CD-5023

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como propias las creaciones de terceras personas.

Respeto hacia s mismo y hacia los dems.

II

ESCUELA POLITCNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA Y

ELECTRNICA

ANLISIS DE LA EVOLUCIN DE LA DEMANDA ELCTRICA EN

EL ECUADOR CONSIDERANDO EL INGRESO DE PROYECTOS DE

EFICIENCIA ENERGTICA.

PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIN DEL TTULO DE

INGENIERO ELCTRICO

BYRON PAUL PANCHI GUAMANGALLO

[email protected]

DIRECTOR: Dr. GABRIEL SALAZAR Y.

[email protected]

Quito, Mayo 2013

III

DECLARACIN

Yo, Byron Pal Panchi Guamangallo, declaro bajo juramento que el trabajo aqu

descrito es de mi autora; que no ha sido previamente presentado para ningn

grado o calificacin personal; y, que he consultado las referencias bibliogrficas

que se incluyen en este documento.

A travs de la presente declaracin cedo mi derecho de propiedad intelectual

correspondiente a este trabajo, a la Escuela Politcnica Nacional, segn lo

establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la

normatividad institucional vigente.

Byron Pal Panchi Guamangallo

IV

CERTIFICACIN

Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Byron Pal Panchi

Guamangallo bajo mi supervisin.

Dr. Gabriel Salazar Y.

DIRECTOR DEL PROYECTO

V

AGRADECIMIENTO

Agradezco a Dios, por brindarme salud y fuerza para alcanzar cada una de las

metas propuestas.

A las entidades CONELEC, CENACE y MEER por haberme acogido y brindado

su apoyo, y de manera especial a todas las personas que de una u otra forma me

brindaron su ayuda.

Un agradecimiento sincero a los ingenieros, Mentor Poveda, Julio Gmez y Lenin

Haro por compartir sus conocimientos, los cuales fueron puntos claves para

realizar el presente proyecto.

Adems al Dr. Gabriel Salazar por haber confiado en m para realizar el presente

proyecto, compartir sus conocimientos, dedicacin puesta al revisar el proyecto y

sugerencias planteadas.

Byron Pal Panchi G.

VI

DEDICATORIA

A la memoria de mi primo Kevin Jefferson Nieto y mi abuelo Segundo Manuel

Guamangallo, que cuando estuvieron presentes en este mundo fueron smbolo de

alegra, cario, dedicacin, humildad, respeto y trabajo, siempre estarn en mi

corazn y en el de toda la familia.

Dedico el presente proyecto a mis padres Jos Manuel Panchi y Mara Olga

Guamangallo, por el constante esfuerzo, apoyo y amor entregado a todos sus

hijos, y por el cual permitieron culminar mis estudios y hermanos Cristian, Danilo y

Freddy por el cario, respeto y hermandad, y que a pesar de ser menores a m,

son ejemplos a seguir por los valores que cada uno posee.

A mi abuela Beatriz y tos Cesar, Rafael, Esther, Olmedo, Mnica, Ral y Javier,

por su ayuda, consejos y palabras de aliento que supieron estimularme a llegar

ms lejos. De igual forma a mis primos, de manera especial a Sebastin y a toda

mi familia por la felicidad y alegra que siempre me han brindado.

A m prometida Elizabeth por su amor, apoyo y comprensin, y a mi hija la cual es

el impulso de cada da para superarme y llegar a ser su ejemplo a seguir.

A mis amigos y compaeros con quienes se han compartido grandes momentos y

apoyo mutuo.

Finalmente, y no por ello menos importante, dedico este proyecto a todos mis

lectores.

Byron Pal Panchi G.

VII

CONTENIDO

DECLARACIN .................................................................................................... III

CERTIFICACIN .................................................................................................. IV

AGRADECIMIENTO ............................................................................................... V

DEDICATORIA ...................................................................................................... VI

CONTENIDO ........................................................................................................ VII

NDICE DE TABLAS ............................................................................................ XII

NDICE DE FIGURAS .......................................................................................... XV

RESUMEN ........................................................................................................ XXIII

PRESENTACIN ............................................................................................. XXIV

GLOSARIO DE TRMINOS .............................................................................. XXV

CAPTULO I ........................................................................................................... 1

1.1 INTRODUCCIN ...................................................................................... 1

1.1.1 Generacin Elctrica ........................................................................... 2

1.1.2 Demanda Elctrica .............................................................................. 4

1.1.3 Proyectos de Eficiencia Energtica ..................................................... 5

1.2 OBJETIVOS .............................................................................................. 6

1.2.1 Objetivo General .................................................................................. 6

1.2.2 Objetivos Especficos .......................................................................... 6

1.3 ALCANCE ................................................................................................. 7

1.4 JUSTIFICACIN ....................................................................................... 7

CAPITULO II .......................................................................................................... 8

2 EVOLUCIN DEL SECTOR ELCTRICO Y DESCRIPCIN DE LOS

PROYECTOS DE EFICIENCIA ENERGTICA APLICADOS EN EL ECUADOR . 8

2.1 Evolucin de los principales indicadores del sector elctrico y usos finales

de la energa elctrica ............................................................................... 8

2.1.1 Evolucin y situacin actual de la oferta ................................................ 8

2.1.2 Evolucin y situacin actual de la demanda ......................................... 13

2.1.3 Evolucin y situacin actual de la tarifa, precio medio y facturacin .... 16

2.1.4 Caracterizacin de la carga .................................................................. 19

2.2 Caractersticas de las cargas .................................................................. 26

VIII

2.2.1 Trminos generales ........................................................................... 26

2.2.2 Trminos afines al proyecto ............................................................... 28

2.3 Proyectos de eficiencia energtica ......................................................... 35

2.3.1 Sustitucin de focos incandescentes por focos ahorradores ............. 37

2.3.2 Sustitucin de luminarias de vapor de mercurio por luminarias de

vapor de sodio ................................................................................... 41

2.3.3 Sustitucin de cocinas a gas por cocinas elctricas de induccin en

zonas fronterizas ............................................................................... 45

