14.1 Siglas ... 135
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 5-1 Proceso de refinación. ... 15
Figura 5-2 Destilación fraccionada del gas natural. ... 15
Figura 5-3 Producción mundial de GLP por región y fuente (2000 y 2010) en miles de barriles por día. ... 16
Figura 5-4 Producción mundial de GLP por regiones (2012) ... 19
Figura 5-5 Oferta global de GLP. ... 20
Figura 5-6 Demanda global de GLP. ... 20
Figura 5-7 Demanda global de GLP por sector. ... 21
Figura 5-8 Demanda mundial de GLP – 2010. ... 21
Figura 5-9 Demanda de GLP en Latinoamérica – 2010. ... 22
Figura 5-10 Fuentes de energía para cocinar – 2005. ... 23
Figura 5-11 Oferta de GLP en Colombia (2001 – 2013). ... 24
Figura 5-12 Comparación entre reportes de oferta de GLP en Colombia. ... 24
Figura 5-13 Proyección de la oferta de GLP. ... 25
Figura 5-14 Demanda de GLP por terminal. ... 26
Figura 5-15 Demanda de GLP en el periodo 2001 – 2024. ... 26
Figura 5-16 Balance de oferta y demanda de GLP (2001 – 2013) ... 27
Figura 5-17 Balance de oferta y demanda de GLP histórico y proyectado. ... 27
Figura 5-18 Cadena de comercialización definida por la resolución CREG 074 de 1996 ... 29
Figura 5-19 Cadena de comercialización definida por la resolución CREG 023 de 2008. ... 29
Figura 5-20 Abutanamiento del tanque. ... 31
Figura 5-21 Composición del GLP proveniente de Barrancabermeja y Cartagena ... 32
Figura 5-22 Composición del GLP proveniente de Apiay y Estación La Gloria ... 33
Figura 5-23 Composición del GLP proveniente de La Punta y Toqui-Toqui. ... 33
Figura 5-24 Composición del GLP proveniente de Dina y Cusiana ... 34
Figura 5-25 Distribución porcentual de la flota en Colombia (2003 – 2012) ... 35
Figura 5-26 Distribución porcentual de la flota en el año 2003. ... 35
Figura 5-27 Distribución porcentual de la flota en el año 2012. ... 36
Figura 5-28 Distribución porcentual de la flota en el año 2012. ... 36
Figura 5-29 Consumo energético sectorial en Colombia ... 37
Figura 5-30 Consumo de diesel (izq.) y gasolina (der.) a nivel sectorial en Colombia ... 37
Figura 5-31 Consumo de gasolina – Estaciones de servicio automotriz. ... 38
Figura 5-32 Consumo de diésel– Estaciones de servicio automotriz... 39
Figura 5-33 Consumo de gas natural vehicular. ... 40
Figura 5-34 Participación sectorial en el total de emisiones del año 2004. ... 42
Figura 5-35 Acumulado anual de vehículos convertidos y conversiones anuales. ... 43
Figura 5-36 Acumulado anual de vehículos convertidos y conversiones anuales a GLP. ... 44
Figura 5-37 Consumo de autogás a nivel mundial (2005 – 2010). ... 48
Figura 5-38 Diez principales países con consumo de autogás en el mundo – 2010. ... 49
Figura 5-39 Prueba de choque y análisis del vehículo después de la prueba. ... 59
Figura 5-40 Prueba de incendio y tanque toroidal después de la prueba. ... 59
Figura 5-41 Precios de la gasolina, el diésel y el autogás por países – 2010. ... 61
Figura 6-1 Esquema general del modelo por módulos. ... 64
Figura 6-2 Tiempo de recuperación de la inversión por la conversión del vehículo. ... 67
Figura 7-1 Proyección de la flota total ... 83
Figura 7-3 Distribución de la flota a diésel en la proyección ... 84
Figura 7-4 Distribución de la flota a gasolina en la proyección ... 85
Figura 7-5 Consumo de combustibles en el escenario de referencia. ... 85
Figura 7-6 Flota resultante para el escenario A ... 88
Figura 7-7 Conversión de vehículos a GLP. ... 88
Figura 7-8 Conversiones acumuladas de vehículos a GLP por categoría. ... 89
Figura 7-9 Consumo de combustibles en el escenario A. ... 89
Figura 7-10 Consumo de autogás en el escenario A. ... 90
Figura 7-11 Variaciones en los costos por tipo de combustible en el escenario A ... 91
Figura 7-12 Sensibilidad del VPN del escenario de referencia y el escenario A ... 91
Figura 7-13 Conversiones de vehículos a GLP – escenario B. ... 92
Figura 7-14 Conversiones acumuladas para el escenario B. ... 92
Figura 7-15 Flota vehicular estimada para el escenario B ... 93
Figura 7-16 Consumo de combustible en el escenario B. ... 93
Figura 7-17 Consumo de autogás en el escenario B. ... 94
Figura 7-18 Variaciones en los costos por tipo de combustible en el escenario B ... 95
Figura 7-19 Sensibilidad del VPN del escenario de referencia y el escenario B ... 95
Figura 7-20 Conversiones de vehículos a GLP – escenario C. ... 96
Figura 7-21 Conversiones acumuladas para el escenario C. ... 96
Figura 7-22 Consumo de combustibles en el escenario C ... 97
Figura 7-23 Consumo de autogás en el escenario C. ... 97
Figura 7-24 Variaciones en los costos por tipo de combustible en el escenario C. ... 98
Figura 7-25 Sensibilidad del VPN del escenario de referencia y el escenario C. ... 99
Figura 7-26 Conversiones de vehículos a GLP – escenario D ... 99
Figura 7-27 Conversiones acumuladas para el escenario D ... 100
Figura 7-28 Consumo de combustibles en el escenario D ... 100
Figura 7-29 Consumo de autogás en el escenario D. ... 101
Figura 7-30 Variaciones en los costos por tipo de combustible en el escenario D... 102
Figura 7-31 Sensibilidad del VPN del escenario de referencia y el escenario D. ... 102
Figura 7-32 Conversiones de vehículos a GLP – escenario E. ... 103
Figura 7-33 Conversiones acumuladas para el escenario E. ... 103
Figura 7-34 Consumo de combustibles en el escenario E ... 104
Figura 7-35 Consumo de autogás en el escenario E. ... 104
Figura 7-36 Variaciones en los costos por tipo de combustible en el escenario E. ... 105
Figura 7-37 Sensibilidad del VPN del escenario de referencia y el escenario E. ... 105
Figura 7-38 Comparación entre consumo energético calculado en el escenario A con el enfoque I y con el enfoque II ... 108
Figura 7-39 Comparación entre consumo energético calculado en el escenario D con el enfoque I y con el enfoque II ... 108
Figura 7-40 Flota calculada con la distribución A. ... 110
Figura 7-41 Flota calculada con la distribución B. ... 110
Figura 13-1 Flota vehicular y consumo de autogás en Alemania. ... 121
Figura 13-2 Flota vehicular y consumo de autogás en Argelia. ... 122
Figura 13-3 Flota vehicular y consumo de autogás en Australia. ... 122
Figura 13-4 Flota vehicular y consumo de autogás en China. ... 122
Figura 13-5 Flota vehicular y consumo de autogás en Corea. ... 123
Figura 13-6 Flota vehicular y consumo de autogás en India. ... 123
Figura 13-9 Flota vehicular y consumo de autogás en México. ... 124
Figura 13-10 Flota vehicular y consumo de autogás en Polonia. ... 124
Figura 13-11 Flota vehicular y consumo de autogás en Rusia. ... 125
Figura 13-12 Flota vehicular y consumo de autogás en Tailandia. ... 125
Figura 13-13 Flota vehicular y consumo de autogás en Turquía. ... 125
Figura 13-14 Distribución A de las conversiones a GLP ... 129
Figura 13-15 Distribución B de las conversiones a GLP ... 130
Figura 13-16 Distribución de las conversiones a GNV – caso 1. ... 130
Figura 13-17 Distribución de las conversiones a GNV – caso 2. ... 131
Figura 13-18 Proyección de precios del diésel con respecto al valor del año 2012. ... 132
Figura 13-19 Proyección de precios de la gasolina con respecto al valor del año 2012. ... 133
Figura 13-20 Proyección de precios del GNV con respecto al valor del año 2012. ... 133
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 5-1 Distribución porcentual de la producción de GLP por fuente y por región. ... 17
Tabla 5-2 Producción mundial de GLP por región en miles de barriles por día. ... 18
