Energía solar fotovoltaica para la alimentación de sistemas de alumbrado público en vías de acceso controlado y
rápidas en la ciudad de Bogotá D.C.
Autor
Cristian Alexander Granados Cristancho Daniel Alejandro Leguizamón Gómez
Tutor
Ing. Industrial Iván Diego López Aguilar Esp. Ingeniería de la calidad
Msc. Ingeniería industrial
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS Especialización en Gestión de Proyectos de Ingeniería
Facultad de Ingeniería Bogotá, Colombia
junio de 2022
CONTENIDO
LISTADO DE FIGURAS ... 6
LISTADO DE TABLAS ... 8
LISTADO DE ANEXOS ... 10
RESUMEN ... 11
PALABRAS CLAVE ... 11
GLOSARIO (TÉRMINOS TÉCNICOS Y ENTIDADES) ... 12
INTRODUCCIÓN ... 13
1. CONTEXTO E IDENTIFICACIÓN DEL PROYECTO ... 14
1.1 ESTADO DEL ARTE ... 16
1.1.1 A NIVEL INTERNACIONAL ... 18
1.1.2 A NIVEL NACIONAL ... 19
1.2 ASPECTOS NORMATIVOS EN COLOMBIA ... 22
1.2.1 NORMATIVIDAD TÉCNICA ... 22
1.2.2 NORMATIVIDAD AMBIENTAL ... 24
1.2.3 ESTATUTOS TRIBUTARIOS... 24
1.3 ANÁLISIS DE PROBLEMA/SITUACIÓN ... 24
1.3.1 ANÁLISIS DE INVOLUCRADOS ... 24
1.3.2 PROBLEMA ... 25
1.3.3 HIPÓTESIS ... 25
1.3.4 CAUSAS ... 25
1.3.5 CONSECUENCIAS ... 26
1.3.6 ÁRBOL DE PROBLEMAS ... 26
1.3.7 ÁRBOL DE OBJETIVOS ... 27
1.3.8 SELECCIÓN DE ESTRATEGIA ÓPTIMA ... 27
1.3.9 MATRIZ DE MARCO LÓGICO ... 28
1.3.9.1 Indicadores ... 30
1.3.9.2 Medios de Verificación ... 30
1.3.9.3 Supuestos ... 30
2. ANÁLISIS DEL MERCADO ... 31
2.1 POBLACIÓN OBJETO DEL PRODUCTO ... 31
2.2 POBLACIÓN OBJETO DEL PROYECTO ... 31
2.3 CICLO DE VIDA DEL PROYECTO ... 31
2.3.1 DIAGNÓSTICO INTERNACIONAL ... 32
2.3.2 DIAGNÓSTICO REGIONAL ... 32
2.3.3 DIAGNÓSTICO NACIONAL ... 32
2.4 ANÁLISIS DE LA DEMANDA ... 33
2.4.1 DEMANDA CUALITATIVA ... 33
2.4.2 DEMANDA CUANTITATIVA ... 35
2.4.2.1 DIAGNÓSTICO CUÁNTITATIVO DE ENERGÍAS ALTERNATIVAS ... 35
2.4.2.2 DIAGNÓSTICO DE MERCADO ... 36
2.4.3 DEMANDA POTENCIAL CUALITATIVA ... 40
2.4.4 DEMANDA POTENCIAL CUANTITATIVA ... 41
2.5 ANÁLISIS DE LA OFERTA ... 44
2.5.1 OFERTA CUALITATIVA ... 44
2.5.2 OFERTA CUANTITATIVA ... 45
3. PLANIFICACIÓN DEL PROYECTO ... 47
3.1 POLÍTICA DE CALIDAD ... 47
3.2 OBJETIVOS ... 47
3.2.1 OBJETIVO PRINCIPAL ... 47
3.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 47
3.3 PLANEACIÓN ESTRATÉGICA ... 48
3.3.1 MATRIZ DE EVALUACIÓN DE FACTORES INTERNOS (MEFI) ... 48
3.3.2 MATRIZ DE EVALUACIÓN DE FACTORES EXTERNOS (MEFE) ... 49
3.3.3 MATRIZ DOFA ... 51
3.3.4 MATRIZ DE EVALUACIÓN DE RIESGOS ... 52
4. INGENIERÍA DEL PROYECTO ... 55
4.1 DESPLIEGUE DE LA FUNCIÓN DE CALIDAD QFD ... 55
4.2 DISEÑO DE PRODUCTO ... 58
4.2.1 TAMAÑO DEL MERCADO ... 58
4.2.2 DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO DEL MERCADO ... 61
4.2.3 DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO DEL MERCADO ... 63
4.2.3.1 Cálculos de energía solar ... 63
4.2.3.2 Dimensionamiento de panel solar y batería seleccionados para cada luminaria. 64 4.3 CÁLCULO DE RECURSOS ... 72
4.3.1 CÁLCULO DE CAPACIDAD DEL PERSONAL ... 72
4.4 TIEMPOS DE EJECUCIÓN DE LA OPERACIÓN ... 78
4.5 IMPACTO AMBIENTAL ... 82
5. ESTUDIO ADMINISTRATIVO ... 86
5.1 PLANEACIÓN ESTRATÉGICA ... 86
5.1.1 MISIÓN ... 86
5.1.2 VISIÓN ... 86
5.1.3 OBJETIVOS ESTRATÉGICOS ... 86
5.1.4 VALORES ORGANIZACIONALES ... 87
5.1.5 ORGANIGRAMA DE LA ORGANIZACIÓN ... 87
5.1.6 PERFILES DE CARGO... 88
5.2 DISEÑO DE ÁREAS DE TRABAJO PARA PERSONAL ... 91
5.3 DISEÑO DE PLANTA DE TODOS LOS EMPLEADOS (LAYOUT)... 93
6. ESTUDIO ECONÓMICO - FINANCIERO ... 96
6.1 INGRESOS Y COSTOS ... 96
6.1.1 COSTOS DE INVERSIÓN ... 96
6.1.2 INGRESOS ... 98
6.2 FLUJO DE CAJA ... 100
6.2.1 CON FINANCIACIÓN ... 100
6.2.2 SIN FINANCIACIÓN ... 101
6.3 ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD ... 102
6.3.1 ESCENARIO 1: AUMENTO DE LAS VENTAS EN UN 5%. ... 102
6.3.2 ESCENARIO 2: DISMINUCIÓN DE LAS VENTAS EN UN 5%. ... 103
6.3.3 ESCENARIO 3: DISMINUCIÓN DE LAS VENTAS EN UN 10%. ... 104
6.4 CÁLCULO DE INDICADORES FINANCIEROS ... 105
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES... 108
8. BIBLIOGRAFÍA ... 110
ANEXOS ... 113
LISTADO DE FIGURAS
Figura 1.Costos globales nivelados de la electricidad proveniente de la generación de energía
renovable a escala de servicios públicos entre 2010 y 2020. ... 17
Figura 2. Capacidad global de energía solar fotovoltaica y adiciones anuales entre 2010 y 2020. ... 18
Figura 3. Capacidad y adiciones de energía solar fotovoltaica en los 10 países con mayor capacidad agregada en 2020. ... 19
Figura 4. Capacidad y adiciones de energía solar fotovoltaica en los 10 países con mayor capacidad agregada en 2020. ... 20
Figura 5. Análisis de involucrados. ... 24
Figura 6. Árbol de problemas. ... 26
Figura 7. Árbol de objetivos. ... 27
Figura 8. Ciclo de vida de proyectos que alimentan el alumbrado público mediante energía solar fotovoltaica ... 33
Figura 9. Unidades de proyectos de generación solar 2019-2021 ... 35
Figura 10. Unidades de proyectos de generación solar 2019-2021 ... 36
Figura 11. Ingresos de las marcas más representativas en el sector en los últimos 3 años. ... 39
Figura 12. Necesidades de los clientes. ... 41
Figura 13. Plan de ventas luminarias sistemas solares fotovoltaicos. ... 43
Figura 14. Pronóstico hipotético de ventas de unidades paquete de alumbrado público para el año 2022 en Colombia. ... 44
Figura 15.Despliegue de la función de calidad QFD ... 56
Figura 16.Comparación de nuestro servicio con el de la competencia ... 57
Figura 17. Matriz de correlaciones ... 58
Figura 18. Implantación de estaciones de Transmilenio. ... 59
Figura 19. Localización general intervención corredor vial del congreso Eucarístico de la avenida 68 ... 60
Figura 20. Sistema solar fotovoltaico integrado ... 62
Figura 21. Radiación solar para las vías principales en la ciudad de Bogotá... 63