2.3.4 Sustitucin de refrigeradores ............................................................. 49

2.3.5 Duchas elctricas y sistemas de energa solar trmica ..................... 56

2.3.6 Otros proyectos de eficiencia energtica ........................................... 60

2.4 Gases de Efecto Invernadero (GEI) ........................................................ 61

2.4.1 Principales gases de efecto invernadero en la industria de produccin

energtica .......................................................................................... 63

2.4.2 Cambio climtico ............................................................................... 64

2.5 Mtodos de pronstico de demanda elctrica......................................... 65

2.5.1 Clasificacin de los mtodos de pronstico ....................................... 65

2.5.2 Perodos de estudio ........................................................................... 69

CAPTULO III ....................................................................................................... 72

3 DESCRIPCIN DEL MTODO DE PROYECCIN DE LA DEMANDA

ELCTRICA Y ESTUDIO DE LA CURVA DE CARGA ....................................... 72

3.1 Factores que afectan a la curva de carga diaria ..................................... 72

3.1.1 Condiciones meteorolgicas .............................................................. 72

3.1.2 Calendario ........................................................................................ 72

3.1.3 Variables econmicas........................................................................ 75

3.1.4 Factores no predecibles .................................................................... 75

3.1.5 Principales factores que afectaron a la demanda elctrica del Ecuador

en el perodo de estudio .................................................................... 76

3.2 Proyeccin de la demanda elctrica ....................................................... 78

3.2.1 Anlisis de la curva de carga diaria ................................................... 78

3.2.2 Proyeccin de la curva de carga diaria por medio del crecimiento

tendencial de cada mes ..................................................................... 90

IX

3.2.3 Proyeccin de la curva de carga diaria por medio de su evolucin

anual y tendencia mensual ................................................................ 96

3.2.4 Proyeccin de las curvas de carga diaria en el perodo 2008 2011.

........................................................................................................ 103

3.3 Compilacin de datos para el anlisis de los proyectos de eficiencia

energtica ............................................................................................. 110

3.3.1 Principales caractersticas de los proyectos ejecutados .................. 110

3.3.2 Compilacin de datos requeridos para el anlisis de los proyectos de

eficiencia energtica ........................................................................ 121

CAPTULO IV ..................................................................................................... 143

4 DESARROLLO DE LA HERRAMIENTA INFORMTICA .................... 143

4.1 Descripcin de los programas base ...................................................... 143

4.1.1 Microsoft Excel ................................................................................ 143

4.1.2 Macros ............................................................................................. 144

4.1.3 Microsoft Visual Basic...................................................................... 145

4.2 Desarrollo del software ......................................................................... 145

4.2.1 Procesamiento de la base de datos ................................................ 147

4.2.2 Proyeccin de la curva de carga ..................................................... 148

4.3 Anlisis de la influencia de los proyectos de eficiencia energtica en la

curva de carga ...................................................................................... 149

4.3.1 Editar datos de los proyectos de eficiencia energtica .................... 150

4.3.2 Procesamiento de la informacin para el anlisis de los proyectos de

eficiencia energtica ........................................................................ 151

4.3.3 Resultados de las curvas de carga proyectadas considerando

proyectos de eficiencia energtica .................................................. 152

4.4 Descripcin de las herramientas utilizadas para la creacin del programa

informtico. ........................................................................................... 153

4.4.1 Herramientas de la ficha Programador ........................................... 153

4.4.2 Microsoft Visual Basic...................................................................... 153

4.4.3 Cuadro de herramientas y Controles ActiveX ................................. 155

4.4.4 Variables .......................................................................................... 156

4.4.5 Estructuras ..................................................................................... 156

4.4.6 Comandos ....................................................................................... 157

X

CAPTULO V ...................................................................................................... 158

5 RESULTADOS OBTENIDOS ............................................................... 158

5.1 Datos histricos y obtencin de las curvas de carga diarias promedio para

cada mes (2000 - 2007) ........................................................................ 158

5.2 Proyeccin de la curva de carga diaria (2008 - 2012) ........................... 163

5.2.1 Curvas de carga diaria y error de proyeccin .................................. 163

5.2.2 Caractersticas de la curva de carga diaria proyectada ................... 169

5.3 Proyeccin de las curvas de carga diarias considerando el ingreso de los

proyectos de eficiencia energtica (2008 - 2012) ................................. 172

5.4.1 Variacin en la evolucin de las Curvas de carga diaria. ................... 172

5.4.1 Curva de carga resultante, error y validacin del anlisis de los


5.4.2 Caractersticas de la curva de carga diaria proyectada considerando los


5.4 Incidencia de los proyectos de eficiencia energtica ............................ 187

5.3.1 Sustitucin de focos incandescentes por ahorradores ....................... 188

5.3.2 Sustitucin de luminarias de mercurio por luminarias de sodio .......... 194

5.3.3 Sustitucin de cocinas de gas por cocinas de induccin .................... 199

5.3.4 Sustitucin de refrigeradores ineficientes por eficientes .................... 204

5.3.5 Resultados mensuales de la incidencia de los Proyectos de eficiencia

energtica ........................................................................................ 207

5.3.6 Resultados anuales de la incidencia de los proyectos de eficiencia

energtica ........................................................................................ 211

CAPTULO VI ..................................................................................................... 216

6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................. 216

6.1 Conclusiones ............................................................................................ 216

6.2 Recomendaciones .................................................................................... 219

FUENTES BIBLIOGRFICAS ........................................................................... 221

ANEXOS ............................................................................................................ 227

ANEXO A ........................................................................................................... 228

A.1 Evolucin de la demanda elctrica en el Ecuador .................................... 228

A.2 Caracterizacin de la carga ...................................................................... 231

A.3 Principios tericos de estadstica ............................................................. 235

XI

ANEXO B ........................................................................................................... 243

B.1 Proyecto de sustitucin de luminarias de vapor de mercurio por luminarias

de vapor de sodio ................................................................................. 243