Tabla 5-3 Balance de oferta y demanda de GLP (en BPD). ... 28
Tabla 5-4 Regulación del GLP en Colombia – NTC 2303... 31
Tabla 5-5 Vida útil por categoría vehicular (en años). ... 37
Tabla 5-6 Consumo de gas natural vehicular (2009 – 2013) ... 38
Tabla 5-7 Consumo de gas natural vehicular (2009 – 2013) ... 39
Tabla 5-8 Consumo de gas natural vehicular (2009 – 2013) ... 40
Tabla 5-9 Causas y efectos de los contaminantes asociados a fuentes móviles. ... 41
Tabla 5-10 Inventario Nacional de Gases de Efecto Invernadero - 2004. ... 41
Tabla 5-11 Incentivos por país y técnica ... 46
Tabla 5-12 Principales países en el consumo de autogás, 2010. (World LP Gas Association, 2012) ... 48
Tabla 5-13 Incentivos financieros y medidas regulatorias. ... 51
Tabla 5-14 Participación de propanos y butanos en la composición del autogás (Europa). ... 56
Tabla 5-15 Propuesta de la composición del autogás en Colombia ... 57
Tabla 5-16 Diferencias entre GNV y GLP ... 58
Tabla 5-17 Precios del autogás al usuario final con respecto a los precios de la gasolina y el diésel - 2010. .. 60
Tabla 7-1 Flota resultante al considerar vehículos con menos de diez años de antigüedad y las conversiones de vehículos a GNV. ... 74
Tabla 7-2 Participación por niveles de servicio. ... 75
Tabla 7-3 Distribución de la flota por combustible (2012 y 2024) ... 76
Tabla 7-4 Poder calorífico por combustible. ... 76
Tabla 7-5 Factores de actividad. ... 77
Tabla 7-6 Factores de consumo de diésel, gasolina y gas natural vehicular. ... 77
Tabla 7-7 Factores de consumo de gas licuado de petróleo (autogás). ... 78
Tabla 7-8 Factores de emisión. ... 79
Tabla 7-9 Rangos asociados a los beneficios/costos por reducción/incremento de emisiones. ... 80
Tabla 7-10 Costos promedio de adquisición de los vehículo. ... 80
Tabla 7-11 Costos de las conversiones por categoría vehicular. ... 81
Tabla 7-12 Precio promedio de los combustibles en 2012. ... 81
Tabla 7-13 Incentivos aplicados para las conversiones ... 82
Tabla 7-14 Escenarios y características ... 83
Tabla 7-15 Emisiones de contaminantes (2012 – 2024) del escenario de referencia. ... 86
Tabla 7-16 Meta de conversión de vehículos a GLP establecida para el año final ... 86
Tabla 7-17 Variaciones en los niveles de emisión del escenario A con respecto al escenario de referencia. .. 90
Tabla 7-18 Variaciones en los niveles de emisión del escenario B con respecto al escenario de referencia. .. 94
Tabla 7-19 Variaciones en los niveles de emisión del escenario C con respecto al escenario de referencia. .. 98
Tabla 7-20 Variaciones en los niveles de emisión del escenario D con respecto al escenario de referencia. 101 Tabla 7-21 Variaciones en los niveles de emisión del escenario E con respecto al escenario de referencia. 104 Tabla 7-22 Consolidado de resultados por escenario – consumo energético ... 106
Tabla 7-23 Consolidado de resultados por escenario – emisiones ... 106
Tabla 7-24 Consolidado de resultados por escenario – costos ... 107
Tabla 7-25 Consolidado de resultados por escenario – importaciones/exportaciones u otros usos ... 107
Tabla 13-1 Marco regulatorio referente al GLP ... 120
Tabla 13-4 Regulación del GLP de acuerdo al NCH 72 Of. 99 (Chile) ... 120
Tabla 13-5 Regulación del GLP de acuerdo al NTP ISO 7941 (Perú) ... 121
Tabla 13-6 Regulación del GLP de acuerdo a la resolución 7 2006 (Argentina) ... 121
Tabla 13-7 Regulación del GLP de acuerdo a NOM-086-SEMARNAT-SENER-SCFI (México) ... 121
Tabla 13-8 Regulación del GLP de acuerdo al Reglamento Técnico Centroamericano ... 121
Tabla 13-9 Total de vehículos activos a diciembre 31 de 2012. ... 126
Tabla 13-10 Parque automotor teniendo en cuenta un factor de corrección del 89,45%. ... 127
Tabla 13-11 Distribución de la flota por región. ... 127
Tabla 13-12 Conversiones de vehículos a GNV en Colombia. Cifras por departamentos. ... 128
Tabla 13-13 Distribución del mercado de GNV por categoría vehicular. ... 128
Tabla 13-14 Distribución de la flota restante entre gasolina y diésel. ... 129
Tabla 13-15 Distribución de la flota restante entre gasolina y diésel. ... 129
Tabla 13-16 Distribución A de las conversiones a GLP ... 129
Tabla 13-17 Distribución B de las conversiones a GLP ... 130
Tabla 13-18 Calendario de introducción de categorías vehiculares. ... 131
Tabla 13-19 Relaciones para los combustibles estudiados. ... 131
Tabla 13-20 Parámetros para el cálculo de factores de emisión. ... 132
1
INTRODUCCIÓN
La energía es una de las propiedades que puede evidenciarse en los elementos que constituyen nuestro sistema y se manifiesta a partir de cambios o transformaciones físicas y químicas. La energía se presenta en actividades como crecimiento, movimiento, cambios de temperatura, variaciones de presión, deformación de objetos, cambios de estado de la materia y combustión. Además, la energía puede conservarse y se transfiere o se transforma bajo diversos factores.
Los recursos que nos proporciona la naturaleza constituyen las fuentes de energía que tenemos disponibles para aplicar en los diferentes procesos en los que nos vemos involucrados o que ocurren a nuestro alrededor, donde la energía es el motor principal. Estas fuentes pueden clasificarse, de acuerdo sus limitaciones de regeneración, en recursos renovables (sol, viento, agua o vegetación) y no renovables (combustibles fósiles y nucleares). Los combustibles fósiles son considerados una de las principales fuentes de energía, necesaria en el sector transporte para dar cabida al funcionamiento de los vehículos. En este sector, los avances y desarrollos tecnológicos han favorecido significativamente el uso de combustibles fósiles.
La importancia de la diversificación de la canasta energética, el uso eficiente de combustibles y la búsqueda de mecanismos que mitiguen el cambio climático, han dado espacio a la penetración de combustibles alternativos en el mercado automotor. El GLP destinado al uso vehicular, como combustible automotriz, se conoce como autogás y ha tomado fuerza en varios países alrededor del mundo debido a las ventajas que ofrece con respecto a la reducción de la contaminación, la disponibilidad en el sistema de abastecimiento y los bajos costos que percibe el usuario frente a otros combustibles convencionales.
Esta tesis se enfoca en el estudio energético del sector transporte en Colombia, específicamente en el uso de autogás como combustible automotor. Partiendo de una caracterización del sector transporte colombiano y considerando diferentes categorías vehiculares con sus respectivos factores de actividad, de consumo y sus costos asociados, se plantea una línea base que permitirá la definición y elaboración de escenarios prospectivos, determinados por metas de participación del autogás dentro de la canasta energética del sector transporte, por la trayectoria de penetración de la tecnología y por la partición porcentual asignada a las conversiones. Adicionalmente, realiza una comparación del consumo energético obtenido por medio de dos enfoques diferentes (siguiendo una metodología técnico-económica) y se realiza una estimación de la flota vehicular necesaria para cubrir la totalidad de los excedentes anuales de oferta. De este ejercicio resultó una herramienta que permite la caracterización del sistema de transporte enfocado a la modelación de escenarios de penetración de vehículos convertidos a GLP y a facilitar la visualización de sus resultados.