Figura 22. Atlas de Radiación Solar, Ultravioleta y Ozono de Colombia. ... 64
Figura 23. Diagrama de Gantt y ruta crítica. ... 78
Figura 24. Diagrama de Gantt y ruta crítica. ... 79
Figura 25. Recursos físicos disponibles para cada actividad. ... 80
Figura 26. Recursos físicos esquemáticos disponibles para cada actividad. ... 81
Figura 27. Organigrama. ... 88
Figura 28. Espacios libres para piernas del puesto de trabajo ... 91
Figura 29. Alcance del brazo y área de trabajo sobre una mesa. ... 91
Figura 30. Matriz relacional de procesos del proyecto. ... 94
Figura 31. Identificación de procesos/áreas del proyecto. ... 94
Figura 32. Esquema de distribución de procesos de la compañía. ... 95
LISTADO DE TABLAS
Tabla 1.Cuadro comparativo de fuentes no convencionales de energía renovable. ... 14
Tabla 2. Capacidad instalada por tecnología/recurso ... 20
Tabla 3. Cuadro comparativo entre topologías de redes. ... 21
Tabla 4. Matriz de marco lógico del proyecto ... 29
Tabla 5. Variables analizadas ... 34
Tabla 6. Valores comerciales de luminarias de alumbrado público en el mercado. ... 36
Tabla 7. Precio obra civil de alumbrado público intervención vial Transmilenio por la avenida 68. ... 37
Tabla 8. Cantidades de luminarias en el corredor vial adjudicado para la marca CELSA. ... 38
Tabla 9. Precio global de luminaria alimentada mediante energía convencional incluyendo obra civil. ... 39
Tabla 10. Tabla de pronóstico proyectado. ... 42
Tabla 11. Tabla de pronóstico proyectado para el primer año. ... 42
Tabla 12. Tabla de pronóstico proyectado para cinco años. ... 43
Tabla 13. Precio de luminaria solar fotovoltaica en el mercado nacional. ... 45
Tabla 14. Estudio de costo de un sistema de alumbrado público alimentado mediante paneles solares fotovoltaicos. ... 46
Tabla 15. Matriz MEFI (Fortalezas) ... 48
Tabla 16. Matriz MEFI (Debilidades) ... 49
Tabla 17. Matriz MEFE (Oportunidades) ... 49
Tabla 18. Matriz MEFE (Amenazas) ... 50
Tabla 19. Matriz DOFA ... 51
Tabla 20. Número prioritario de riesgo (NPR)... 52
Tabla 21. Análisis modal de fallos y efectos. ... 52
Tabla 22. Energía total diaria requerida por la unidad de iluminación... 65
Tabla 23. Tabla de recolección de datos diseño de sistema solar fotovoltaico. ... 68
Tabla 24. Ficha técnica distribución de sistemas solares fotovoltaicos para alumbrado público .. 69
Tabla 25. Recursos por áreas para la instalación de al menos una (1) luminaria. ... 73
Tabla 26. Tiempo de evaluación. ... 74
Tabla 27. Proyecto y tiempos por áreas ... 75
Tabla 28. Cantidad de personal necesario para cada área para cada año. ... 76
Tabla 29. Organización y número de integrantes de áreas administrativas y servicios ... 77
Tabla 30. Cargos presupuestados por año... 77
Tabla 31. Emisiones de CO2 Materiales preponderantes en proyectos de alumbrado público proyecto de la intervención vial de la avenida 68. ... 82
Tabla 32. Perfiles de cargo. ... 88
Tabla 33. Dimensiones de puesto de trabajo. ... 92
Tabla 34. Área total requerida para los puestos de trabajo. ... 93
Tabla 35. Costo de los elementos necesarios para la fase de instalación del proyecto... 96
Tabla 36. Costos puestos de trabajo operativos. ... 97
Tabla 37. Costos administrativos - inversión. ... 98
Tabla 38. Ingresos. ... 99
Tabla 39. Flujo de caja con financiación del 50%. ... 100
Tabla 40. Flujo de caja sin financiación. ... 101
Tabla 41. Escenario 1: Aumento de las ventas en un 5%. ... 102
Tabla 42. Escenario 2: Disminución de las ventas en un 5%. ... 103
Tabla 43. Escenario 3: Disminución de las ventas en un 10%... 104
Tabla 44. Resumen flujo de caja para los diferentes escenarios planteados. ... 105
Tabla 45. Resumen cálculo del VPN para los diferentes escenarios planteados a diferentes TIO. ... 106
Tabla 46. Resumen cálculo de la TIR para los diferentes escenarios planteados. ... 106
Tabla 47. Resumen cálculo de la relación costo beneficio para los diferentes escenarios planteados a diferentes TIO. ... 107
LISTADO DE ANEXOS
Anexo 1. Resultados de encuesta pregunta 1 ... 113
Anexo 2. Resultados de encuesta pregunta 2 ... 113
Anexo 3. Resultados de encuesta pregunta 3 ... 114
Anexo 4. Resultados de encuesta pregunta 4 ... 114
Anexo 5. Resultados de encuesta pregunta 5 ... 115
Anexo 6. Resultados de encuesta pregunta 6 ... 115
Anexo 7. Resultados de encuesta pregunta 7 ... 116
Anexo 8. Resultados de encuesta pregunta 8 ... 116
Anexo 9. Resultados de encuesta pregunta 9 ... 117
Anexo 10. Resultados de encuesta pregunta 10 ... 117
Anexo 11. Resultados de encuesta pregunta 11 ... 118
Anexo 12. Resultados de encuesta pregunta 12 ... 118
Anexo 13. Resultados de encuesta pregunta 13 ... 119
Anexo 14. Resultados de encuesta pregunta 14 ... 119
Anexo 15. Resultados de encuesta pregunta 15 ... 120
Anexo 16. Resultados de encuesta pregunta 16 ... 120
Anexo 17. Resultados de encuesta pregunta 17 ... 121
Anexo 18. Resultados de encuesta pregunta 18 ... 121
Anexo 19. Resultados de encuesta pregunta 19 ... 122
Anexo 20. Resultados de encuesta pregunta 20 ... 122
Anexo 21. Resultados de encuesta pregunta 21 ... 123
Anexo 22. Resultados de encuesta pregunta 22 ... 123
Anexo 23. Resultados de encuesta pregunta 23 ... 124
Anexo 24. Consulta a UAESP sobre proyectos de alumbrado público alimentados con tecnología fotovoltaica ... 125
RESUMEN
Este documento presenta un estudio para determinar la viabilidad de emplear energía solar para alimentar los sistemas de alumbrado público en vías de acceso controlado y rápidas en la ciudad de Bogotá D.C. Este proyecto surge como alternativa para combatir el uso ineficiente que se le da a la energía eléctrica para la alimentación de sistemas de alumbrado público.