B.2 Proyecto de sustitucin de refrigeradores ................................................ 244

B.3 Proyecto de uso de energa solar trmica y duchas elctricas ................. 246

ANEXO C ........................................................................................................... 247

C.1 Gases de efecto invernadero ................................................................... 247

C.2 Rendimiento de las unidades trmicas..................................................... 248

ANEXO D ........................................................................................................... 249

D.1 Anlisis de la curva de carga diaria .......................................................... 249

D.2 Proyeccin de la curva de carga diaria por mes ...................................... 254

D.3 Proyeccin de la curva de carga diaria por aos ..................................... 256

D.4 Proyeccin de la curva de carga diaria por mes y aos (Junio 2008-

2011).. ............................................................................................... 259

ANEXO E ........................................................................................................... 260

E.1 Coeficiente de vida til ............................................................................. 260

E.2 Factores de variacin horaria para diferentes tipos de cargas ................. 261

E.3 Factores de variacin horaria y factores de coincidencia horaria para los

diferentes proyectos de eficiencia energtica ....................................... 263

ANEXO F............................................................................................................ 269

F.1 Error en las curvas de carga diaria proyectadas por mes y aos ............. 269

F.2 Error en las curvas de carga diarias proyectadas por aos considerando el

ingreso de los proyectos de eficiencia energtica ................................. 271

ANEXO G ........................................................................................................... 276

G.1 Manual de Usuario ................................................................................... 276

XII

NDICE DE TABLAS

Tabla 1.1 Potencia efectiva y produccin de energa a nivel nacional para servicio

pblico 1999 y 2011. ............................................................................. 2

Tabla 1.2 Principales indicadores elctricos a nivel nacional 1999 y 2011. ........... 4

Tabla 2.1 Nmero de clientes regulados promedio a nivel nacional con servicio de

energa elctrica. ................................................................................. 13

Tabla 2.2 Evolucin de la tarifa nacional promedio. ............................................. 17

Tabla 2.3 Usos finales de la energa elctrica para los sectores, residencial,

comercial e industrial textil, Ecuador 1993. ......................................... 20

Tabla 2.4 Participacin de los usos finales en el consumo y demanda a nivel pas

1993. ................................................................................................... 21

Tabla 2.5 Principales indicadores elctricos por reas de concesin. ................. 23

Tabla 2.6 Caractersticas de las lmparas incandescentes y ahorrador. ............. 40

Tabla 2.7 Facturacin total del alumbrado pblico a clientes finales. .................. 42

Tabla 2.8 Luminarias del Sector Elctrico Ecuatoriano segn el tipo. ................. 42

Tabla 2.9 Distribucin de refrigeradores por rea de concesin .......................... 54

Tabla 3.1 Coeficiente de no correlacin entre las curvas de carga proyectadas y

las medias muestrales para Enero y Junio. ......................................... 94


las medias muestrales de los meses Enero y Junio. ......................... 101


las medias muestrales de los meses Enero y Junio .......................... 110

Tabla 3.4 Datos generales del PEE Focos Ahorradores Fase I (Etapa I) .......... 123

Tabla 3.5 Datos generales del PEE Focos Ahorradores Fase I (Etapa II) ......... 123

Tabla 3.6 Datos generales del PEE Focos Ahorradores Fase II (Etapa I) ......... 123

Tabla 3.7 Datos generales del PEE Focos Ahorradores Fase II (Etapa II) ........ 123

Tabla 3.8 ndice de penetracin para cada fase del PEE Focos Ahorradores ... 124

Tabla 3.9 Factor de coincidencia mxima para PEE Focos Ahorradores. ......... 130

Tabla 3.10 Datos generales del PEE Luminarias Na (Etapa I). ......................... 132

Tabla 3.11 Datos generales del PEE Luminarias Na (Etapa II) ......................... 132

Tabla 3.12 ndice de penetracin para el PEE Luminarias de Sodio. ................ 133

Tabla 3.13 Datos generales del PEE Cocinas de Induccin .............................. 135

XIII

Tabla 3.14 ndice de penetracin para el PEE Cocinas de Induccin ................ 135

Tabla 3.15 Datos generales del PEE Sustitucin de Refrigeradores. ................ 139

Tabla 3.16 ndice de penetracin para el PEE Sustitucin de refrigeradoras .... 139

Tabla 5.1 Variacin de energa producida por los PEE. .................................... 212

Tabla 5.2 Variacin en la facturacin producida por los PEE. ........................... 212

Tabla 5.3 Variacin en las emisiones de CO2 producida por los PEE. .............. 212

Tabla 5.4 Variacin de energa producida por la penetracin. ........................... 213

Tabla 5.5 Variacin en la facturacin producida por la penetracin. .................. 213

Tabla 5.6 Variacin en las emisiones de CO2 producida por la penetracin. ..... 213

Tabla 5.7 Resultados totales producidos por los proyectos de eficiencia

energtica y sus ndices de penetracin en el perodo (2008 - 2020) 215

Tabla A.1 Potencia efectiva nacional para servicio pblico. .............................. 228

Tabla A.2 Produccin anual de energa elctrica a nivel nacional por tipo de

fuente y tipo de central. ..................................................................... 228

Tabla A.3 Energa elctrica entregada a clientes por tipo de consumidor. ........ 229

Tabla A.4 Prdidas tcnicas y no tcnicas de energa elctrica. ....................... 229

Tabla A.5 Facturacin anual de la energa por tipo de consumidor. .................. 230

Tabla A.6 Precio medio anual del servicio elctrico por tipo de consumidor. .... 230

Tabla A.7 (a) Nmero de clientes, (b) Energa consumida (c) Facturacin, segn

el sector y rea de concesin de las empresas elctricas 2010. .... 233

Tabla A.8 Distribucin por estratos del consumo residencial de energa elctrica a

nivel nacional 2010. ........................................................................ 235

Tabla A.9 Distribucin por estratos del consumo comercial de energa elctrica a

nivel nacional 2010. ........................................................................ 235

Tabla A.10 Coeficientes de correlacin y factor de estimacin.......................... 240