El análisis y la comparación entre los resultados de los escenarios modelados se efectúan con relación a los consumos energéticos, costos relativos de los combustibles y tecnologías, en la reducción de emisiones por parte de las fuentes móviles1 consideradas y en las necesidades de importación o exportación (u otros usos) del GLP, parámetros que determinarán la viabilidad de la penetración del autogás en el mercado automotor en Colombia. Se incluye también una evaluación de algunos incentivos financieros y sus respectivos impactos en los costos percibidos por el usuario.
1Término definido en el decreto 948 de 1995 como “fuente de emisión que por razón de su uso o propósito, es susceptible de
2
OBJETIVOS
2.1
Objetivo General
Estimar las potencialidades y limitaciones de la oferta de Gas Licuado de Petróleo (GLP) para suplir los requerimientos de transporte en Colombia, considerando etapas como explotación, transformación y uso, bajo escenarios de demanda de transporte y oferta de combustible en el corto, mediano y largo plazo.
2.2
Objetivos Específicos
Identificar las ventajas y desventajas de la penetración del gas licuado de petróleo como combustible en el sector transporte, teniendo en cuenta la participación de estas tecnologías en mercados internacionales y los riesgos que han tenido que afrontar.
Establecer diferentes escenarios de penetración de combustibles en el sector transporte, considerando el crecimiento esperado de la demanda y la política energética existente.
Evaluar la oferta nacional de GLP y por medio de los escenarios planteados, analizar las alternativas de exportación o importación en el país.
Elaborar un modelo que permita caracterizar el sector transporte para realizar evaluaciones sobre los escenarios a nivel energético, económico y ambiental relacionadas con la penetración del GLP como combustible.
Estimar los posibles impactos generados en cada uno de los escenarios planteados por medio de una evaluación económica que permita medir los costos relacionados con la participación de las tecnologías y una evaluación ambiental, desde la que se puedan valorar las externalidades resultantes. Diseñar una propuesta que incluya los estados actuales y las proyecciones del gas licuado de petróleo
en Colombia, específicamente en el sector transporte, donde se evalúen los de escenarios de penetración, se muestren las potencialidades y limitaciones halladas durante el estudio y se propongan diversas líneas de acción.
2.3
Alcance y productos finales
Elaborar un modelo que permita realizar la evaluación de los escenarios.
Realizar una evaluación económica para determinar la viabilidad del sistema.
Definir las potencialidades del GLP en el sector transporte de acuerdo a los supuestos definidos para los escenarios.
3
JUSTIFICACIÓN
El gas licuado de petróleo (GLP) es un conjunto de hidrocarburos ligeros, compuesto principalmente por propano y butano (butano e isobutano) en diversas proporciones. A temperatura y presión normal el GLP es gaseoso y se licúa por proceso de enfriamiento o compresión (World LP Gas Association, 2006).
A nivel mundial, el GLP ha podido adaptarse a diversos usos como la cocción, la calefacción, el transporte, la agricultura, la recreación, la generación eléctrica, entre otros. En el sector transporte, se conoce como “autogás” al gas licuado de petróleo utilizado como combustible automotor. Actualmente, existen más de 21 millones de vehículos que utilizan autogás, y su consumo se ha concentrado en un pequeño número de países (Corea, Turquía, Rusia, Polonia, Italia, Japón, Australia, Tailandia, China y México) donde la demanda de este combustible automotor alcanzó el 75% del consumo en el 2010 (World LP Gas Association, 2012).
De acuerdo a la información encontrada en el SIPG (Sistema de Información de Petróleo y Gas Colombiano, s.f.), la producción de GLP en el país alcanzó en el año 2011, 17,76 KBPDC en promedio, valor equivalente a 272.260.800 galones anuales. La demanda en el mismo año, partiendo de información de la (Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios, s.f.) fue de 271.653.564 galones; siendo así, al realizar el balance entre oferta y demanda para ese año se evidencia que el consumo se satisface con la producción nacional y que existe un excedente que puede destinarse al fortalecimiento de los mercados existentes del GLP o a la ampliación de sus aplicaciones en mercados diferentes, como en el sector transporte.
En Colombia, el gas licuado de petróleo es comúnmente utilizado en los sectores residencial, comercial e industrial. En el año 2010, el sector residencial representó el 82,9% del consumo final de GLP, seguido del sector industrial con el 9,2% y del sector comercial con el 7,8% (cálculos propios a partir del balance energético de la UPME del 2010).
El sector transporte consumió, a 2011, aproximadamente el 27,4% del total de energía final en el mundo (102.384 PJ), y se espera que esta cifra continúe creciendo (International Energy Agency, 2013). En Colombia, este sector constituye cerca del 44% del consumo total de energía final y presenta una dependencia fuerte del petróleo y sus derivados, que desde hace muchos años ha estado soportada en el uso de gasolina motor (29%), diesel oil (47%) y jet fuel en menor proporción (Unidad de Planeación Minero Energética). Desde hace muchos años el consumo energético del sector está inclinado al uso de petróleo y sus derivados, y teniendo en cuenta que la diversificación de la canasta energética es uno de los objetivos de la política energética del país, toma importancia la evaluación de las alternativas de penetración de combustibles sustitutos en el mercado (dentro de los que se encuentran los biocombustibles, el gas natural comprimido y el gas licuado de petróleo).
Teniendo en cuenta los beneficios que ofrece a nivel ambiental y la competitividad de precios en el mercado internacional, puede esperarse que el GLP logre entrar a participar como combustible alternativo dentro de la canasta energética del sector transporte en Colombia. Por medio de esta tesis se busca la elaboración y el análisis de escenarios, con el objetivo de evaluar la viabilidad de la penetración del GLP y específicamente del “autogás” en el sistema de transporte colombiano para plantear unas metas que reflejen las potencialidades en el sector acorde a las limitaciones y restricciones encontradas. Adicionalmente, este estudio dará paso a la discusión sobre argumentos que permitan desmitificar o corroborar las ideas que se tienen sobre los aspectos que surgen del uso de este combustible, relacionados con temas como las emisiones y la seguridad.
4
METODOLOGÍA DEL TRABAJO
En esta sección se describe la metodología que se empleará para conseguir la solución a la problemática planteada.
La evaluación de la penetración de un combustible relativamente nuevo en la canasta energética del sector transporte en Colombia incluye una etapa de revisión del estado del arte donde se incluye el estudio de experiencias internacionales en el tema de precios de los combustibles y de la política emergente para fomentar el uso del GLP automotor. Adicionalmente, debe estudiarse el desarrollo del GLP en los mercados colombianos, estimar el balance energético a partir de la demanda y la oferta y caracterizar el sector transporte. En este punto, será importante contar con información de fuentes oficiales nacionales, como la Unidad de Planeación Minero Energética (UPME), el Ministerio de Transporte, Ministerio de Minas y Energía, Ministerio de Hacienda y Crédito Público y el Departamento Administrativo Nacional de Estadística (DANE), y se tomará como referente internacional a la Asociación Mundial de Gas Licuado de Petróleo (WLPGA) y a la Secretaría de Energía de México.
Conociendo el mercado del GLP en el sector transporte a nivel internacional y las capacidades para su uso a nivel nacional, se procede a la formulación y planteamiento de un modelo de simulación, que permita definir y caracterizar escenarios de penetración de esta tecnología en la flota vehicular nacional en distintas categorías, para finalmente realizar comparaciones entre un escenario tendencial o de referencia y los distintos escenarios alternativos. El detalle en cuanto a la selección de los parámetros que definen los escenarios, será explicado más adelante.