Para su evaluación se desarrolla un estudio técnico, económico, ambiental, legal y financiero, que permite identificar la alternativa como una oportunidad de negocio provechosa que además usa racional y eficientemente la energía eléctrica, disminuyendo las emisiones de CO2 provenientes de la infraestructura convencional de generación de energía eléctrica, contribuyendo así a la lucha contra el cambio climático.
PALABRAS CLAVE
Alumbrado público, sostenibilidad energética y energías alternativas.
GLOSARIO (TÉRMINOS TÉCNICOS Y ENTIDADES)
ANLA – Autoridad Nacional de Licencias Ambientales CAR – Corporaciones Autónomas Regionales
Colciencias - Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnología e Innovación GEI – Gases de Efecto Invernadero
IDEAM - Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales IDU - Instituto de Desarrollo Urbano
IGAC – Instituto Geográfico Agustín Codazzi POT - Plan de Ordenamiento Territorial PUJ - Pontifica Universidad Javeriana
REN – Renewable Energy Policy Network for the 21st Century RETILAP- Reglamento técnico de iluminación y alumbrado público.
UAESP - Unidad Especial de Servicios Públicos UPME - Unidad de Planeación Minero Energética.
Vías de acceso controlado y rápidas: Según el reglamento técnico de iluminación y alumbrado público (RETILAP), las vías de acceso controlado y rápidas son cuya velocidad de circulación se denomina como alta (entre 60 y 80 km/h) y cuyo transito vehicular se denomina como importante (entre 500 y 1000 veh/h).
INTRODUCCIÓN
La demanda de energía eléctrica para suplir el alumbrado público en Colombia es del 3% del total de la energía eléctrica generada en todo el país, (Unidad de Planeación Minero Energética, 2007), bajo el principal modo de producción que es a partir de la generación hidráulica que causa un detrimento ambiental muy alto en su concepción.
En Colombia, existe un compromiso de disminuir la gran cantidad de las emisiones de gases de efecto invernadero generadas, en este sentido, el sector minero energético plantea disminuir el equivalente de 11,2 millones de toneladas de dióxido de carbono para el año 2030. Adicionalmente, el crecimiento económico y de población implica que la demanda de energía aumentará. Por lo tanto, con el fin de usar eficientemente los recursos energéticos, de ahorrar energía, de disminuir el costo de la misma y de mitigar los impactos del cambio climático, se pretende realizar un estudio técnico, un estudio de mercado, un análisis social, técnico y económico, para implementar la energía solar fotovoltaica con el fin de reemplazar las alternativas de alimentación convencionales, cuya inversión inicial es muy alta, a su vez, es muy sensible a hurto y vandalismo, además de la contaminación visual que estas proporcionan.
Teniendo en cuenta lo anterior, una posible respuesta a la demanda de energía que necesita suplir el alumbrado público en las vías principales de la ciudad de Bogotá D.C, son las energías renovables.
1. CONTEXTO E IDENTIFICACIÓN DEL PROYECTO
En Colombia existe un compromiso de disminuir en un 51% las emisiones de gases de efecto invernadero para el año 2030. En este sentido, el sector minero energético plantea disminuir el equivalente de 11,2 millones de toneladas de dióxido de carbono a la misma fecha. Adicionalmente, se sabe que el crecimiento económico y de población implica que la demanda de energía aumentará. Por lo tanto, con el fin de usar eficientemente los recursos energéticos, de ahorrar energía, de disminuir el costo de la misma y de mitigar los impactos del cambio climático, se diversificará la matriz energética del país, reduciendo la alta dependencia a los combustibles fósiles, aumentando la participación de fuentes renovables de energía y fomentando el uso de tecnologías más limpias. (Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, 2021)
Teniendo en cuenta lo anterior, una posible respuesta a la demanda de energía que necesita suplir el alumbrado público en las vías principales de la ciudad de Bogotá D.C, son las energías renovables.
Para seleccionar el tipo de fuente de energía que va a alimentar el alumbrado público, se realiza una comparación inicial entre las fuentes no convencionales de energía renovable que de acuerdo a experiencias pasadas y al nivel de uso en los últimos años, se podrían utilizar para dar solución al problema, como se puede observar en la Tabla 1:
Tabla 1.Cuadro comparativo de fuentes no convencionales de energía renovable.
Fuente de
Energía Criterio de
comparación
Solar fotovoltaica Minieólica Pequeñas centrales hidroeléctricas
Estimación financiera
• Inversión inicial con un costo bajo
• Costos de operación y mantenimiento
bajos
• Inversión inicial con un costo medio-bajo
• Costos de operación y mantenimiento bajos
• Inversión inicial con un costo alto
• Costos de operación y mantenimiento medio-altos
Fuente de
Energía Criterio de
comparación
Solar fotovoltaica Minieólica Pequeñas centrales hidroeléctricas
Estimación de impacto ambiental
• Muy baja contaminación a
causa de la fabricación, uso y disposición final de los paneles solares
fotovoltaicos.
• Nivel bajo de contaminación visual
• Muy baja contaminación a causa de la fabricación, uso y disposición final de los aerogeneradores.
• Niveles medios de contaminación visual y
auditiva
• Impacto a la flora y fauna del lugar de construcción.
• Variación del caudal río abajo.
• Alteración clima local.
• Las tres fuentes de energía son inagotables y contribuyen a la disminución de emisiones de GEI (gases de efecto invernadero)
Estimación potencial energético
A lo largo de la Av 68, la radiación solar promedio se estima
en 4 kWh-día/m2 (IDEAM, Atlas de
Radiación Solar, Ultravioleta y Ozono
de Colombia, 2015)
A lo largo de la Av 68, la velocidad del viento
promedio de 2m/s (IDEAM, Atlas de Viento de Colombia,
2015)
De 0 a 500 kW en los ríos alrededor de Bogotá, alrededor de la Av. 68 tiene
un potencial de 0 kW (UPME, PUJ, IGAC, Colciencias, & IDEAM,
2015)
Estimación viabilidad técnica
Debido a que el potencial energético
estimado para alimentar el sistema de AP mediante esta fuente de energía es
suficiente, se considera que el proyecto podría ser viable técnicamente
Debido a que el potencial energético
estimado para alimentar el sistema de
AP mediante esta fuente de energía es limitado o insuficiente,
se considera que el proyecto podría no ser
viable técnicamente
Debido a que el potencial energético para alimentar el
sistema de AP mediante esta fuente de energía es
insuficiente, entre otras razones porque no hay caídas de agua en la ciudad, se considera que el
proyecto podría no ser viable técnicamente Fuente: Elaboración propia según Atlas de Radiación, de viento y de potencial hidroenergético.
Teniendo en cuenta las premisas expresadas por la Unidad de Planeación Minero Energética en el año 2017 y con el fin de dar cumplimiento a las metas indicativas de eficiencia energética 2017- 2022, que contemplan que el país ahorre como mínimo un 9,05% de energía (UPME, 2017), y dado que el uso de energía solar fotovoltaica parece ser la mejor alternativa de solución al problema, se pretende determinar el uso de energía solar fotovoltaica para la sustitución de la alimentación del alumbrado público convencional en las avenidas principales de acceso controlado y rápido en la ciudad de Bogotá D.C., y de tal modo contribuir al aumento de este índice.
1.1
ESTADO DEL ARTE
Existen varios tipos de generación eléctrica, actualmente predominan las energías convencionales tales como; térmicas, hidroeléctricas, generadores de combustión con derivados del petróleo, entre otras. Las energías alternativas no convencionales, se caracterizan por ser energías verdes, entre ellas se encuentra la energía solar fotovoltaica.
En la actualidad cerca del 3% de energía eléctrica generada es destinada para la alimentación de alumbrado público, (Unidad de Planeación Minero Energética, 2007), este costo energético lo asumen los municipios, a su vez indirectamente este costo se atribuye a los pobladores de las ciudades y municipios.