Tabla B.1 Caractersticas de uso y eficiencia de los sistemas de iluminacin. .. 243

Tabla B.2 Equivalencias de lmparas convencionales con lmparas de Vapor de

Sodio de Alta Presin. ....................................................................... 244

Tabla B.3 Cronograma para sustitucin de 330 mil refrigeradores .................... 244

Tabla B.4 Distribucin de refrigeradores por empresa elctrica y estratos. ....... 245

Tabla B.5 Radiacin solar media en el Ecuador en kWh/(m2*da) ..................... 246

Tabla C.1 Factores de emisin para GEI en las industrias energticas ............. 247

Tabla C.2 Rendimiento de las unidades trmicas en Ecuador........................... 248

XIV

Tabla D.1 Curvas de cargas reales registradas por el CENACE para das

laborables - Junio 2007 ..................................................................... 249

Tabla D.2 Datos depurados de las curvas de carga reales para das laborables -

Junio 2007 ......................................................................................... 250

Tabla D.3 Curvas de carga reales para fines de semana - Junio 2007 ............. 251

Tabla D.4 Evolucin de la curva de carga diaria a travs de los meses (2007). 252

Tabla D.5 Evolucin de la curva de carga diaria a travs de los aos (Junio). .. 253

Tabla D.6 Proyeccin de la demanda horaria por medio de mtodos estadsticos y

su coeficiente de correlacin correspondiente (Enero 1am). .......... 254

Tabla D.7 (a) Proyeccin por mes de las curvas de carga, (b) errores absolutos y

(c) errores relativos - Junio. ............................................................... 255

Tabla D.8 (a) Curvas de carga promedio anual, (b) Error relativo entre la curva

carga mensuales (Junio) y anuales - Datos reales. ........................ 256 Tabla D.9 (a) Proyeccin de las curvas de carga diaria anuales, (b) Errores

absolutos y (c) Errores relativos. ....................................................... 257

Tabla D.10 (a) Proyeccin anual de las curvas de carga diaria, (b) Errores

absolutos y (c) Errores relativos - Junio ............................................ 258

Tabla D.11 (a) Curvas de carga diaria reales, (b) PM y error absoluto y (c) PA y

error absoluto (Junio 2008-2011). .................................................. 259

Tabla E.1 Coeficiente de vida til y tiempo de ejecucin: (a) Distribucin normal y

(b) Coeficiente total acumulado. ........................................................ 260

Tabla E.2 Factor de variacin horaria (Westinghouse). ..................................... 263

Tabla E.3 Factor de coincidencia (Westinghouse). ............................................ 263

Tabla E.4 Factor de variacin horaria. ............................................................... 264

Tabla E.5 Curva de carga diaria. ....................................................................... 264

Tabla E.6 Factor de variacin horaria propuesto para PEE Focos Ahorradores: (a)

Residencial, (b) Comercial y (c) Otros. .............................................. 265

Tabla E.7 Factor de variacin horaria propuesto para los PEE: (a) Luminarias de

sodio, (b) Cocinas de induccin y (c) Refrigeradores. ....................... 266

Tabla E.8 Factor de coincidencia horaria propuesto para PEE Focos Ahorradores:

(a) Residencial, (b) Comercial y (c) Otros. ........................................ 267

Tabla E.9 Factor de coincidencia horaria propuesto para los PEE: (a) Luminarias

de sodio, (b) Cocinas de induccin y (c) Refrigeradores. .................. 268

XV

NDICE DE FIGURAS

Figura 1.1 Potencia efectiva nivel nacional para servicio pblico por tipo de fuente

energtica 1999 y 2011. ...................................................................... 2

Figura 1.2 Produccin de energa elctrica a nivel nacional para servicio pblico

por tipo de fuente energtica 1999 y 2011. ......................................... 3

Figura 1.3 Energa elctrica anual entregada a clientes finales segn el tipo de

consumidor 1999 y 2011. .................................................................... 4

Figura 2.1 Potencia efectiva nacional para servicio pblico. ............................... 10

Figura 2.2 Produccin anual de energa elctrica a nivel nacional por tipo de

fuente. ............................................................................................... 11

Figura 2.3 Produccin anual de energa elctrica a nivel nacional por tipo de

central. .............................................................................................. 12

Figura 2.4 Energa elctrica entregada a clientes finales por tipo de consumidor.

.......................................................................................................... 14

Figura 2.5 Prdidas tcnicas y no tcnicas de energa elctrica. ........................ 16

Figura 2.6 Facturacin anual de la energa elctrica por tipo de consumidor. .... 18

Figura 2.7 Precio medio anual del servicio elctrico por tipo de consumidor. ..... 19

Figura 2.8 Participacin de las cargas en la demanda coincidente en horas pico,

INECEL, 1993. .................................................................................. 21

Figura 2.9 Participacin de los usos finales en: (a) consumo de energa elctrica y

(b) demanda elctrica coincidente en horas pico. Ecuador 1993. ..... 22

Figura 2.10 Distribucin por estratos del consumo elctrico residencial a nivel

nacional 2010. ................................................................................ 24

Figura 2.11 Distribucin por estratos del consumo elctrico comercial a nivel

nacional 2010. ................................................................................ 25

Figura 2.12 Distribucin por estratos del consumo elctrico industrial a nivel

nacional 2010. ................................................................................ 25

Figura 2.13 Caractersticas bsicas de la curva de carga ................................... 26

Figura 2.14 Curvas de carga individual y curva de carga total ............................ 29

Figura 2.15 Mximo y mnimo factor de diversidad. ............................................ 31

XVI

Figura 2.16 Curvas de demanda mxima diversificada promedio para diferentes

cargas. .............................................................................................. 34

Figura 2.17 Factor de variacin horaria ............................................................... 35

Figura 2.18 Tipos de bulbo de los focos ahorradores. ......................................... 38

Figura 2.19 Comparacin de las tecnologas eficientes de iluminacin. ............. 44