Los resultados arrojados por el modelo darán paso a una tercera etapa en la que será posible analizar y concluir sobre el impacto de la penetración del GLP automotor a nivel energético, económico y ambiental. Adicionalmente, se realizará un estudio breve sobre la calidad del GLP y sobre los incentivos tributarios que pueden aplicarse sobre este segmento para fomentar el uso de este combustible. La contribución de la asesora en este proyecto fue indispensable para poder orientar la ejecución de la metodología de estimación, su criterio fue fundamental para la caracterización y formulación del modelo.
5
MARCO TEÓRICO
5.1
Gas licuado de petróleo – GLP
Como se mencionó anteriormente, el GLP es una mezcla de hidrocarburos compuesto principalmente por propano (C3H8) y butano (C4H10). En su composición se encuentran otros hidrocarburos con menor participación, dentro de los que se resaltan el etano (C2H5) y fracciones más pesadas (C5+), éstas últimas en Colombia están limitadas a un volumen máximo del 2% en la mezcla. Este combustible es accesible y de fácil transporte y almacenamiento. En comparación con otros combustibles y teniendo en cuenta las cadenas de producción y consumo, el GLP es un combustible más limpio, que emite menores niveles de contaminantes.
El GLP es inflamable, al igual que los demás combustibles derivados del petróleo, puede ser detectado por medio de su olor, es más pesado que el aire, causa el deterioro de algunos plásticos y aunque no es tóxico, es asfixiante. El GLP produce un nivel de emisiones menor en comparación con otros combustibles fósiles cuando se miden en ciclo completo. En estado líquido se facilita su transporte y almacenamiento, pues en una unidad líquida se concentra la misma energía contenida en 270 unidades de gas, permitiendo el uso de contenedores con menor capacidad (World LP Gas Association, 2006).
Existen múltiples aplicaciones en las que el GLP puede utilizarse como energético, en sectores como el residencial, industrial y transporte, y algunas de sus aplicaciones específicas son: cocción, calefacción, propulsores de aerosol y combustible vehicular. El uso de GLP genera ahorros energéticos y reduce la sobreexplotación de recursos, pues es considerado costo efectivo al tener la capacidad de transformar la mayor parte de su energía en calor (World LP Gas Association, 2006).
El GLP se obtiene durante los procesos de refinación y de extracción del gas natural y del petróleo. Durante el proceso de refinación, la producción de GLP ocurre durante varias de sus etapas, como en la destilación atmosférica2, el reformado3 y el craqueo4; por medio del proceso de refinación se obtiene en la actualidad, aproximadamente el 40% del GLP producido. Por otro lado, cuando de la tierra se extrae petróleo y gas natural, se consigue una mezcla de líquidos y gases de la que el GLP resulta ser el 5% aproximadamente (AOGLP, Asociación Española de Operadores de Gases Licuados del Petróleo). Antes de que el gas natural sea transportado, se procesa para separarlo de los demás hidrocarburos mediante destilación (los gases que conforman el GLP son más pesados). Posteriormente, en plantas de fraccionamiento los líquidos del gas natural entran como insumo y son separados (OSINERG, Organismo Supervisor de la Inversión en Energía y Minería).
2 “Separación de la mezcla de hidrocarburos líquidos en componentes más específicos, mediante la vaporización de cada componente, teniendo en cuenta que cada uno tiene diferente punto de ebullición” (SENER, Secretaría de Energía de México). En la torre de destilación se mantiene una presión similar a la atmosférica y está dividida por bandejas.
3 “Proceso que mejora la calidad antidetonante de fracciones de la gasolina modificando la estructura molecular”. Puede efectuarse mediante calor o con un catalizador (SENER, Secretaría de Energía de México) .
4 “Proceso para descomponer moléculas de hidrocarburos más grandes, pesadas o complejas, en moléculas más ligeras y simples. Se lleva a cabo mediante la aplicación de calor y presión, y mediante el uso de catalizadores” (SENER, Secretaría de Energía de México).
Figura 5-1 Proceso de refinación.
Tomada de (ECOPETROL S.A., s.f.)
Figura 5-2 Destilación fraccionada del gas natural.
Elaborada a partir de información de (OSINERG, Organismo Supervisor de la Inversión en Energía y Minería)
En el sector transporte se encuentra uno de los usos que se le ha dado al GLP: el autogás se ha posicionado como principal combustible alternativo en algunos países alrededor del mundo. Referente a temas de carácter ambiental, la comparación entre el autogás, el diésel y la gasolina han mostrado ventajas del primero frente a los otros dos, lo que ha influenciado la formulación de políticas que promueven el uso de combustibles alternativos, dentro de los que se encuentran los biocombustibles, el gas natural comprimido y el autogás.
GAS NATURAL
GAS NATURAL
LÍQUIDOS DEL GAS NATURAL
GLP
GASOLINA Y OTROS Planta de
separación
Planta de fraccionamiento
5.2
Mercado global del GLP
A nivel internacional, se tienen expectativas frente a los excedentes de GLP que se pronostican en un corto y mediano plazo y al crecimiento de la demanda sectorial en algunas regiones. La producción global de GLP se ha expandido desde el año 2000 con algunas variaciones en su tasa de crecimiento anual, impulsada en principio por el interés que se ha generado frente a la extracción y procesamiento del gas natural.
El GLP puede provenir de plantas de procesamiento de gas natural y de refinerías, como se mencionó anteriormente. La producción mundial para los años 2000 y 2010, clasificada por regiones y por fuente se enseña en la Figura 5-3, donde se evidencian variaciones en los porcentajes de participación de la producción total de GLP en refinerías de +19,4% y en plantas de procesamiento de gas natural de +23,5% entre estos años.
Figura 5-3 Producción mundial de GLP por región y fuente (2000 y 2010) en miles de barriles por día.
Información tomada de (SENER, Secretaría de Energía de México, 2012)
En las regiones, la producción de GLP puede clasificarse de forma porcentual de acuerdo a la fuente de producción, como se muestra en la Tabla 5-1.
1213,2 1013,9
311,5 436,6 446,7 408,2
746,6
132,8
818,9 659,8 278,9
76,3
Norteamérica Medio Oriente Asia/Pacífico Europa Latinoamérica África
2000
Procesamiento de Gas Natural Refinerías
1132,6 1554,1
389,7 672,9 518,8 463,2
686,6 161,6
1344,2 644,1
308,6
94,2
Norteamérica Medio Oriente Asia/Pacífico Europa Latinoamérica África
2010
2000 Norteamérica Oriente Asia/Pacífico Europa Latinoamérica África
Refinerías 38,1% 11,6% 72,4% 60,2% 38,4% 15,7%
Procesamiento gas 61,9% 88,4% 27,6% 39,8% 61,6% 84,3%
2010 Norteamérica Oriente Medio Asia/Pacífico Europa Latinoamérica África
Refinerías 37,7% 9,4% 77,5% 48,9% 37,3% 16,9%
Procesamiento gas 62,3% 90,6% 22,5% 51,1% 62,7% 83,1%
Tabla 5-1 Distribución porcentual de la producción de GLP por fuente y por región.
Información tomada de (SENER, Secretaría de Energía de México, 2012)
La producción de GLP en el año 2010, estuvo liderada por Norteamérica (región que incluye a Canadá y Estados Unidos), con 1.819,2 kBPD, distribuida entre refinerías (37,7%) y plantas de procesamiento de gas (62,3%). Los registros de producción señalan que para ese mismo año, en Canadá se obtuvo 1/6 de la producción y en Estados Unidos los 5/6 restantes.
La región de Asia/Pacífico (conformada por las subregiones Lejano Oriente5, Sureste de Asia6, Oceanía y Subcontinente Indio7) contribuyó con 1.733,9 kBPD de GLP del año 2010 a nivel mundial, y la mayor parte de su producción se originó en refinerías, exactamente 1.554,1 kBPD del total registrado.