Con el fin de minimizar el costo de alumbrado público se recurre al uso de energías sostenibles, la energía solar fotovoltaica es una de ellas y progresivamente se ha convertido en una de las más usadas por su eficiencia, como se muestra en la Figura 1.
La competitividad en costes de la energía solar fotovoltaica es cada vez más un factor impulsor de inversión, de hecho, los costos de energía renovable continuaron disminuyendo en 2020, manteniendo las tendencias de la última década. Las tecnologías maduras como la energía hidroeléctrica, la bioenergía y la geotermia, por lo general son fuentes de energía despachables y de bajo costo, y son competitivas en regiones donde existen recursos sin explotar. Sin embargo, la década se caracterizó por las rápidas mejoras en la competitividad de las tecnologías de energía solar y eólica. El costo nivelado de la electricidad (LCOE) de energía solar fotovoltaica a gran escala cayó un 85% entre 2010 y 2020, de USD 0,381 por kWh a 0,057 USD por kWh. Como se puede ver en la Figura 1.
Asimismo, se puede observar que en Europa “Las instalaciones de alumbrado público urbano fotovoltaico resultan técnica, económica y socialmente viables” (Orejón & Gago, 2017).
Figura 1.Costos globales nivelados de la electricidad proveniente de la generación de energía renovable a escala de servicios públicos entre 2010 y 2020.
Fuente: (Revista REN21, 2021).
En Colombia, en la ciudad de Bucaramanga en el año 2019 se instalaron 400 luminarias solares, destinadas al alumbrado público en el sector. (Radio, 2021), equivalentes aproximadamente a 10 km de extensión.
Asimismo, en el municipio del Peñol se estableció una implementación de 47 luminarias de alumbrado público, en la cual se concluye que también resulta ser viable, económica, técnica y socialmente, ellos definen que “El mercado de las soluciones renovables esta sobre ofertado de productos como paneles solares, luminarias tipo Led, inversores y controladores, nuestro proyecto decide por un sistema integrado de iluminación para el análisis del proyecto ya que nos evita costos como los certificados del producto, mano de obra calificada para su ensamble y nos permite mejores flujos operativos” (Echavarria & Rojas , 2019).
En la ciudad de Bogotá ya se han instalado cuatro proyectos piloto, en vías secundarias, funcionando de manera óptima, así lo afirma la unidad administrativa especial de servicios públicos. (Unidad Especial de servicios Públicos UAESP, 2019), así mismo se han establecido gran cantidad de estudios de implementación de alumbrado público mediante paneles solares fotovoltaicos, así lo expresa (Limas & Rodriguez, 2020), en el cual se realiza la implementación de un alumbrado público solar fotovoltaico en el primer kilómetro del municipio de Santa Ana, Magdalena, en el cual, según afirman los autores, este proyecto es viable, técnica, social y ambientalmente.
1.1.1 A NIVEL INTERNACIONAL
Para este año, se había previsto un mayor crecimiento de la producción de energía solar fotovoltaica a nivel mundial, sin embargo, debido a la pandemia y, por ende, a la menor demanda de energía, el mercado creció menos de lo esperado. Aún con esta situación, en el año 2020 la producción de energía solar fotovoltaica a nivel mundial tuvo una cifra record de 139 GWDC, para un total global estimado de 760 GWDC, (Revista REN21, 2021) como se puede observar en la Figura 2.
Figura 2. Capacidad global de energía solar fotovoltaica y adiciones anuales entre 2010 y 2020.
Fuente: (Revista REN21, 2021).
Gran parte del crecimiento se dio en los tres principales mercados (China, Estados Unidos y Vietnam), y otros países también experimentaron notable expansión del mercado, ver Figura 3.
Figura 3. Capacidad y adiciones de energía solar fotovoltaica en los 10 países con mayor capacidad agregada en 2020.
Fuente: (Revista REN21, 2021).
La demanda de energía solar fotovoltaica se está extendiendo y expandiendo a medida que se convierte en la opción más competitiva para la generación eléctrica en un número creciente de ubicaciones, tanto para uso residencial como para aplicaciones comerciales.
1.1.2 A NIVEL NACIONAL
En la Tabla 2. Capacidad instalada por tecnología/recursoTabla 2 se muestra la capacidad instalada diferenciada por tipo de tecnología/recurso y su respectiva participación porcentual con respecto a la capacidad total.
Tabla 2. Capacidad instalada por tecnología/recurso
Fuente: (UPME, 2018)
De igual manera, en la Figura 4 se muestra la participación porcentual de la capacidad instalada por tipo de tecnología/recurso, así:
Figura 4. Capacidad y adiciones de energía solar fotovoltaica en los 10 países con mayor capacidad agregada en 2020.
Fuente: (UPME, 2018)
Allí se puede observar que las centrales hidroeléctricas tienen la mayor participación, con 69.18%
de la capacidad instalada total. En segundo lugar, se ubican las centrales térmicas (gas, carbón y ACPM), las cuales alcanzan de manera agregada el 26.36%. Por el contrario, los recursos con menor participación son el viento con 0.10%, la solar con 0.06% y el Biogás con 0.02%. De acuerdo a las políticas energéticas del país, se espera que el uso de energías renovables no convencionales como la solar o la eólica aumente llegue un 12% con respecto a la matriz energética colombiana.
El alumbrado público constituye un servicio insustituible, dada esta particularidad y el avance de la tecnología, este servicio ha avanzado formidablemente, implementando todos los avances tecnológicos en materia de energía eléctrica, en Colombia, efectivamente se han puesto en marcha proyectos, con tecnología de iluminación LED, sustituyendo, casi por completo las luminarias de Sodio y haluro metálico.
Como se puede observar en la Tabla 3, las redes subterráneas muestran mayor cantidad de desventajas, sin embargo en términos urbanísticos son más utilizadas las redes subterráneas, ya que mejora la estética urbanística y a su vez la calidad paisajística.
Tabla 3. Cuadro comparativo entre topologías de redes.
TIPO DE RED VENTAJAS DESVENTAJAS
REDES AÉREAS
Mantenimiento fácil Fácil accesibilidad Costo de inversión económico Fraude menor comparado con
otras tecnologías
Contaminación visual Aumento de accidentalidad Fallas por descargas eléctricas
Fallas por vientos fuertes
REDES SUBTERRÁNEAS
Contaminación visual nula Urbanísticamente más apto
Alto índice de Fraude y hurto Alto costo de inversión Exposición a la humedad y a los
roedores
Impacto ambiental alto, teniendo en cuenta el uso elevado de concreto Fuente: (ENEL-CODENSA, 2011)
Con el fin de disminuir las desventajas de las redes subterráneas se postulan prácticas para realizar la alimentación de las luminarias mediante una fuente local, esto se logra mediante el uso de energías renovables.
1.2
ASPECTOS NORMATIVOS EN COLOMBIA
1.2.1 NORMATIVIDAD TÉCNICA
1.2.1.1 Ley de incentivación económica y tributaria – Ley 1715 de 2014
El presente y futuro de las energías renovables en Colombia se basa en la ley 1715 de 2014 “Por medio de la cual se regula la integración de las energías renovables no convencionales al Sistema Energético Nacional” que tiene por objeto “promover el desarrollo y la utilización de las Fuentes No Convencionales de Energía, principalmente aquellas de carácter renovable, en el sistema energético nacional, mediante su integración al mercado eléctrico, su participación en las zonas no Interconectadas y en otros usos energéticos como medio necesario para el desarrollo económico sostenible, la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero y la seguridad del abastecimiento energético”. (Congreso de Colombia, 2014). A continuación, se presentan los artículos mediante los que se promueve el uso de Fuentes No Convencionales de Energía.