Figura 2.20 Circuito simplificado del calentamiento por induccin. ..................... 47

Figura 2.21 Cocina de induccin entregado por el MEER. .................................. 49

Figura 2.22 Diagrama del ciclo de refrigeracin. ................................................. 52

Figura 2.23 Funcionamiento de la ducha elctrica convencional. ....................... 58

Figura 2.24 Sistema solar residencial tipo termosifn ......................................... 59

Figura 2.25 Absorcin de la radiacin segn la longitud de onda ....................... 61

Figura 2.26 Diagrama de eficiencia de las centrales de calor y energa elctrica

que utilizan combustibles para la produccin de energa elctrica y/o

calor til. ............................................................................................ 62

Figura 2.27 Diagrama de eficiencia de las centrales de calor y energa elctrica

que utilizan combustibles para la produccin de energa elctrica y/o

calor til. ............................................................................................ 67

Figura 3.1 Curva de carga diaria. ........................................................................ 73

Figura 3.2 Curva de carga diaria: Das Laborables ............................................. 73

Figura 3.3 Curva de carga diaria: Fines de Semana ........................................... 74

Figura 3.4 Curva de carga diaria: Normal y Feriado ............................................ 74

Figura 3.5 Curvas de carga diarias segn cada mes a travs del ao ................ 75

Figura 3.6 Caractersticas de la curva de carga diaria ........................................ 79

Figura 3.7 Coeficiente de correlacin .................................................................. 81

Figura 3.8 Coeficiente de correlacin en la curva de carga ................................. 82

Figura 3.9 Niveles de Demanda Elctrica ........................................................... 83

Figura 3.10 Curvas de carga diaria registradas en Junio 2007 (Laborable) ........ 84

Figura 3.11 Error relativo de las curvas de carga respecto a su media muestral. 84

Figura 3.12 Coeficiente de no correlacin para cada curva de carga de un mes

respecto a la curva de carga media. ................................................. 84

Figura 3.13 Curvas de carga diaria corregidas .................................................... 85

Figura 3.14 Error relativo de las curvas de carga corregidas respecto a su media

muestral............................................................................................. 86

XVII

Figura 3.15 Coeficiente de no correlacin para cada curva de carga de un mes

respecto a la curva de carga media. ................................................. 86

Figura 3.16 Muestras finales de las curvas de carga diaria Junio 2007 ........... 87

Figura 3.17 Evolucin de la curva de carga diaria a travs de los meses para los

aos 2006 y 2007 .............................................................................. 88

Figura 3.18 Evolucin de la curva de carga a travs de los aos para los meses

Enero y Junio .................................................................................... 89

Figura 3.19 Evolucin de la demanda horaria de la curva de carga a travs de los

aos para los meses Enero y Junio .................................................. 91

Figura 3.20 Evolucin y proyeccin por tendencias de la demanda horaria a

travs de los aos 2002-2008 (Enero, 1 am). ................................... 92

Figura 3.21 Evolucin y proyeccin por tendencias de la demanda horaria a

travs de los aos 2002-2020 (Enero, 1 am). ................................... 92

Figura 3.22 Curvas de carga proyectadas por mes, para Enero y Junio. ............ 94

Figura 3.23 Error absoluto y relativo de las curvas de carga proyectadas para

Enero y Junio. ................................................................................... 95

Figura 3.24 Error relativo de las curvas de carga reales con la proyectada para

los meses Enero y Junio del 2007 ..................................................... 96

Figura 3.25 Evolucin de la curva de carga diaria promedio anual ..................... 97

Figura 3.26 Evolucin de la demanda horaria de la curva de carga diaria

promedio anual .................................................................................. 97

Figura 3.27 Error relativo entre las curvas de carga mensuales con las curvas de

carga anuales para los meses de Enero y Junio. .............................. 98

Figura 3.28 Error relativo promedio para los meses de Enero y Junio. ............... 99

Figura 3.29 Curvas de carga diaria anual proyectadas ....................................... 99

Figura 3.30 Error absoluto y relativo de las curvas de carga anuales proyectadas

........................................................................................................ 100

Figura 3.31 Curvas de carga proyectadas para los meses Enero y Junio ......... 100

Figura 3.32 Error absoluto y relativo de la curva de carga proyectada para Enero

y Junio. ............................................................................................ 101

Figura 3.33 Error relativo y absoluto de las curvas de carga reales registradas

respecto a la proyectada para los meses Enero y Junio. ................ 102

Figura 3.34 Curvas de carga diaria media mensuales para Junio (2007-2011). 103

XVIII

Figura 3.35 Curvas de carga reales y proyectadas por mes (PM) para Enero y

Junio en el perodo 2008-2011 ........................................................ 106

Figura 3.36 Curvas de carga reales y proyectadas por ao (PA) para Enero y

Junio en el perodo 2008-2011 ........................................................ 107

Figura 3.37 Error absoluto entre las curvas de carga reales y proyectadas para

Enero y Junio en el perodo 2008-2011. ......................................... 108

Figura 3.38 Error relativo entre las curvas de carga reales y proyectadas para

Enero y Junio en el perodo 2008-2011. ......................................... 109

Figura 3.39 Funcin de densidad de la distribucin normal para el clculo del

coeficiente de vida til. .................................................................... 112

Figura 3.40 Coeficiente de vida til individual y total para los artefactos

considerando el tiempo de ejecucin. ............................................. 113

Figura 3.41 Curva standard para el ndice de penetracin entre 1 al 98% durante

los aos 1 al 10. .............................................................................. 115

Figura 3.42 Factor de variacin horaria para varias cargas. ............................. 117

Figura 3.43 Factores de coincidencia horarias. ................................................. 119

Figura 3.44 Factor de variacin horaria para iluminacin y miscelneos, y

propuesta para el PEE Focos Ahorradores Sector residencial. .... 125 Figura 3.45 Factor de variacin horaria propuesta para el PEE Focos Ahorradores

dirigida al sector residencial y Curvas de carga. ............................. 126