La tercera región caracterizada por sus altos niveles de producción de GLP es el Medio Oriente (compuesta por Arabia Saudita, Irán, Irak, Kuwait, Qatar, Emiratos Árabes Unidos, Bahréin, Omán, Siria, Yemen, Chipre, Israel, Jordania y Líbano), con 1.715,7 kBPD provenientes en su mayoría de plantas de procesamiento de gas (90,6%).
En Europa (región constituida por países miembros de la Unión Europea8, países de los Balcanes que no son miembros de la Unión Europea9, países miembros de la comunidad de Estados Independientes10, Noruega, suiza, Georgia, Ucrania y Turquía) se registró en el 2010 una producción de 1.317 kBPD, de los cuales el 48,9% fue procedente de refinerías y el 51,1% de plantas de procesamiento de gas.
La producción en Latinoamérica (México, Centroamérica11, Sudamérica12 y países del Caribe13) aportó la décima parte del total de la oferta: de los 827,4 kBPD del GLP del año 2010 el 37,3% procedieron de refinerías y el 62,7% restantes de plantas de procesamiento de gas. En la región, los cuatro países con mayor producción fueron Argentina, Brasil, México y Venezuela.
Y finalmente, en África la producción de GLP aportó el 7% de la oferta global en el año 2010, 557,4 kBPD que provinieron en su mayoría de plantas de procesamiento de gas (83,1%), dejándole a las refinerías una participación del 16,9% en la producción.
5 China, Japón, Corea del Sur y Taiwán.
6 Indonesia, Malasia, Filipinas, Singapur, Tailandia, Vietnam, Brunei, Birmania, Camboya y Laos.
7 India, Pakistán, Afganistán, Bangladesh, Bután, Nepal y Sri Lanka.
8 Austria, Bélgica, Bulgaria, Chipre, República Checa, Dinamarca, Estonia, Finlandia, Francia, Alemania, Grecia, Hungría, Irlanda, Italia, Letonia,
Lituania, Luxemburgo, Malta, Holanda, Polonia, Portugal, Rumania, Eslovaquia, Eslovenia, España, Suecia y Reino Unido.
9 Albania, Bosnia y Herzegovina, Kosovo, Croacia, Montenegro, Macedonia y Serbia.
10 Armenia, Azerbaiyán, Bielorrusia, Kazajstán, Kirguistán, Moldavia, Rusia, Tayikistán, Turkmenistán y Uzbekistán.
11 Belice, Costa Rica, El Salvador, Guatemala, Honduras, Nicaragua y Panamá.
12 Argentina, Bolivia, Brasil, Chile, Colombia, Guyana, Guyana Francesa, Paraguay, Perú, Surinam, Uruguay y Venezuela.
13 Antigua y Barbuda, Aruba, Bahamas, Barbados, Cuba, Dominica, Granada, Guadalupe, Haití, Islas Caimán, Islas Turcas y Caicos, Islas Vírgenes,
Jamaica, Martinica, Puerto Rico, República Dominicana, San Bartolomé, San Cristóbal y Nieves, San Vicente y las Granadinas, Santa Lucía y Trinidad y Tobago.
En el año 2010, la oferta de GLP se concentró principalmente en tres regiones, que representaron el 66,1% de la producción: Norteamérica (22,8%), Asia/Pacífico (21,8%) y Medio Oriente (21,5%); el resto se reparte entre Europa (16,5%), Latinoamérica (10,4%) y África (7%). Por otro lado, en el año 2012 el Medio Oriente se posiciona como la región con mayor producción de GLP (con un 24,2% con respecto a la producción total), seguida de Asia/Pacífico (21,6%), Norteamérica (21,3%), Europa (15,3%), Latinoamérica (10,0%) y África (7,5%).
Región 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
Norteamérica 1.959,8 1.903,5 1.933,6 1.835,5 1.890,7 1.795,1 1.826,4 Asia/Pacífico 1.130,4 1.213,2 1.263 1.295 1.368,1 1.433,4 1.503,7 Medio Oriente 1.146,6 1.131,5 1.127 1.237,3 1.355,6 1.390,5 1.459,6 Europa 1.096,3 1.142,5 1.183,3 1.269,4 1.285,9 1.329,9 1.336,6
Latinoamérica 725,5 761,9 760,9 779,6 801,2 836,8 840
África 484,6 490,1 506,3 502,7 492,7 502,7 516,8
Región 2007 2008 2009 2010 2011* 2012*
Norteamérica 1.848,7 1.806,6 1.866,8 1.819,3 1.858,2 1.889,8 Asia/Pacífico 1.638,6 1.645,4 1.664,8 1.733,9 1.864,6 1.923,2 Medio Oriente 1.481,7 1.575,7 1.524,3 1.715,7 2.015,8 2.153,2 Europa 1.356,5 1.402,2 1.351,6 1.317,0 1.361,0 1361,0
Latinoamérica 827,8 804,7 813,7 827,5 865,6 891,4
África 516,8 548,8 546,1 557,4 624,5 667,0
Tabla 5-2 Producción mundial de GLP por región en miles de barriles por día.
Información de (SENER, Secretaría de Energía de México, 2012) y (Gist, 2012)*
En la Figura 5-4 se expone una infografía para resumir la situación de la producción de GLP a nivel mundial en el año 2012.
Con una idea de la producción entre el 2000 y el 2010 de la fuente (SENER, Secretaría de Energía de México, 2012), se presentan ahora las tendencias del mercado regionalizado de GLP y la proyección de la oferta a 2014 estimadas por IHS, Inc.14. De esta manera, la producción registrada en el 2000 fue 6,8 MBPD, incrementándose hasta alcanzar en el año 2010 una producción de 8,2 MBPD y en el 2014 un volumen producido de 9,4 MBPD (ver Figura 5-5). Dentro de los supuestos considerados en la proyección, se prevén crecimientos importantes en las regiones de Oriente Medio y Asia y una ampliación de la oferta de GLP en Norteamérica debida a los desarrollos en el campo del Shale Gas.
Figura 5-4 Producción mundial de GLP por regiones (2012)
Figura 5-5 Oferta global de GLP.
Elaborada con base en la información de (Otto, 2012)
Por otra parte, se presenta la demanda mundial de GLP en el periodo 2000 – 2014, donde Asia se posiciona como la región con mayores consumos de GLP (aproximadamente el 34% del consumo de GLP), seguida por Norteamérica (con cerca del 21% del total) y por Europa (representando el 17% del consumo). A 2010 la demanda total fue de 8,16 MBPD y se estima que en cuatro años alcanzaría un volumen de 9,36 MBPD, principalmente por la expansión del consumo de GLP en Asia y en Oriente Medio.
Figura 5-6 Demanda global de GLP.
Elaborada con base en la información de (Gist, 2012)
Clasificando el consumo de GLP de forma sectorial (Figura 5-7), se evidencia que, alrededor del 73% de la demanda se concentra en los sectores residencial, comercial y petroquímico. El sector petroquímico es el que se expande con mayor rapidez en comparación con los demás. En algunas de las regiones, la reducción del consumo de GLP a nivel residencial y comercial se refleja en la disminución de la pendiente de la curva de crecimiento de la participación del combustible en el sector.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2000 2005 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
MBPD
África
Medio Oriente Asia/Pacífico Latinoamérica Europa Norteamérica
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2000 2005 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
MBPD
Otras zonas Medio Oriente Asia
Latinoamérica Europa Norteamérica
anuales de 2.3% en promedio, mientras que por el contrario, el sector industrial ha reducido su participación como demandante de GLP desde el año 2000, alcanzando reducciones promedio de 0.4% anual. Por otra parte, del sector químico también se tienen grandes expectativas en cuanto al crecimiento de su demanda de GLP; en el sector autogás hay un leve incremento en la participación del GLP; y en la refinación, el uso de este combustible se mantiene prácticamente constante, mostrando un mercado estable.
Figura 5-7 Demanda global de GLP por sector.