• Artículo 14 de la Ley 1715 de 2014. - Artículo 2.2.3.8.5.1. Decreto 2143 de 2015 (incorporado al Decreto 1073 de 2015) – Depreciación acelerada de impuestos: Gasto que la ley permite que sea deducible al momento de declarar el impuesto sobre la renta, por una proporción del valor del activo que no puede superar el 20% anual.
• Artículo 11 de la Ley 1715 de 2014 - Artículo 2.2.3.8.2.1. Decreto 2143 de 2015 (incorporado al Decreto 1073 de 2015) - Deducción especial en la determinación del impuesto sobre la renta: Los contribuyentes declarantes del impuesto sobre la renta que realicen directamente nuevas erogaciones en investigación, desarrollo e inversión para la producción y utilización de energía a partir FNCE o gestión eficiente de la energía, tendrán derecho a deducir hasta el 50% del valor de las inversiones. El valor a deducir anualmente no puede ser superior al 50% de la renta líquida del contribuyente.
• Artículo 12 de la Ley 1715 de 2014 - Artículo 2.2.3.8.3.1. Decreto 2143 de 2015 (incorporado al Decreto 1073 de 2015) - Exclusión de bienes y servicios de IVA: Por la
compra de bienes y servicios, equipos, maquinaria, elementos y/o servicios nacionales o importados.
• Artículo 13 de la Ley 1715 de 2014 - Artículo 2.2.3.8.4.1. Decreto 2143 de 2015 (incorporado al Decreto 1073 de 2015) - Exención de gravámenes arancelarios: Exención del pago de los Derechos Arancelarios de Importación de maquinaria, equipos, materiales e insumos destinados exclusivamente para labores de pre inversión y de inversión de proyectos con FNCE.
1.2.1.2 Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas - RETIE
Este reglamento es un instrumento técnico-legal para Colombia, que sin crear obstáculos innecesarios al comercio o al ejercicio de la libre empresa, permite garantizar que las instalaciones, equipos y productos usados en la generación, transmisión, transformación, distribución y utilización de la energía eléctrica cumplan con los siguiente objetivos: la seguridad de las personas, de la vida tanto animal como vegetal y la preservación del medio ambiente; previniendo, minimizando o eliminando los riesgos de origen eléctrico. (MME, Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas - RETIE, 2013)
1.2.1.3 CÓDIGO ELÉCTRICO COLOMBIANO NTC 2050 (Primera actualización)
Debido a que el contenido de la NTC 2050 Primera Actualización (Código Eléctrico Colombiano), del 25 de noviembre de 1998, basada en la norma técnica NFPA 70 versión 1996, encaja dentro del enfoque que debe tener un reglamento técnico y considerando que tiene plena aplicación en las instalaciones para la utilización de la energía eléctrica, incluyendo las de edificaciones utilizadas por empresas prestadoras del servicio de electricidad, se declaran de obligatorio cumplimiento los primeros siete capítulos con las tablas relacionadas (publicados en el Diario Oficial No 45.592 del 27 de junio de 2004) incluidas las tablas del capítulo 9 de NTC 2050 y la introducción en los aspectos que no contradigan al RETIE. (MME, Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas - RETIE, 2013)1.2.1.1 Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado Público
Este reglamento es un instrumento técnico-legal para Colombia, que sin crear obstáculos innecesarios al comercio o al ejercicio de la libre empresa, permite garantizar que las instalaciones, equipos y productos usados en los sistemas de iluminación interior y exterior, cumplan con los
siguientes objetivos legítimos: La seguridad nacional en términos de garantizar el abastecimiento energético mediante uso de sistemas y productos que apliquen el Uso Racional de Energía, la protección de la vida y la salud humana, la protección de la vida animal y vegetal, la prevención de prácticas que puedan inducir a error al usuario y la protección del Medio Ambiente. (MME, Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado Público - RETILAP, 2010)
1.2.2 NORMATIVIDAD AMBIENTAL
Con el fin de dar cumplimiento al protocolo de Kyoto que tiene por objetivo reducir las emisiones de gases de efecto invernadero que causa el calentamiento global, en un porcentaje aproximado de al menos un 5 %, dentro del periodo que va de 2008 a 2012, en comparación a las emisiones a 1990 y con respecto al acuerdo de Paris del año 2015, que establece medidas para la reducción de las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) a través de la mitigación, adaptación y resiliencia de los ecosistemas a efectos del Calentamiento Global, su aplicabilidad sería para el año 2020, cuando finaliza la vigencia del Protocolo en mención. El presente proyecto, buscará cumplir con estos dos acuerdos internacionales, cuya aplicabilidad en Colombia se rige por la Autoridad Nacional de Licencias Ambientales (ANLA) y las Corporaciones Autónomas Regionales (CAR).
1.2.3 ESTATUTOS TRIBUTARIOS
En el presente proyecto se tratará el artículo 428, que tiene que ver con importaciones que no causan impuesto, a su vez se tratará el Artículo 158-2, que tiene que ver con la deducción por inversiones en control y mejoramiento del medio ambiente, el proyecto de acuerdo No. 162 de 2008, "Por medio del cual se establecen unos incentivos tributarios para quienes modifiquen sus fuentes de generación de energía tradicional a energías alternativas renovables” y la Ley 697 de 2001 “mediante el cual se fomenta el uso racional y eficiente de la energía.
1.3
ANÁLISIS DE PROBLEMA/SITUACIÓN
1.3.1 ANÁLISIS DE INVOLUCRADOS
En la Figura 5, se pueden observar el análisis de las partes involucradas.
Figura 5. Análisis de involucrados.
Fuente: Elaboración propia
1.3.2 PROBLEMA
¿Es viable el uso de energía solar fotovoltaica, para la alimentación del alumbrado público en las vías de acceso controlado y rápido en la ciudad de Bogotá D.C. desde el punto de vista técnico, económico y social?
1.3.3 HIPÓTESIS
Con la implementación de paneles fotovoltaicos para la alimentación de alumbrado público en las vías de acceso controlado y rápido en la ciudad de Bogotá D.C., se minimizarían los costos de inversión con respecto a la alimentación convencional de alumbrado público y se cumpliría con los parámetros establecidos en el plan de gobierno para el uso racional y eficiente de la energía.
1.3.4 CAUSAS
1. Altas emisiones de CO2, por alto uso de concreto y energías convencionales, que impactan negativamente al medio ambiente.
2. El consumo excesivo de la energía eléctrica, generada mediante aplicaciones convencionales.
3. La falta de implementación de energías renovables no convencionales en los proyectos establecidos en los planes de desarrollo.
4. Problemas de coordinación de las rutas de alimentación eléctrica de las redes secas ante especialidades de redes húmedas, redes comunicación, urbanismo civil, entre otros.
5. Falta de concienciación de la población, frente al uso eficiente de la energía eléctrica.
UAESP DETERMINACIÓN DE USO DE ENERGÍA SOLAR PARA LA ALIMENTACIÓN DE SISTEMAS DE ALUMBRADO PÚBLICO EN VÍAS DE ACCESO CONTROLADO Y RÁPIDAS EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ
D.C.
PROVEEDORES DE BATERÍAS
DESARROLLADORES DE ENERGÍAS RENOVABLES NO CONVENCIONALES
CONSULTORES DE INGENIERÍA ELÉCTRICA EN COLOMBIA
MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA OPERADORES DE RED A NIVEL NACIONAL STAKEHOLDERS
PROVEEDORES DE PRODUCTOS TILIZADOS EN SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS
ÁREA AMPLIA URBANÍSTICA DEL SUBSUELO, DESTINADA PARA FUTUROS PROYECTOS, CONEXIONES E INTERCONEXIONES DE REDES HÚMEDAS, REDES COMUNICACIÓN, URBANISMO
ENTIDADES PÚBLICAS
SECTOR ELÉCTRICO EN
COLOMBIA ALCALDIAS MUNICIPALES
SECRETARÍA DISTRITAL DEL MEDIO AMBIENTE
1.3.5 CONSECUENCIAS
1. Uso de fuentes de energía convencionales que generan alta contaminación ambiental.
2. El incumplimiento de metas indicativas de eficiencia energética 2017-2022, que contemplan que el país ahorre como mínimo un 9,05% de energía (UPME, 2017).