Figura 3.46 Factor de variacin horaria propuesta para el PEE Focos Ahorradores

dirigida al sector comercial y Curvas de carga diarias. ................... 127

Figura 3.47 Factor de variacin horaria propuesta para el PEE Focos Ahorradores

dirigida al sector otros y Curvas de carga diarias. ........................... 129

Figura 3.48 Factores de coincidencia horaria para el anlisis del PEE Focos

Ahorradores: (a) sector residencial, (b) sector comercial y (d) sector

otros. ............................................................................................... 131

Figura 3.49 Factor de variacin horaria propuesta para el PEE Luminarias de

Sodio dirigida al sector alumbrado pblico y Curvas de carga. ....... 134

Figura 3.50 Factor de coincidencia horaria para el PEE Luminarias de Sodio

dirigida al sector alumbrado pblico. ............................................... 134

Figura 3.51 Factor de variacin horaria para el PEE Cocinas de Induccin

(Residencial). .................................................................................. 136

XIX

Figura 3.52 Factor de variacin horaria propuesta para el PEE Cocinas de

Induccin dirigida al sector residencial y Curvas de carga. ............. 137

Figura 3.53 Factor de coincidencia horaria para el PEE Cocinas de Induccin

dirigida al sector residencial. ........................................................... 138

Figura 3.54 Factor de variacin horaria para el PEE Sustitucin de refrigeradores.

........................................................................................................ 140

Figura 3.55 Factor de variacin horaria propuesta para el PEE Sustitucin de

refrigeradores dirigida al sector residencial y Curvas de cargas. .... 141

Figura 3.56 Factor de coincidencia horaria para el PEE Sustitucin de

refrigeradores dirigida al sector residencial. .................................... 142

Figura 4.1 Estructura de la herramienta informtica IPEECC. ........................ 146 Figura 4.2 Herramientas utilizadas de la ficha Programador. .......................... 153 Figura 4.3 Ventana Microsoft Visual Basic ........................................................ 154

Figura 4.4 Cuadro de Herramientas y Controles ActiveX .................................. 156

Figura 5.1 Evolucin de las curvas de carga mensuales promedio a travs de los

aos (2000-2007) ............................................................................ 159

Figura 5.2 Evolucin de las curvas de carga mensuales y sus respectivas

proyecciones (2007-2012) ............................................................... 165

Figura 5.3 Variacin de las principales caractersticas de las curvas de carga

diaria reales y proyectadas (2007-2012) ......................................... 170

Figura 5.4 Curvas de carga reales y proyecciones afectadas por los proyectos de

eficiencia. ........................................................................................ 173

Figura 5.5 Resultado del ingreso de proyectos de eficiencia energtica y errores

de pronstico . ................................................................................. 177

Figura 5.6 Comparacin entre el pronosticado y los valores mximos y mnimos

registrados . ..................................................................................... 181

Figura 5.7 Curvas de carga reales y proyecciones afectadas por los proyectos de

eficiencia. ........................................................................................ 185

Figura 5.8 PEE Focos Ahorradores: Coeficiente de vida e ndice de penetracin

........................................................................................................ 188

Figura 5.9 PEE Focos Ahorradores: Variacin de carga ................................... 190

Figura 5.10 PEE Focos Ahorradores: Variacin de demanda elctrica. ............ 191

Figura 5.11 PEE Focos Ahorradores: Variacin de energa consumida. ........... 192

XX

Figura 5.12 PEE Focos Ahorradores: Variacin en la facturacin ..................... 193

Figura 5.13 PEE Focos Ahorradores: Variacin de emisin de CO2. ................ 193

Figura 5.14 PEE Luminarias de sodio: Coeficiente de vida e ndice de

penetracin. ..................................................................................... 194

Figura 5.15 PEE Luminarias de sodio: Variacin de la demanda elctrica. ...... 196

Figura 5.16 PEE Luminarias de sodio: Variacin de energa consumida. ......... 197

Figura 5.17 PEE Luminarias de sodio: Variacin en la facturacin ................... 198

Figura 5.18 PEE Luminarias de sodio: Variacin de emisin de CO2. .............. 198

Figura 5.19 PEE Cocinas de Induccin: Coeficiente de vida e ndice de

Penetracin. .................................................................................... 199

Figura 5.20 PEE Cocinas de Induccin: Variacin de carga. ............................ 201

Figura 5.21 PEE Cocinas de Induccin: Variacin de la demanda elctrica. .... 201

Figura 5.22 PEE Cocinas de Induccin: Variacin de energa consumida. ....... 202

Figura 5.23 PEE Cocinas de Induccin: Variacin en la facturacin. ................ 202

Figura 5.24 PEE Cocinas de Induccin: Variacin de emisin de CO2 ............. 203

Figura 5.25 PEE Refrigeradores: Coeficiente de vida e ndice de penetracin. 204

Figura 5.26 PEE Refrigeradores: Variacin de demanda elctrica .................... 205

Figura 5.27 PEE Refrigeradores: Variacin de energa consumida. ................. 205

Figura 5.28 PEE Refrigeradores: Variacin en la facturacin............................ 206

Figura 5.29 PEE Refrigeradores: Variacin de emisin de CO2. ....................... 206

Figura 5.30 PEE: Reduccin de energa consumida. ........................................ 208

Figura 5.31 PEE: Aumento de energa consumida. ........................................... 208

Figura 5.32 PEE: Variacin total de la energa consumida. .............................. 209

Figura 5.33 PEE: Variacin total en la facturacin de la energa consumida. ... 209

Figura 5.34 PEE: Variacin total en las emisiones de CO2 ............................... 210

Figura 5.35 PEE: Variacin en la demanda mxima (19:30 horas) de la curva de

carga. .............................................................................................. 210

Figura A.1 Curva de carga residencial para diferentes estratos (Cuenca) . ...... 231

Figura A.2 Curva de carga residencial y comercial para diferentes estratos

(Cuenca) ......................................................................................... 232

Figura A.3 Curva de carga comercial para diferentes estratos (Cuenca) . ........ 232

