Contexto energético colombiano

El Sistema Interconectado Nacional (SIN) contiene todas las líneas de transmisión y las subestaciones del país. El SIN es la red a través de cual se administra y transporta la energía desde los centros de generación hasta cada uno de los hogares. Tiene una cobertura de cerca del 97% de la población y una capacidad instalada de 17.326 MW (XM, 2022). El sector eléctrico colombiano se compone de las empresas a cargo de cada uno de los eslabones de la cadena productiva que se muestra en la figura de abajo, y por las entidades a cargo de su regulación vigilancia y control. Entre el último grupo se encuentran el Ministerio de Minas y Energía, que es el que dirige el sistema; la UPME, que está a cargo de la planeación: la CREG, que es el ente regulador; y XM, que es el administrador del mercado.

El 83,4% de la energía generada en Colombia es de origen renovable, mientras 16,6% es no renovable. Desde hace unos años el gobierno busca diversificar la matriz de generación eléctrica, con la inclusión de nuevas plantas de generación hídricas, solares y eólicas. El primer impulso se vio con la ley 1715 del 2014 dónde se crearon incentivos tributarios para que las personas instalaran sistemas de generación renovable; no obstante, son las resoluciones CREG 030 del 2018 y 174 del 2021 las que impulsaron la adopción de los recursos energéticos distribuidos por parte de los usuarios finales, bajo el esquema de autogeneración, tanto en el sector residencial, como en el comercial e industrial.

Más recientemente, en la ley 2099 del 2021, se dictan disposiciones específicas para la transición energética. Así, se espera que los usuarios comiencen a tomar un papel más activo dentro de la cadena de producción de energía eléctrica por medio de la adopción de sistemas de autogeneración, la implementación de estrategias de eficiencia energética, agregación de la demanda, la instalación de medidores inteligentes y el uso de las plataformas emergentes para la comercialización y gestión de la energía.

Pero, a fin de cuentas, ¿qué son las fuentes de energía renovables y en qué consisten?

Matriz de generación de energía eléctrica en Colombia

• 81,82% Hidroelétrica
• 16,6% No renovables
• 1,07% Biomasa
• 0,44% Solar
• 0,08% Eólica

[1]

Energía de Biomasa

La biomasa se refiere a todos los materiales orgánicos de origen vegetal o animal que se utilizan como fuentes de energía y se regeneran en períodos de tiempo razonables. La forma tradicional es la combustión de biomasa, como la madera o los residuos orgánicos. Es importante que la madera proceda de una planta regeneradora para que se clasifique como energía renovable. Además, hay que evitar la quema y la deforestación para no destruir la biodiversidad y emitir grandes cantidades de carbono.

Las formas modernas incluyen la producción de biocombustibles. Otro tipo de energía bastante relevante es el biogás. A través de un proceso fermentativo (biodigestión) que se produce en un ambiente anaeróbico (en ausencia de oxígeno) los residuos orgánicos se degradan a compuestos más simples, reduciendo su poder contaminante y generando biogás. El biogás está compuesto en su mayor parte por metano, por lo que tiene un alto poder energético y puede utilizarse para generar electricidad, energía térmica y para la producción de biometano (como combustible para vehículos).

Según el CIDET (2019), Colombia tiene un potencial energético teórico de 149.436 TJ/año, que podría provenir de la biomasa de la vinaza de caña de azúcar, avícola, palma de aceite, residuos sólidos urbanos orgánicos y porcícolas, residual agrícola, pecuaria, agroindustrial y urbana. El potencial de biomasa aprovechable corresponde al 26% de la demanda nacional de gas natural, según datos del Balance Energético Colombiano [2].

Energía Solar

La energía solar es la que proviene del calor o la luz del sol. Existen varias formas, pero las dos más comunes son la energía fotovoltaica y la térmica. El funcionamiento de este último es bastante sencillo. Los colectores solares transforman la energía del sol en calor que se utiliza para calentar el agua en casas, hoteles, clubes, etc.