3. Altos costos en el consumo energético de alumbrado público.
4. Interrupciones totales y no sectoriales en el servicio de alumbrado público.
5. Redes subterráneas en mal estado, con vandalismo y hurto frecuente.
6. Minimización de área urbanística del subsuelo, destinada para futuros proyectos, conexiones e interconexiones de redes húmedas, redes comunicación, urbanismo civil, entre otros.
7. Atraso progresivo de desarrollo y aplicación de alimentación de sistemas mediante fuentes de energías alternativas no convencionales, frente a países desarrollados.
1.3.6 ÁRBOL DE PROBLEMAS
En la Figura 6. , se puede observar el árbol de problemas definido.
Figura 6. Árbol de problemas.
Fuente: Elaboración propia
1.3.7 ÁRBOL DE OBJETIVOS
En la Figura 7, se puede observar el árbol de objetivos definido.
Figura 7. Árbol de objetivos.
Fuente: Elaboración propia
1.3.8 SELECCIÓN DE ESTRATEGIA ÓPTIMA
A partir de la situación problema, se proponen las siguientes alternativas:
Alternativa 1. Implementación de fuentes de energía no convencionales, paneles solares fotovoltaicos en cada poste de iluminación.
Alternativa 2. Implementación de fuentes de energía no convencionales, aerogeneradores en adaptadas en los postes de iluminación.
Análisis de alternativas
Alternativa 1. Implementación de fuentes de energía no convencionales, paneles solares fotovoltaicos en los postes de iluminación.
La implementación de paneles solares es una solución viable, requiere inversión económica alta, es más accesible en la actualidad, debido a los grandes avances que ha realizado la industria en
paneles solares, existe en el mercado, variedad de distribuidores de paneles solares, requiere de personal técnico para su instalación y posterior mantenimiento, una de las mayores ventajas que es una fuente de energía no convencional, renovable, con un alto potencial de irradiancia, por tanto el dimensionamiento de la unidad paquete del sistema solar fotovoltaico, será económico y eficiente y tiene una alta probabilidad de suplir cada unidad paquete de iluminación de alumbrado público, generando el ahorro esperado.
Alternativa 2. Implementación de fuentes de energía no convencionales, aerogeneradores instalados en la postería
La implementación de aerogeneradores en la postería, es poco viable, debido a las altas inversiones que tiene el uso de esta tecnología, teniendo en cuenta que aún no ha logrado un costo apto en el mercado energético, además el personal técnico aún no se encuentra capacitado , para el mantenimiento de esta labor, por lo cual aumenta el costo de instalación y mantenimiento, tiene una ventaja que al ser una fuente de energía no convencional renovable, el impacto ambiental es bajo, además de la generación en horario nocturno, las turbinas eólicas no se han desarrollado en su totalidad para poder generar una suplencia total y contribuir con la reducción de consumo de energía de los sistemas de alumbrado público, otra desventaja es el uso de sistemas mecánicos, aumenta la probabilidad de daño de los sistemas de transporte o actores en las vías.
En la Tabla 1Tabla 1, se realizó una estimación de la viabilidad de cada alternativa la cual se evaluó factor por factor asignando calificativos, en los cuales sobresale, la tecnología de generación mediante paneles solares fotovoltaicos. Por lo tanto, la alternativa considerada como más viable es la implementación de paneles solares fotovoltaicos en los sistemas de iluminación de alumbrado público.
1.3.9 MATRIZ DE MARCO LÓGICO
Mediante la matriz del marco lógico, es posible estructurar de manera lógica y sintética las actividades que se desarrollarán y los resultados a lograr a través del proyecto de instalación de sistemas solares fotovoltaicos que alimentan las luminarias del sistema de alumbrado público en vías de acceso controlado y rápidas en la ciudad de Bogotá D.C. En la Tabla 4, se puede evidenciar el desarrollo de la Matriz de marco lógico.
Tabla 4. Matriz de marco lógico del proyecto
NIVEL DE OBJETIVO INDICADOR MEDIOS DE
VERIFICACIÓN SUPUESTOS
FIN
1.Mejor uso de la energía.
2.Reduce el consumo de energía eléctrica.
3.Mejora el servicio de energía eléctrica.
4.Utilización de energías renovables no convencionales.
1.Reducción de consumo de energía.
2. Reducción de consumo de energía.
3.Reducción total de las interrupciones de energía (0 horas).
4.Implementacion de soluciones fotovoltaicas.
1.Recibos de energía de los sistemas de alumbrado público (AP) en vías de acceso controlado y rápidas en la ciudad de Bogotá D.C.
2.Informe mensual de las horas de
interrupciones de energía en estos sistemas de alumbrado público (AP).
1.Reducción del costo del consumo de energía eléctrica de los sistemas de alumbrado público (AP) en vías de acceso controlado y rápidas en la ciudad de Bogotá D.C.
2.Ahorro del presupuesto del servicio público de energía eléctrica.
3. Reducción del impacto ambiental negativo producido por las fuentes de energía convencional.
PROPÓSITO
1. Uso racional y eficiente de la energía eléctrica y
bajos costos en el consumo de la energía eléctrica en los sistemas de alumbrado público (AP) en vías de acceso controlado y rápidas en la ciudad de Bogotá D.C..
1. Instalación de sistemas solares fotovoltaicos/luminarias fotovoltaicas en los sistemas de alumbrado público (AP) en vías de acceso controlado y rápidas en la ciudad de Bogotá D.C.
1.Recibos de energía de los sistemas de alumbrado público (AP) en vías de acceso controlado y rápidas en la ciudad de Bogotá D.C.
1.Ahorro del presupuesto del
servicio público de energía eléctrica.
2. Inversión en más
soluciones fotovoltaicas para los sistemas de alumbrado público (AP) en vías de acceso controlado y rápidas en la ciudad de Bogotá D.C.
COMPONENTE
1.Consumo adecuado de energía eléctrica 2.Implementar energías renovables no
convencionales.
3.Calidad en el servicio de energía eléctrica.
1.Reducción de consumo de energía.
2.Instalación de Soluciones fotovoltaicas.
3. Reducción total de las interrupciones de energía (0 horas).
1.Recibos de energía de los sistemas de alumbrado público (AP) en vías de acceso controlado y rápidas en la ciudad de Bogotá D.C.
2. Informe mensual de las horas de
interrupciones de energía en estos sistemas de alumbrado público (AP).
1.Inversión en más
soluciones fotovoltaicas para los sistemas de alumbrado público (AP) en vías de acceso controlado y rápidas en la ciudad de Bogotá D.C.
2.Reducción del impacto ambiental negativo producido por las fuentes de energía convencional.
ACTIVIDAD
1.1 Ahorro de energía debido a las soluciones fotovoltaicas utilizadas en los sistemas AP.
2.1 Recopilar información de soluciones
fotovoltaicas para sistemas AP.
2.2 Realizar estudio de prefactibilidad.
2.3Entregar una propuesta para la implementación de soluciones fotovoltaicas a los sistemas de AP.
3.1 Programar mantenimientos preventivos a las soluciones fotovoltaicas que alimentan a los sistemas de AP.
1.1. Costo de la factura de energía eléctrica de los sistemas de AP en vías de acceso controlado y rápidas en la ciudad de Bogotá D.C.