XXI

Figura A.4 Distribucin porcentual de (a) Nmero de clientes, (b) Energa

elctrica consumida y (c) Facturacin, segn el rea de concesin de

las empresas elctricas 2010. ...................................................... 234

Figura A.5 Coeficientes de correlacin segn el ajuste. .................................... 240

Figura A.6 Distribucin de probabilidad alrededor de la media en una distribucin

N(,). ............................................................................................. 241

Figura B.1 ndice del costo de operacin unitario para un mismo nivel de

iluminacin ...................................................................................... 243

Figura B.2 Pasos a seguir para realizar la sustitucin del refrigerador. ............ 245

Figura B.3 Histograma de los consumos de refrigeradores - congeladores segn

la edad ............................................................................................ 246

Figura E.1 Factores de variacin horaria determinado para el invierno en Nueva

Zelanda . ......................................................................................... 261

Figura E.2 Curva de carga horaria media para refrigeradores 100 viviendas - Francia (a) Segn la estacin y (b) Todas las estaciones . ............ 262

Figura E.3 Curva de carga horaria para iluminacin 50 viviendas - Francia . . 262 Figura F.1 Errores absolutos de las proyecciones por mes y aos de la curva de

carga (2007-2012) ........................................................................... 269

Figura F.2 Errores absolutos de las proyecciones con PEE respecto de la curva

de carga real (2008-2012) ............................................................... 271

Figura G.1 Inicio del Programa: Ventana de Bienvenida ................................... 277

Figura G.2 Ventana de actualizacin, procesamiento y representacin de la curva

de carga diaria a travs de los aos. ............................................... 278

Figura G.3 Ventana de depuracin de la base de datos de la curva de carga. . 278

Figura G.4 Proyeccin de la curva de carga diaria. ........................................... 280

Figura G.5 Proyeccin de la curva de carga diaria. ........................................... 281

Figura G.6 Comparacin de las proyecciones con los datos reales (a) curva diaria

(b) curva anual. ............................................................................... 281

Figura G.7 Datos de la proyeccin de curva de carga. ...................................... 282

Figura G.8 Ventana principal para el anlisis de los proyectos de eficiencia

energtica........................................................................................ 283

Figura G.9 Editor de proyectos de eficiencia energtica. .................................. 283

Figura G.10 Factor de Coincidencia. ................................................................. 285

XXII

Figura G.11 Resultados de un anlisis simple................................................... 286

Figura G.12 Resultados de un anlisis completo (A). ........................................ 286

Figura G.13 Resultados de un anlisis completo (B). ........................................ 287

XXIII

RESUMEN

Mediante una breve revisin de la situacin energtica actual del pas y uso

racional de la energa se confirma la necesidad del presente proyecto, el cual

analiza la incidencia del ingreso de los proyectos de eficiencia energtica a gran

escala en la curva de carga diaria a travs de los meses y aos. Para ello se

realiza la proyeccin de la curva de carga y luego la influencia de los proyectos en

la misma.

La proyeccin a largo plazo de la curva de carga se basa en los datos histricos

registrados y se proponen dos metodologas, las mismas que utilizan mtodos

estadsticos. Inicialmente se obtienen curvas de carga diarias medias que

representan a cada mes (2000-2007). El primer mtodo se basa en el crecimiento

de la demanda horaria de las curvas de carga del mismo mes a travs de los

aos, y por tendencias se elige el de mejor ajuste, as hasta formar las curvas de

carga proyectadas del mes. El segundo, al igual que el anterior, proyecta la curva

de carga diaria media anual y por medio de errores relativos registrados en la

base de datos entre la curva de carga diaria mensual y anual se obtienen las

curvas proyectadas del mes.

Con base en la mejor proyeccin de la curva de carga encontrada, se analiza la

afectacin de los diferentes proyectos de eficiencia energtica en el perodo 2008-

2012. Para ello se describen las caractersticas de la curva de carga, se realiza un

estudio de cada proyecto ejecutado en el Ecuador y en base al comportamiento

de la carga segn el uso final se estima la variacin de demanda que pudo haber

causado cada proyecto en la curva de carga.

El software llamado IPEECC fue desarrollado en Macros de Microsoft Excel con el fin de automatizar los clculos tanto para la proyeccin de la curva de carga

como para el anlisis de los proyectos de eficiencia energtica.

Finalmente, los resultados obtenidos muestran una posibilidad del impacto que

tuvo y tendr el ingreso de los proyectos de eficiencia energtica en la demanda

elctrica nacional.

XXIV

PRESENTACIN

El presente proyecto se realiza debido a que en el ao 2008 se da inicio a una

serie de proyectos de eficiencia energtica a gran escala, con el objetivo principal

de reducir la demanda en horas pico y as cubrir la demanda. El presente

proyecto de investigacin estudia el impacto que pudo causar la introduccin de

los proyectos de eficiencia energtica en la demanda elctrica.

El captulo I describe rpidamente la situacin actual del parque generador y la

demanda elctrica, se cita la necesidad de la implementacin de proyectos de

eficiencia energtica en cuanto a optimizar la energa y compromiso con el medio

ambiente.

El captulo II analiza la evolucin de los principales indicadores del sector elctrico

y la caracterizacin de la carga, se describen las caractersticas e influencia que

posee la carga en la demanda diaria. Adems se incluye un estudio de los

proyectos de eficiencia energtica ejecutados.

El captulo III describe la metodologa para la proyeccin de la curva de carga

diaria y puntualiza la informacin esencial de cada uno de los proyectos de

eficiencia energtica para su anlisis.

El captulo IV describe la estructura, desarrollo y funcionamiento de la herramienta

informtica, tanto la parte de proyeccin as como la del anlisis de los proyectos

de eficiencia energtica.

El captulo V incluye los resultados obtenidos en cuanto a la proyeccin de las

curvas de carga por ambos mtodos, las nuevas proyecciones al introducir los

proyectos de eficiencia energtica y las variaciones en cuanto a energa,

facturacin, emisiones CO2 que habra causado cada proyecto.