Elaborada con base en la información de (Gist, 2012)
El uso del GLP en transporte, industria, refinación y otros sectores, representó el 25,4% de la demanda del 2010 y el 24,3% del año 2012, disminución que se debe principalmente al crecimiento de la participación del GLP en los sectores residencial, comercial y químico. Con respecto al autogás, existen alrededor del mundo en más de 60 países, más de 17 millones de vehículos que lo utilizan, tema desarrollado con mayor detalle en la sección 5.6.1. El sector industrial representó el 9% de la demanda, aproximadamente 0,74 MBPD, de los cuales el 46,2% se consumieron en la región Asia/Pacífico. La región que presentan mayores consumos de GLP en el sector de refinación es Norteamérica, y en conglomerado, este sector contribuye con el 5,2% de la demanda global.
Figura 5-8 Demanda mundial de GLP – 2010.
Elaborada con base en la información de (Gist, 2012)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2000 2005 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
MBPD
Otros Refinación Autogás Industrial Químico Res/Com
Res/Com 51,7%
Químico 22,8% Industrial
9,0% Autogás
8,8%
Refinación 5,2%
Otros 2,4%
En Latinoamérica, la demanda de GLP (12,1% del consumo global) situó a la región como la cuarta con mayor consumo. En esta región, la demanda se ha visto afectada por parámetros del entorno mundial y regional, y dentro de estos últimos la principal causa ha sido el beneficio político y la aceptación que ha tenido el gas natural en el mercado, creando diferenciales de precios entre los energéticos, que resultan en pérdidas de segmentos de participación del GLP en los diferentes usos.
Figura 5-9 Demanda de GLP en Latinoamérica – 2010.
Información tomada de (SENER, Secretaría de Energía de México, 2012)
En la demanda sectorial de GLP en Latinoamérica, se destaca la participación del energético en el segmento residencial y comercial, abarcando el 76,4% del consumo. Este consumo es básicamente empleado en usos como calentamiento de agua y cocción de alimentos. En el sector industrial se evidenció una disminución de la participación desde el año 2000, que ha sido causada por políticas de precios y ha ocasionado la sustitución del GLP por otros combustibles. La industria petroquímica presentó una tasa de crecimiento anual del 0,4% entre el 2000 y el 2010, enfocada a la producción de etileno, propileno y MTBE. Se consumieron además, 43,4 kBPD en el sector transporte, demanda que se origina en su mayoría en países como México, República Dominicana y Perú.
Con respecto a las fuentes de producción de GLP, se espera un incremento en la participación de los centros de procesamiento de gas con respecto a las refinerías apoyado en los hallazgos recientes de líquidos del gas natural (para el año 2014 el 4% de la producción global procederá del crudo de Shale Norteamericano15). La experiencia internacional revela un panorama optimista frente a la oferta de GLP, estimándose un crecimiento de la misma especialmente en regiones como Asia, Medio Oriente y Norteamérica. De forma global, el consumo de GLP se ha concentrado en los sectores residencial/comercial y químico, comportamiento que se prevé como predominante en la proyección de demanda de los próximos años; en el sector transporte, la demanda de autogás expandirá su mercado compitiendo alrededor del mundo con los combustibles convencionales y con el gas natural vehicular. Asia se ha consolidado como la región con mayores demandas del combustible y se considera que su mercado será el que crezca con mayor rapidez.
15 Para mayor información remitirse a (Hart, 2012)
Residencial y comercial
76,4% Petroquímica
6,3% Autogas
4,5%
Industrial 8,4%
Refinación 3,5%
Otros 0,9%
5.3
GLP en el país
En Colombia, el mercado del GLP tuvo sus inicios hace más de 70 años y al cabo de unos años se consolidó como uno de los combustibles participantes en la canasta energética de los sectores comercial e industrial y como el energético más utilizado en el sector residencial, compitiendo de forma directa con la leña, el carbón, el kerosene y la energía eléctrica. El consumo de GLP se fue incrementando gradualmente impulsado por las políticas implementadas, hasta que en el año 2001 el mercado empezó un proceso de contracción como consecuencia de cambios regulatorios frente a los precios, el avance del plan de masificación del gas natural y la reducción de los márgenes de comercialización. El mercado del GLP se desplazó entonces a las zonas rurales y a las regiones menos pobladas, apoyado por proyectos gubernamentales con el fin de contrarrestar los problemas de carácter ambiental relacionados con la deforestación y con el uso de combustibles domésticos más contaminantes (Unidad de Planeación Minero Energética, 2005).
De acuerdo al censo elaborado en el 2005 por el Departamento Administrativo Nacional de Estadística (DANE), el GLP utilizado en el sector residencial para la cocción de alimentos representó el 32,94% del total de fuentes energéticas destinadas para este uso. En ese mismo año, la participación del gas natural fue del 36%, valor que ha ido creciendo y desplazando un segmento considerable del mercado del GLP.
Figura 5-10 Fuentes de energía para cocinar – 2005.
Información tomada de Censo 2005 (DANE, 2005)
Para determinar las tendencias y cambios que se han evidenciado con el GLP en el país, en esta sección también se realizará una revisión amplia sobre marco regulatorio que ha sido aplicado al manejo de este combustible, donde se incluye una recopilación de las principales normativas aplicadas en el subsector GLP.
5.3.1 Oferta y demanda
5.3.1.1 Oferta
Con base en la producción reportada por el Sistema Único de Información (SUI), administrado y operado por la Superintendencia de Servicios Públicos (SSPD), se estimó la oferta de GLP en Colombia para el periodo 2001 – 2013 por campo de producción y los valores se presentan en barriles por día. Dentro de la oferta se consideró el GLP destinado como combustible, el exportado y el empleado en petroquímica.
Ecopetrol S.A. se ha posicionado en el mercado como el productor principal del combustible en el país a lo largo de los años, pues fue hasta 2005 donde comenzaron a entrar nuevas empresas ofertantes en el mercado. En el periodo considerado, la producción en Barrancabermeja aportó aproximadamente un 83% de la oferta
Energía eléctrica 8,84%
Gas natural 36,06%
Gas en cilindro o pipeta 32,94% Petróleo, gasolina, kerosene y alcohol
0,50% Leña, madera,
material de desecho, carbón
vegetal 15,96%
Carbón mineral 0,40%
No informa 5,02%
No aplica 0,27%
total y entre el 2005 y el 2013, periodo en el que se contó con la oferta de nuevas empresas se registró un aporte de éstas del 1,5% promedio sobre el total.
Figura 5-11 Oferta de GLP en Colombia (2001 – 2013).
Elaborada con información del SUI.
A manera de verificación de la información de la oferta resultante, se realizó una comparación con los datos reportados por Ecopetrol, resumidos en la siguiente gráfica.
Figura 5-12 Comparación entre reportes de oferta de GLP en Colombia.
Información del SUI y de Ecopetrol
0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
BPD
Cupiagua Cusiana Corcel Dina
Estación La Gloria La Punta
Toqui-toqui Rancho Hermoso Importación Pauto-Floreña Cicuco
Barrancabermeja Cartagena Apiay
0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
BPD
Existen falencias en la recopilación de información por parte de las fuentes, pero aun así, los resultados obtenidos resultan ser una buena aproximación.
Para los próximos años se espera un crecimiento en la oferta de GLP sustentada en la producción de Cusiana II y Cupiagua, proyección con la que se alcanza un valor máximo 42 kBPD en el año 2017, valor a partir del cual comienza a reducirse año a año hasta llegar a una oferta de 37 kBPD en el 2024.
Figura 5-13 Proyección de la oferta de GLP.
Información del SUI, MinMinas y Termoyopal.
5.3.1.2 Demanda
La demanda de GLP en Colombia ha correspondido en su mayoría a los consumos realizados en el sector residencial. Para poder estimar el consumo en el país se utilizó la información reportada de las ventas y las compras de los comercializadores mayoristas en el SUI.