2.1 Catálogos de soluciones fotovoltaicas.
2.2. Evaluación técnica y económica de las soluciones fotovoltaicas.
2.3 Informes de prefactibilidad.
3.1. Evaluación de mantenimientos necesarios para las soluciones fotovoltaicas.
1.1. Recibos del servicio de energía eléctrica.
2.1. Informe técnico sobre soluciones fotovoltaicas.
2.2. Estudio de mercado, técnico y económico de la instalación de soluciones fotovoltaicas.
2.3. Ingeniería de detalle de la instalación de soluciones fotovoltaicas.
3.1. Plan de
mantenimiento de las soluciones fotovoltaicas que alimentan los sistemas de alumbrado público (AP) en vías de acceso controlado y rápidas en la ciudad de Bogotá D.C.
1.1. Reducción del costo del consumo de energía eléctrica de los sistemas de alumbrado público (AP) en vías de acceso controlado y rápidas en la ciudad de Bogotá D.C.
2.1 Información clara y concisa de soluciones fotovoltaicas para AP en el mercado actual.
2.2 Informe técnico viable de sistemas SFV.
2.3 Prefactibilidad viable para la instalación de soluciones fotovoltaicas para AP.
3.1 Plan de mantenimiento accesible para la
Implementación de
soluciones fotovoltaicas para AP.
Fuente: Elaboración propia
Después de la implementación de la herramienta de planeación en sus cuatro niveles: Fin, Propósito, Componentes y actividades, éstos a su vez contienen indicadores, medios de verificación y supuestos.
Resumen narrativo de objetivos y actividades
Se realizará el resumen narrativo de objetivos y actividades con la alternativa seleccionada. En el resumen narrativo se evidenciará la alternativa seleccionada: Implementación de fuentes de energía no convencionales, paneles solares fotovoltaicos en los postes de iluminación.
1.3.9.1 Indicadores
Se han establecido una serie de indicadores para las diferentes actividades, para cumplir con los objetivos planteados, reducir el consumo de energía y su costo en los sistemas de alumbrado público (AP) en vías de acceso controlado y rápidas en la ciudad de Bogotá D.C.
1.3.9.2 Medios de Verificación
Para verificar los indicadores mencionados anteriormente, se revisan distintos documentos que brindan la suficiente información para garantizar la correcta relación con los indicadores propuestos.
1.3.9.3 Supuestos
Se incluyen los supuestos, que son aquellos escenarios ideales que permitirían desarrollar de la mejor manera el proyecto de implementación de fuentes de energía no convencionales, paneles solares fotovoltaicos en los postes de iluminación. No obstante, se aclara que en el proyecto no se tiene el control directo de estos escenarios.
2. ANÁLISIS DEL MERCADO
El presente estudio de mercado localiza el comportamiento del mercado de suministro e instalación de sistemas solares fotovoltaicos para el alumbrado público en vías de acceso controlado y rápidas en la ciudad de Bogotá D.C, definiendo inicialmente la demanda actual que se va satisfacer en el suministro de sistemas solares fotovoltaicos, con esto se presenta la demanda potencial cualitativa y cuantitativa proyectada en los próximos cinco años.
2.1
POBLACIÓN OBJETO DEL PRODUCTO
La población objeto del producto será la Unidad Administrativa Especial de Servicios Públicos - UAESP. Ésta entidad será el cliente directo del proyecto dado que a través de la subdirección de Servicios Funerarios y Alumbrado Público y el operador Enel-Codensa, se encarga de planear, coordinar, supervisar y controlar la prestación del servicio de alumbrado público en la ciudad de Bogotá D.C.
2.2
POBLACIÓN OBJETO DEL PROYECTO
La población objeto del proyecto será los habitantes/visitantes de la ciudad de Bogotá D.C. debido a que la implementación de esta nueva tecnología por medio de la energía solar fotovoltaica, reducirá costos en el consumo de energía, aumentará el nivel de confiabilidad en el servicio, disminuirá el impacto ambiental negativo provocado por la energía eléctrica producida de forma convencional, y utilizará de forma racional y eficiente la energía para alimentar el sistema de alumbrado público en las vías de acceso controlado y rápidas en la ciudad de Bogotá D.C.
2.3
CICLO DE VIDA DEL PROYECTO
El ciclo de vida del proyecto se analiza con respecto a la transformación evidenciada en el campo de la energía solar fotovoltaica y la interacción de ésta con el alumbrado público en las vías de acceso controlado y rápidas a nivel internacional, nacional y local.
2.3.1 DIAGNÓSTICO INTERNACIONAL
En la última década, ha habido un interés creciente por la utilización de la energía solar fotovoltaica debido a la disminución de costos y a sus beneficios en cuestión ambiental. Por esta razón, y dado que gran cantidad de las luminarias de los sistemas de alumbrado público de Europa y en general a nivel mundial, ya han alcanzado o están cerca de alcanzar su vida útil, una renovación que además brinde mejoras al sistema es inevitable. Los avances que se han venido presentando en las tecnologías que implementan los paneles solares, han permitido su integración con los sistemas de alumbrado público en diversas ciudades del mundo, de modo que el proyecto se puede ubicar en una etapa de crecimiento.
2.3.2 DIAGNÓSTICO REGIONAL
En los últimos años, las fuentes de energía renovable representaron alrededor del 58% de la generación total de electricidad en América Latina y el Caribe (teniendo una participación mayoritaria de la energía hidráulica). Sin embargo, debido a la incertidumbre sobre la disponibilidad de agua frente al cambio climático y a los impactos sociales y ambientales que generan la construcción de hidroeléctricas. En 2020 las fuentes de energía solar y eólica han tenido un gran impulso, representando en conjunto cerca del 10% de la capacidad de generación eléctrica instalada en la región (3,07% y 6,5%, respectivamente). Con respecto al uso de energía solar fotovoltaica en sistemas de alumbrado público, se han implementado/planea implementar algunos de estos proyectos en países como Chile, México y Costa Rica, por lo que se se entendería que el proyecto estaría en una etapa de lanzamiento.
2.3.3 DIAGNÓSTICO NACIONAL
En Colombia, son pocos los proyectos de alumbrado público alimentados mediante energía solar fotovoltaica, que se han implementado o que han tenido un estudio de viabilidad, entre los cuales se encuentran los ubicados en municipios como Bucaramanga, El Peñol, Bogotá D.C, Santa Ana.
Sin embargo, gracias a la privilegiada ubicación cercana a la línea ecuatorial, Colombia y Bogotá D.C. gozan de gran cantidad de radiación solar, proporcionando un aumento en el interés de utilizar energía solar fotovoltaica en varias aplicaciones como el alumbrado público en vías de acceso controlado y rápidas. Lo anterior indica que a nivel nacional el proyecto se ubica en una etapa inicial de lanzamiento.
Por lo tanto, de acuerdo con el análisis realizado para los diagnósticos internacional, regional nacional y nacional se deriva la Figura 8, del ciclo de vida del proyecto.
Figura 8. Ciclo de vida de proyectos que alimentan el alumbrado público mediante energía solar fotovoltaica
Fuente: Elaboración propia
2.4
ANÁLISIS DE LA DEMANDA
2.4.1 DEMANDA CUALITATIVA
Se efectúa una encuesta a 20 personas residentes de la ciudad de Bogotá D.C, que de alguna forma están relacionadas con el campo de las energías renovables y el alumbrado público, entre ellas ingenieros electricistas de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas y de la Universidad Nacional de Colombia. Esta encuesta permite determinar la disposición de las personas para utilizar la energía solar fotovoltaica, permite identificar la inversión que están dispuestas a hacer, así como también exhibe su conocimiento sobre el tema y las características más importantes que buscan en una solución energética de esta clase. En la Tabla 5, se sintetiza la información más relevante adquirida a través de la encuesta.