La energía solar fotovoltaica (Foto = que tiene su origen en la palabra griega para “luz” y Voltaica = que viene de “volt” que es la unidad de medida del potencial eléctrico) se utiliza para la generación de energía eléctrica.

Funciona así: Las células de los módulos solares están formadas por dos capas de materiales semiconductores, una positiva y otra negativa. Al llegar a la célula, los fotones de la luz excitan los electrones, generando electricidad. Cuanto mayor sea la intensidad del sol, mayor será el flujo de electricidad. De este modo, la luz solar se transforma directamente en energía eléctrica.

Colombia tiene un buen potencial energético solar en todo el territorio, con un promedio diario multianual cercano a 4,5 kWh/m2. Las regiones con mayor potencial son La Guajira, con una disponibilidad promedio multianual de 2.190 kWh/m²/año, la Costa Atlántica, con 1.825 kWh/m²/año, y la Orinoquía, con 1.643 kWh/m²/año [3].

Energía Eólica

En términos muy simplificados, la energía eólica significa que la energía cinética de los movimientos del aire se utiliza para producir electricidad. El viento que golpea las palas del rotor acciona un generador dentro de la turbina que, a su vez, genera electricidad.

Se distinguen dos tipos de energía eólica que se diferencian por su ubicación. Son la energía eólica marina y la terrestre. Como su nombre indica, la tierra utiliza el viento en tierra. En la mayoría de los casos, esta forma es más barata, ya que las turbinas pueden instalarse en casi cualquier lugar, pero también son menos eficientes. La energía eólica marina utiliza el viento del mar. Los pioneros en esta tecnología son países como Alemania, China, Dinamarca o especialmente el Reino Unido. La ventaja suele ser un mayor rendimiento debido a los vientos más constantes e intensos. Por otro lado, la instalación y el mantenimiento son mucho más costosos y la tecnología actual no permite que el mar en la obra sea profundo.

En Colombia, la región Caribe es la que registra el mayor potencial de energía eólica, de hecho, se tienen previstos 12.500 kilómetros cuadrados de áreas prospectivas para su despliegue en esta zona, que corresponden a un potencial de aproximadamente 50 GW (la capacidad instalada de Colombia actualmente es 17.8 GW) [4].

Energía Hidroeléctrica

La tecnología de la energía hidroeléctrica en sí es muy antigua. Los molinos de agua y las ruedas hidráulicas ya se utilizaban en el Imperio Persa, en el Imperio Romano o en la antigua China.

Funciona de la siguiente manera: la energía potencial del agua embalsada se transforma en energía cinética cuando fluye por las tuberías de la planta. En cuanto el agua entra en contacto con la turbina, impulsa un generador.

El 81% de la electricidad que se generó en Colombia en 2021 se produjo a partir de hidroeléctricas, gracias a que el país cuenta con una gran disponibilidad de recursos hídricos [1]. Esto hace que el sistema eléctrico sea altamente vulnerable ante los fenómenos hidro-climatológicos, como el del Niño -que genera sequías en la región-, razón por la que el gobierno está buscando activamente diversificar la canasta eléctrica sumando capacidad instala en otras energías renovables.

Energía Geotérmica

La energía geotérmica o geotermia consiste en el proceso de obtención de energía a través del calor presente en el núcleo de la Tierra.

Debajo de la corteza terrestre se encuentra el magma, un tipo de roca líquida que tiene una alta temperatura. La energía geotérmica representa el uso de este calor como materia fundamental para la producción de electricidad, calefacción de edificios, invernaderos, etc.

En Colombia, se estima que hay un potencial de aprovechamiento del calor de la tierra de 1170 MW, sin embargo, según Germán Corredor, director ejecutivo de SER Colombia, no ha habido perforaciones directas que permitan afirmar dicho potencial. Esto sumado al poco interés por parte del sector privado, ha hecho que la energía geotérmica tenga un desarrollo incipiente en el país [5].