Las ventas de los comercializadores mayoristas son clasificadas de acuerdo a la fuente o campo de producción y al terminal donde se destina el combustible. Debe tenerse en cuenta que en el reporte deben identificarse las ventas de los productores e importadores y las compras de comercializadores mayoristas diferentes, para no efectuar doble contabilidad.
La demanda resultante se muestra en la Figura 5-14. 0
5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000 45.000
2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024
BPD
Cupiagua Cusiana Corcel Dina
Estación La Gloria La Punta
Toqui-toqui Rancho Hermoso Importación Pauto-Floreña Cicuco
Barrancabermeja Cartagena Apiay
Figura 5-14 Demanda de GLP por terminal.
Información tomada del SUI
Calculando la tasa porcentual de variación entre años, fue posible realizar la proyección lineal de la demanda. La tendencia es decreciente con el paso de los años y aunque se pierde parte del mercado por la fuerte competencia con el gas natural, se espera que el nivel de consumo se estabilice como resultado de las preferencias de los usuarios y la cobertura de sus competidores.
Figura 5-15 Demanda de GLP en el periodo 2001 – 2024. 0
5.000 10.000 15.000 20.000 25.000
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
BPD
Yumbo Cartago Pereira Manizales Sebastopol
Mansilla (Facatativá) Puerto Salgar Bucaramanga
Toqui Toqui (Piedras, Tolima)
Dina (Neiva, Huila) Cusinan
Yopal (Rancho Hermoso, La Punta, La Gloria) Apiay (Villavicencio) Cartagena
0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024
5.3.1.3 Balance
Con una oferta creciente y una demanda decreciente en el sector residencial durante los próximos años, es de suponer que se presentarán excedentes en la oferta de GLP. En la Figura 5-16 se resumen los valores de la oferta y la demanda para el periodo comprendido entre 2001 y 2013; la oferta está subdividida en tres categorías: el consumo de GLP como servicio público domiciliario (SPD), las exportaciones y las importaciones.
Figura 5-16 Balance de oferta y demanda de GLP (2001 – 2013)
Con base en el balance presentado en la Figura 5-16 y en las proyecciones de oferta y de demanda que se encuentran en las secciones 5.3.1.1 y 5.3.1.2, se consolidaron los valores para conseguir un balance de GLP histórico y proyectado dentro del periodo 2001 – 2024. Los valores totales por año se resumen en la siguiente gráfica (Figura 5-17) y en la Tabla 5-3.
Figura 5-17 Balance de oferta y demanda de GLP histórico y proyectado. 0
5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
BPD
Exportaciones Importaciones Combustible SPD Demanda
0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000 45.000
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024
BPD Oferta
De esta manera, en el último año considerado en la proyección se contaría con un excedente de 24 kBPD de GLP, puesto que la oferta se posicionaría alrededor de los 37 kBPD y la demanda en 13 kBPD. Entre los diez últimos años (2014 – 2024) calculados a partir de la proyección, se consigue un excedente total de 262 kBPD que pueden ser destinados al consumo en mercados nuevos en el país, como el del autogás.
Año Oferta Demanda Balance
2001 25.580 19.470 6.110
2002 24.294 20.981 3.312
2003 22.553 20.165 2.388
2004 21.520 20.401 1.119
2005 21.619 20.999 620
2006 22.188 21.712 476
2007 22.007 20.974 1.033
2008 21.290 19.902 1.388
2009 18.631 19.816 -1.185
2010 17.971 18.525 -553
2011 18.642 17.672 970
2012 18.798 16.764 2.034
2013 19.278 15.288 3.990
2014 24.258 15.002 9.256
2015 31.267 14.737 16.531
2016 31.125 14.492 16.633
2017 42.085 14.268 27.817
2018 41.983 14.064 27.919
2019 41.898 13.880 28.018
2020 41.831 13.717 28.114
2021 41.831 13.573 28.258
2022 41.831 13.450 28.381
2023 40.714 13.346 27.368
2024 37.229 13.261 23.968
Tabla 5-3 Balance de oferta y demanda de GLP (en BPD).
5.3.2 Marco regulatorio
Con base en información de (Posada, 2013), en esta sección se presenta una breve descripción de los antecedentes del marco regulatorio actual.
En Colombia, la comercialización y distribución de GLP se considera un servicio público domiciliario a partir de la Ley 142 de 1994, actividades reguladas por la Comisión de Regulación de Energía y Gas (CREG) y vigiladas por la Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios (SSPD).
Al inicio, la organización de la industria se regía por lo estipulado en la resolución CREG 074 de 1996, en la que se definían los agentes de la cadena de comercialización. Esta estructura organizacional fue modificada mediante la resolución CREG 023 de 2008.
Figura 5-18 Cadena de comercialización definida por la resolución CREG 074 de 1996
Estructura basada en (Posada, 2013)
Figura 5-19 Cadena de comercialización definida por la resolución CREG 023 de 2008.
Estructura basada en (Posada, 2013)
Con respecto a las tarifas de venta, los valores máximos de venta al usuario final estaban definidos bajo un régimen de libertad regulada, de acuerdo a los parámetros y fórmulas expuestos en las resoluciones CREG 083 y 084 de 1997, que se modificaron y complementaron posteriormente. Bajo el nuevo esquema de la cadena, a partir de 2008, las tarifas se fijaron de acuerdo a lo definido por resoluciones como CREG 180 de 2009, 066 de 2007, 122 de 2008 y 001 de 2009.
Los cambios regulatorios han producido cambios en el sistema, de los que pueden resaltarse la creciente inversión extranjera y las mejoras sobre temas de calidad, seguridad y prestación del servicio. Se suma a esto una disminución de la demanda y una expansión de la oferta, por lo que se ha identificado la necesidad plantear mecanismos para reactivar el consumo o expandirse a nuevos mercados. En la Tabla 13-1 se recopila la normativa colombiana referente al GLP.
Gran
comercializador Comercializador mayorista
Distribuidor
Expendio s
Usuarios (cilindros)
Usuarios (tanques estacionarios) Transporte
Transportador
Comercializador
mayorista Distribuidor
Expendio s
Usuarios (cilindros) Usuarios (tanques
estacionarios) Almacenador
Comercializador minorista
Puntos de venta
5.4
Calidad del GLP
La calidad del GLP es un aspecto fundamental a nivel operativo, pues de ésta dependen algunas características funcionales y es un tema indispensable que debería considerarse en la reglamentación y aprobación gubernamental.
Las propiedades que definen el comportamiento operativo del GLP son el punto de ebullición y la presión de vapor de sus componentes. El punto de ebullición del propano se ubica alrededor de los -42 °C, para el butano en -0,5 °C, el de las olefinas16 está cerca de los 0 °C y el de los pentanos y más pesados en 36 °C17; estos valores reflejan la temperatura a partir de la cual los componentes se vaporizan y de acuerdo a la mezcla, permiten determinar las sustancias que permanecerán líquidas según las condiciones ambientales del lugar donde se haga uso del GLP. La presión de vapor describe la fuerza que ejerce un gas o un líquido al intentar escapar del envase donde esté contenido; esta presión es directamente proporcional a la temperatura y en las mezclas su comportamiento depende de la participación volumétrica de sus componentes. De esta manera, a 37,8 °C, el propano presenta una presión de vapor de 188,6 PSI, el butano 51 PSI, el de las olefinas alrededor de los 50 PSI y el de los pentanos y más pesados en 15,6 PSI; a 0 °C, las presiones de vapor son respectivamente: 65,3, 14, 14 y 4,4 PSI.