Tabla 5. Variables analizadas
Variable Información suministrada
Percepción de impacto ambiental El 80% de los encuestados considera que el servicio de energía eléctrica brindado por el operador de red al sistema de alumbrado público, genera de forma directa o indirecta algún tipo de impacto ambiental negativo.
Importancia del medio ambiente El 100% de los encuestados considera importante proteger al medio ambiente de los impactos negativos que podría generar el servicio de energía eléctrica brindado por el operador de red al sistema de alumbrado público.
Confiabilidad del servicio de energía eléctrica El 55% de los encuestados, considera que es el servicio de energía eléctrica brindado por el operador de red al sistema de alumbrado público es suficientemente confiable y el 25%
de los encuestados lo considera algo confiable.
Uso racional y eficiente de la energía El 100% de los encuestados considera importante utilizar racional y eficientemente la energía para alimentar el sistema de alumbrado público.
Beneficios tributarios
El 70% de los encuestados conoce los beneficios tributarios de utilizar energías renovables, para en este caso, alimentar el sistema de alumbrado público.
Retorno de la inversión
El 65% de los encuestados considera que el principal criterio al momento de invertir en un proyecto de generación de energía a partir de fuentes renovables, es el retorno de la inversión.
Uso de energías renovables sobre energías convencionales
El 95% de los encuestados escogería un sistema de energías renovables y sólo un 5%
utilizaría el sistemas de energía convencional para alimentar el sistema sistema de alumbrado público.
Posibilidad de financiación
El 100% de los encuestados invertiría en un sistema solar fotovoltaico si tuviera la posibilidad de financiarlo
Marcas de los componentes de la solución fotovoltaica
El 45% de los encuestados no tiene alguna preferencia con respecto a la marca de los de los componentes de la solución fotovoltaica, siendo la opción más elegida
Canales de comercialización
Las dos opciones más elegidas por los encuestados, fueron correo electrónico con un 45% y visita preferencial a la oficina con un 40%.
Fuente: Elaboración propia obtenida a través de la encuesta
2.4.2 DEMANDA CUANTITATIVA
2.4.2.1 DIAGNÓSTICO CUÁNTITATIVO DE ENERGÍAS ALTERNATIVAS
La plataforma SECOP II Colombia en su informe de registro de proyectos de generación y Compra Eficiente los procesos que se han adelantado para la implementación de sistemas solares fotovoltaicos, de octubre del año 2020 a Octubre del año 2021, en Colombia han sido 195 proyectos con tecnologías de generación denominadas como biomasa, solar, térmico, hidráulico, eólico, la tecnología de generación solar, ha tenido 120 proyectos y en Bogotá D.C., han sido 4 (UPME, 2021).
En la Figura 9. se presentan las unidades de proyectos de generación solar del año 2019, al año 2021, dónde se puede observar que en el año 2020 (mes13-mes23), los efectos generados por la pandemia generada por el virus SARS COV2, generaron una caída considerable, en cuanto a proyectos de generación solar.
Figura 9. Unidades de proyectos de generación solar 2019-2021
Fuente: Elaboración propia basada en (UPME, 2021)
y = 0,0506x + 11,615 0
5 10 15 20 25 30 35
0 5 10 15 20 25 30 35 40
#No. de proyectos
MESES
UNIDADES PROYECTOS GENERACIÓN SOLAR 2019-2021
Figura 10. Unidades de proyectos de generación solar 2019-2021
Fuente: Elaboración propia basada en (UPME, 2021)
2.4.2.2 DIAGNÓSTICO DE MERCADO
En el mercado del alumbrado público existen tres marcas que se han apoderado de la gran mayoría del mercado en la ciudad de Bogotá, estas son SCHREDER COLOMBIA SAS, CELSA S.A.S- Y ROY ALPHA S.A., en cuyas marcas, los modelos para iluminación Vial preponderantes en el mercado se encuentran a continuación.
Tabla 6. Valores comerciales de luminarias de alumbrado público en el mercado.
ITEM DETALLE
VALOR TOTAL COTIZADO IVA INCLUIDO SCHREDER
COLOMBIA
SAS CELSA S.A.S. ROY ALPHA S.A.
ENARLUX COLOMBIA
S.A.S. ALUTRAFIC
1 LUMINARIA EN LED DE 40W $ 665.876,00 $ 532.000,00 $ 684.000,00 $ 499.800,00 $ 588.586,00 2 LUMINARIA EN LED DE 80W $ 768.443,00 $ 551.578,15 $ 1.122.900,00 $ 737.800,00 $ 697.191,00 3 LUMINARIA EN LED DE 120W $ 829.668,00 $ 1.054.500 $ 2.025.210,00 $ 856.800,00 $ 858.703,00 4 LUMINARIA EN LED DE 200W $ 1.470.662,00 $ 1.462.572,27 $ 2.278.860,00 $ 1.428.000,00 $ 1.668.335
Fuente: Elaboración propia basada en (UPME, 2021)
El proyecto de la intervención Vial del Transmilenio por la avenida 68, que es el proyecto de intervención vial más importante en magnitud, en la década del 2020 al 2030, está compuesto de las siguientes intersecciones viales principales:
➢ Intersección Autopista Sur
➢ Intersección Calle 3 (Av. Ciudad Montes)
y = 49,005x + 490,55
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
0 2 4 6 8 10 12 14
Potencia
MESES OCTUBRE 2020 OCTUBRE2021
PROYECTOS DE GENERACIÓN ELÉCTRICA SOLAR 2020-2021
POTENCIA GENERADA COLOMBIA
ALUMBRADO PÚBLICO 3% ENERGÍA GENERADA
MW
➢ Conexión Operacional Avenida Américas.
➢ Conexión Operacional Avenida el Dorado (Calle 26)
➢ Intersección Avenida Suba.
Las zonas a intervenir se pueden sectorizar y segmentar de la siguiente manera:
• Grupo 1 av. 68 entre av. primero de mayo y autopista sur.
• Grupo 2 av. 68 entre av. Américas y av. primero de mayo.
• Grupo 3 av. 68 entre calle 13 y av. Américas.
• Grupo 4 av. 68 entre calle 22 y calle 13.
• Grupo 5 av. 68 entre calle 26 y calle 22.
• Grupo 6 av. 68 entre calle 94a y calle 26.
• Grupo 7 av. 68 entre av. suba y calle 94 A.
• Grupo 8 calle 100 entre cr 15 y av. suba.
• Grupo 9 calle 100 entre carrera 7 y cr 15.
A continuación se presentan los costos asociadas a las obras civiles que se realizan para el recorrido de la obra civil asociadas al alumbrado público, con el fin de establecer una comparación con el alumbrado público alimentado mediante la red de energía eléctrica convencional y el alumbrado público alimentado mediante paneles solares fotovoltaicos individuales, para definir si el costo de inversión por luminaria alimentada mediante la red convencional, dista en gran medida de las luminarias alimentadas mediante paneles solares fotovoltaicos. Esta evaluación dará lugar a un eventual océano azul, denominado en administración de empresas u organizaciones como un mercado que en cuanto a su aplicación, aún no ha sido explotado.
Tabla 7. Precio obra civil de alumbrado público intervención vial Transmilenio por la avenida 68.
SECCIÓN INTERVENCIÓN PRECIO OBRA CIVIL DE ALUMBRADO PÚBLICO LOTE 1 $ 12.620.630.183,00 LOTE 2 $ 7.549.430.762,00 LOTE 3 $ 4.675.350.417,00 LOTE 4 $ 3.351.654.644,00 LOTE 5 $ 2.035.464.466,00 LOTE 6 $ 4.238.598.030,00 LOTE 7 $ 3.708.436.505,00 LOTE 8 $ 2.255.905.808,00 LOTE 9 $ 5.666.519.779,00 TOTAL OBRA CIVIL $ 46.101.990.594,00