Energía Mareomotriz

Es la energía que se puede producir a partir de las olas y las mareas de los océanos. Se considera un medio de energía bastante caro para ser desplegado a gran escala.

Se puede utilizar de dos maneras, como energía potencial o cinética. La energía potencial se obtiene de las diferencias de altura entre las mareas (baja y alta), mientras que la energía cinética aprovecha las corrientes marinas.

Actualmente en Colombia no se tiene un estimado oficial del potencial de generación de energía a partir del movimiento del mar, sin embargo, es un tema que diferentes entidades están estudiando.

Estructura del mercado eléctrico

Cuando hablamos sobre el mercado eléctrico, tenemos que distinguir entre el mercado regulado y el mercado no regulado, ya que ambos tienen diferentes funcionamientos. El mercado regulado es aquel en el que están los usuarios residenciales y algunos comerciales, se denomina regulado dado que los precios de la energía son calculados utilizando una formula dictada por el gobierno nacional, asegurando la protección del precio al usuario. Mientras que en el mercado no regulado las partes de oferta y demanda acuerdan un precio de la energía. La estructura del mercado eléctrico se ilustra en la figura de abajo.

Marco regulatorio para la transición energética

La transición energética se ha impulsado en Colombia desde el surgimiento de la ley 1715 del 2014. Antes de ella, el esquema de descentralización de la energía eléctrica se enfocaba solamente en los autogeneradores a gran escala (mayores a 1 MW), con la ley 143 de 1994 y poco después la resolución CREG 84 de 1996, se reguló la autogeneración conectada al SIN (Comision de Regulacion de Energia y Gas CREG, 2018). Sin embargo, es apenas con la ley 1715 que los sistemas de autogeneración a pequeña escala tienen entrada en el mercado eléctrico colombiano.

La ley 1715 del 2014 promueve el desarrollo de las fuentes no convencionales de energía renovable (FNCER) en el sector, a través de su integración en el mercado eléctrico y su participación en las áreas no interconectadas, como medio para un desarrollo económico sostenible, la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero y un aumento de la confiabilidad en el suministro de energía (Congreso de Colombia, 2014). Por medio de esta ley, se establecieron varios beneficios tributarios, que posteriormente fueron modificados por la ley 2099 del 2021, como se muestra en la figura.

Figuras para la generación de energía renovable a pequeña escala en Colombia

Los auto generadores de pequeña escala (AGPE) y generadores distribuidos (GD) fueron mencionados por primera vez en la ley 1715 del 2014, como los esquemas ligados a la integración de FNCER con capacidades menores a 1 MW (Unidad de Planeación Minero Energética UPME, 2015). Estas figuras legales se definen como:

Generación distribuida: es la actividad de generar energía eléctrica con una planta con una capacidad instalada nominal menor a 1 megavatio, que está instalada cerca de los centros de consumo y conectaba a los sistemas de distribución local (SDL)

Autogeneración a pequeña escala: Actividad realizada por los usuarios, entendidos como personas naturales o jurídicas, de producir electricidad dentro de sus instalaciones, para satisfacer sus necesidades energéticas.

En el 2018, a través de la resolución CREG 038, se regularon las actividades de autogeneración a pequeña escala y generación distribuida (Comisión de Regulación de Energía y Gas CREG, 2018). La resolución 030 estableció las condiciones de conexión, medición y comercialización a la red de los AGPE y GD; esta fue actualizada por la resolución CREG 174 del 2021 (Comisión de Regulación de Energía y Gas, 2021). Dichas regulaciones permiten que las personas satisfagan su consumo de energía eléctrica y vendan los excedentes por cualquiera de los mecanismos mostrados en la figura de abajo.

Excedente de energía: toda entrega de energía eléctrica a la red realizada por un autogenerador, expresada en kWh.

Figure 13. Alternativas de comercialización de la energía para AGPE que usan FNCER. Resolución CREG 174 del 2021, capítulo 5-artículo 23 y 25.