Un par de características adicionales del GLP durante su consumo son: la vaporización y el abutanamiento. La presión del GLP en el cilindro depende de la mezcla y como a mayor contenido de propano, mayor es la presión, los diseños consideran el “peor caso” (100% propano) para dimensionar las capacidades y equipos. En los cilindros se almacena un determinado volumen de GLP en equilibrio entre sus estados físicos (líquido y gaseoso); cuando se abre la válvula, el GLP en estado gaseoso fluye y la presión al interior del cilindro disminuye. La fracción líquida del GLP entra entonces en ebullición y su capacidad de vaporación dependerá de la cantidad del combustible almacenada en el tanque. Otro factor que influye directamente el proceso de vaporización es la temperatura ambiente, a mayor temperatura mayor capacidad de vaporización. La composición del GLP varía durante este proceso, pues la vaporización de las fracciones livianas ocurre más rápidamente que la vaporización de los compuestos pesados (abutanamiento del tanque). La siguiente figura muestra el proceso de abutanamiento del tanque a medida que se va utilizando el GLP contenido en el cilindro, los valores dentro del cilindro indican la proporción de la mezcla en estado gaseoso y líquido.
16 Conocidas comúnmente como alquenos, son hidrocarburos que presentan un enlace doble de carbono (C
nH2n). Se obtienen
por procesos de escisión o de craqueo (craqueo catalítico, hidrocraqueo y termocraqueo). La cantidad y la composición de las olefinas provenientes de butanos depende del producto y de la intensidad del craqueo. (Weissermel, Arpe, & td. Teresa, 1981). Los principales inconvenientes que se presentan cuando hay olefinas en la composición son: polimerización de las olefinas y acumulación en los equipos, combustión incompleta, mayor relación carbono/hidrogeno, mayor resistencia a la ruptura de los enlaces durante la combustión (reacción de oxidación entre el combustible y el comburente –aire–) que requiere un 75% más de energía para la ruptura frente a los enlaces simples, disminución del poder calorífico del combustible, entre otros (Combustión Industrial).
Figura 5-20 Abutanamiento del tanque.
Tomada de (COSENIT S.A., 2013)
A nivel internacional, algunos de los estándares se han adoptado para limitar el contenido de los compuestos del GLP (etanos, propanos, butanos, pentanos, olefinas y azufre) con el fin de incrementar la eficiencia operativa de este combustible y de aprovechar otros usos que puedan dársele a dichos compuestos. A continuación, se resumen algunas de las normas que se han establecido en distintos países, relacionadas con la calidad del GLP. Esta información ha sido recopilada del informe (COSENIT S.A., 2013) y se presenta en los anexos, en la sección 13.2.
Las limitaciones se enfocan básicamente en la regulación del contenido de butanos, pentanos y olefinas en el GLP comercializado. Los butanos se restringen principalmente por los efectos de la temperatura sobre su capacidad evaporativa, encontrando también limitaciones estacionales sobre este compuesto. Las olefinas son separadas y aprovechadas en procesos petroquímicos, por lo que con respecto a este parámetro debería fomentarse su uso en este sector en vez de mantener este compuesto en el GLP que se destina a los sectores residencial, industrial y comercial. Con respecto a los pentanos y a las fracciones más pesadas, sus limitaciones oscilan alrededor del 2% debido a que se consideran residuos no volátiles. Aunque en muchos países se ha adoptado la normativa norteamericana, se presentan casos donde se han evidenciado adecuaciones sobre casos particulares (por ejemplo, la norma Centroamericana).
A nivel nacional, la composición del GLP está delimitada por los parámetros establecidos en la Norma Técnica Colombiana NTC 2303, conforme a lo establecido en la Resolución CREG 066 de 2007.
Componentes comercial Propano comercial Butano Mezclas C3 – C4 Propano ap. comerciales
Propileno [máx, vol%] - - - 5
Butanos y más pesados [máx, vol%] 2,5 - 40 2,5
Pentanos y más pesados [máx, vol%] - 2 2 -
Azufre [máx, ppmw] 185 140 140 123
Tabla 5-4 Regulación del GLP en Colombia – NTC 2303
Por medio de la Resolución SIC 16379 de 2003, se reglamenta el control metrológico de los tanques llenados con GLP (productos preempacados), mecanismo que permite verificar el proceso de drenaje y los niveles empacados en los cilindros. En esta resolución se establece de igual manera un procedimiento para el control del contenido del producto empacado, seleccionando una muestra y definiendo los valores de tolerancias permitidas, que restringen las cantidades de contenidos no vaporizables (CREG, Comisión de Regulación de Energía y Gas, 2013).
En la base de datos del SUI puede encontrarse información referente a la calidad del GLP por fuente de producción en Colombia, ya que se conoce que este combustible puede provenir de refinerías o de campos de producción de gas.
Figura 5-21 Composición del GLP proveniente de Barrancabermeja y Cartagena
El GLP que se produce en la refinería de Barrancabermeja se compone de una porción considerable de butanos y a nivel nacional se considera el de mayor contenido de olefinas (etileno, propileno, 1-buteno, iso-butileno, trans-2-buteno, cis-2-buteno y 1,3-butadieno). En promedio en el periodo comprendido entre el 2008 y el 2013, el contenido de olefinas en el GLP de Barrancabermeja es del 53% (0,51% de diolefinas18); en el año 2013, se alcanzó un 48% de olefinas en su contenido (0,57% de diolefinas). La disminución del contenido de propano en la mezcla se debe a la destinación de éste componente a la obtención de propileno. La norma colombiana no limita el contenido de olefinas, y frente a normativa aplicada en países como España, el porcentaje de olefinas y diolefinas que se obtiene en el GLP de Barrancabermeja supera los límites establecidos en ambos casos.
En la refinería de Cartagena el GLP producido ha mantenido una composición aproximada del 60% de C3 y el 40% de C4, y en promedio, su contenido de olefinas en los últimos 6 años ha sido del 5,5%, sin participación de diolefinas en la mezcla. El contenido de olefinas en este GLP es reducido frente a GLP de Barrancabermeja, pero se considera que las cantidades disponibles son muy volátiles debido a que Reficar es fuente de suministro de propileno para Propilco (COSENIT S.A., 2013).
18 Hidrocarburos con dos enlaces dobles de carbono (C
nH2n_2), conocidos también como dienos, dentro de los que se encuentran
los C4 y C5 dienos, el butadieno, el cloropreno, el isopreno y el ciclopentadieno (Weissermel, Arpe, & td. Teresa, 1981).
0% 20% 40% 60% 80% 100%
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Barrancabermeja
C1 y C2 [%] C3 [%] C4 [%] C5 y + [%]
0% 20% 40% 60% 80% 100%
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Cartagena
Figura 5-22 Composición del GLP proveniente de Apiay y Estación La Gloria
En Apiay, la composición del GLP se ha mantenido estable con el paso de los años, aproximadamente un 45% de la mezcla corresponden a butanos y el 55% restante a propanos. En cuanto a las cantidades registradas de olefinas, los cálculos realizados a partir de la información del SUI indican que esta cifra se ubica alrededor del 0,01%.
Por otro lado, en la Estación La Gloria, el contenido de olefinas es nulo y su composición es estable (52% propanos y 45% butanos, el 3% restante corresponde a etanos y más livianos).
Figura 5-23 Composición del GLP proveniente de La Punta y Toqui-Toqui.
En La Punta, se evidencia una mayor participación de metano y etano (C1 y C2) en la mezcla y según la información consultada en promedio entre el 2008 y el 2013 este valor es del 11%; en (COSENIT S.A., 2013) se recomienda evaluar la viabilidad de uso de este GLP debido a que con estas características, la presión de vapor que resulta en la mezcla puede superar los niveles de presión con los que operan los equipos y los cilindros. La distribución de propano y butano en el mismo periodo es 55% y 34%, respectivamente. Las olefinas alcanzan el 1,6% y a este valor las diolefinas contribuyen el 0,2%.
0% 20% 40% 60% 80% 100%
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Apiay
C1 y C2 [%] C3 [%] C4 [%] C5 y + [%]
0% 20% 40% 60% 80% 100%
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Estación La Gloria
C1 y C2 [%] C3 [%] C4 [%] C5 y + [%]
0% 20% 40% 60% 80% 100%
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
La Punta
C1 y C2 [%] C3 [%] C4 [%] C5 y + [%]
0% 20% 40% 60% 80% 100%
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Toqui - Toqui