La primera alternativa de comercialización es vender los excedentes en el mercado no regulado a una compañía generadora o comercializadora, a un precio es acordado libremente. En la segunda alternativa, el excedente se vende en el mercado regulado bajo una formula tarifaria definida, que puede ser en créditos de energía o valoración horaria.

Los créditos de energía son un concepto asociado con el excedente, pero no es un excedente y son definidos por la regulación de la siguiente manera:

Crédito de energía: Toda entrega de energía eléctrica a la red realizada por un autogenerador, expresada en kWh. En consecuencia, no es un excedente dado que es menor que el autoconsumo máximo mensual, pero como la medición eléctrica se hace mensual y no por hora la inyección diaria de energía solar cubre el consumo nocturno y por esta razón se entiende como un crédito.

En consecuencia, el comercializador le cobrará al AGPE el costo de la comercialización de cada kilovatio hora que consuma.

En contraste, la alternativa de valoración horaria aplica cuando los excedentes de energía exceden el consumo de energía que extraen de la red en el periodo de facturación, en este caso la energía será comprada por el comercializador a la tasa horaria correspondiente al mercado de la energía.

La principal diferencia entre el AGPE y GD es que el primero no está concebido para vender energía más allá de algunos excedentes, mientras que el GD tiene el objetivo de vender toda la energía que genera. El GD puede comercializar su energía de varias maneras diferentes:

• De acuerdo con la resolución CREG 096 del 2019, el GD puede vender energía a un comercializador que opere en el mercado regulado, participando de subastas públicas abiertas por las compañías. El contrato se le adjudica a quien haga la oferta más baja (Comisión de Regulación de Energía y Gas CREG, 2019).
• El GD puede vender su energía a un precio acordado libremente con un generador o comercializador que provea al mercado no regulado.
• Puede venderla directamente al comercializador integrado al operador de red, quien está obligado a comprar su energía a un precio calculado, agregando al precio del mercado ($/KWh) un pequeño beneficio que trae la generación distribuida al sistema de distribución local al cual está conectado.

Fuentes

[1]XM. “Generación Del SIN.” XM Sumando Energías, 1 Apr. 2022, https://informeanual.xm.com.co/informe/pages/xm/21-generacion-del-sin.html.

[2]CIDET. “Disponibilidad De Biomasa Residual y Su Potencial En Colombia • Cidet: Soluciones Para La Industria Eléctrica.” CIDET Programa Aumento De La Conciencia Ciudadana, 4 Sept. 2019, https://cidet.org.co/disponibilidad-de-biomasa-residual-y-su-potencial-en-colombia/#:~:text=Se%20encontr%C3%B3%20que%20el%20pa%C3%ADs,datos%20del%20Balance%20Energ%C3%A9tico%20Colombiano.

[3]Ministerio de Minas y Energía de Colombia, and Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Colombiano. “Atlas De Redacción Solar De Colombia .” Atlas De Redacción Solar De Colombia, República De Colombia Ministerio De Minas y Energía, Bogotá, 2005, pp. 15–22.

[4]Pérez Godoy, María Camila. “Potencial De Energía Eólica En El País Es Tres Veces Superior Al De La Generación Actual.” La República, 4 May 2022, https://www.larepublica.co/economia/el-potencial-de-la-energia-eolica-en-el-pais-es-tres-veces-superior-al-de-la-generacion-actual-3356354.

[5]Urrego, Anderson. “Colombia Tiene Capacidad Potencial De 1.170 MW De Generación a Través De Geotermia.” Diario La República, 27 Sept. 2021, https://www.larepublica.co/economia/colombia-tiene-potencial-de-1-170-mw-de-generacion-a-traves-de-recursos-geotermicos-3238058#:~:text=Colombia%20tiene%20capacidad%20potencial%20de%201.170%20MW%20de%20generaci%C3%B3n%20a%20trav%C3%A9s%20de%20geotermia.