El captulo VI resalta los criterios expuestos, las dificultades producidas al

momento de realizar el presente proyecto de investigacin y sobre todo los

resultados obtenidos.

XXV

GLOSARIO DE TRMINOS

AD&UREE Administracin de la Demanda y Uso Racional de la

Energa Elctrica

BASIC Beginners All-Purpose Symbolic Instruction Code

BID Banco Interamericano de Desarrollo

CCD Curva de carga diaria

CEFEN Comit de Eficiencia Energtica

CELEC Corporacin Elctrica del Ecuador E.P.

CENACE Centro Nacional de Control de Energa

CNEL Corporacin Nacional de Electricidad

CONELEC Consejo Nacional de Electricidad

DNEE Direccin Nacional de Eficiencia Energtica

EEQ Empresa Elctrica de Quito

ELECGALAPAGOS S.A. Elctrica de Galpagos

EMELNORTE Empresa Elctrica del Norte

GEI Gases de Efecto Invernadero

GIS Sistema de Informacin Geogrfico

GLP Gas Licuado de Petrleo

GN Gas Natural

GUI Editor de Interfaces Grficas

GWP Global Warming Potential

IDE Entorno de Desarrollo Integrado

INECEL Instituto Ecuatoriano de Electrificacin

IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change

LED Diodos Emisores de Luz

MCI Motor de Combustin Interna

MEER Ministerio de Electricidad y Energa Renovable

MIDUVI Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda

NEMA Asociacin Nacional de Fabricantes Elctricos

Norteamericanos

OLADE Organizacin Latinoamericana de Energa

OMS Organizacin Mundial de la Salud

XXVI

PA Proyeccin por Aos

PAES Plan de Accin de Energa Sostenido

PEE Proyecto de Eficiencia Energtica

PIB Producto Interno Bruto

PM Proyeccin por Mes

PME Plan Maestro de Electrificacin

RTE Reglamento Tcnico Ecuatoriano

SEP Sistema Elctrico de Potencia

SEREE Subsecretaria de Energa Renovable y Eficiencia

Energtica

SNI Sistema Nacional Interconectado

TRANSELECTRIC Compaa Nacional de Transmisin de Elctrica E.P.

VBA Visual Basic for Applications

1

CAPTULO I

1.1 INTRODUCCIN

Hoy en da a nivel mundial hay un derroche de energa por el cual el medio

ambiente se ve afectado, situaciones como el calentamiento global ponen en

peligro nuestro futuro y en claro muestra ineficiencia en cuanto al

aprovechamiento de la energa.

Con el crecimiento de la demanda elctrica, es necesario la bsqueda de

soluciones para satisfacerla, ya sea a nivel de generacin como aprovechamiento

de recursos renovables, en transmisin con la elevacin de voltaje y distribucin

con el fin de disminuir las prdidas de energa elctrica de tal manera obtener una

mxima eficiencia.

Actualmente en el mundo, la introduccin de grandes proyectos energticos con

el fin de proteger el medio ambiente y un eficaz aprovechamiento de energa, son

parte de la solucin al tratar de cubrir la demanda energtica. En nuestro pas los

proyectos de eficiencia energtica puestos en marcha y los prximos a

desarrollarse, por su magnitud afectaran el crecimiento tendencial de la demanda

elctrica del SNI por lo cual deben ser analizados y estudiados.

El ingreso de dichos proyectos trastocar las proyecciones de la demanda

elctrica a futuro realizadas hasta hoy, por ello la necesidad de tener un

comportamiento tendencial de la demanda. Proyectos como: Campaa de focos

ahorradores, Auditoras energticas, Cocinas de induccin, Sustitucin de

refrigeradoras, Autos elctricos, etc. claramente producirn una variacin positiva

o negativa en el crecimiento de la demanda elctrica en nuestro pas.

El anlisis de los proyectos de eficiencia energtica en la curva de carga mostrara

las posibles variaciones de demanda y con ello los diversos beneficios que se

habran obtenido y se habrn de obtener.

2

1.1.1 GENERACIN ELCTRICA

A travs de los aos el crecimiento de la generacin elctrica no ha sido acorde al

crecimiento de la demanda elctrica. Pese al crecimiento de la generacin

hidrulica, trmica e introduccin de nuevas tecnologas, ha sido necesaria la

importacin de energa.

Potencia Efectiva (MW) Produccin de Energa (GWh)

Generacin 1999 2011 (%) 1999 2011 (%) Hidrulica 1703 2180 2,1% 7154 10713 3,4%

Solar 0,02 0,05

Elica 2,40 3,5

Turbo-vapor* 64 137

MCI 274 633 7,2% 277 2051 18,2%

Turbo-gas 767 836 0,7% 528 1816 10,9%

Turbo-vapor 473 443 -0,5% 2154 2356 0,8%

Importacin 24 1355 40,1%

Total 3217 4157 2,2% 10136 18433 5,1%

* Se refiere a la energa obtenida de la Biomasa (Bagazo de Caa)

Tabla 1.1 Potencia efectiva y produccin de energa a nivel nacional para servicio pblico 1999 y

2011.

Fuente: Elaboracin del autor en base a informacin publicada en la pgina web del CONELEC,

(www.conelec.gob.ec), Ecuador, 2012 [2].

Figura 1.1 Potencia efectiva nivel nacional para servicio pblico por tipo de fuente energtica 1999

y 2011.



Hidrulica 1703 53%

MCI 274 8%

Turbo-gas 767 24%

Turbo-vapor 473 15%

Potencia efectiva nacional (MW) 1999

Hidrulica 2180 52%

Solar 0,02

0,0005%

Elica 2,40

0,06%

Turbo-vapor*

64 2%

MCI 633 15%

Turbo-gas 836 20%

Turbo-vapor 443 11%

Potencia efectiva nacional (MW) 2011

3

Hoy en da la generacin solar, elica y las centrales trmicas de cogeneracin ya

forman parte del parque generador aunque en mnimas proporciones pero junto a

la generacin hidrulica se les cataloga como fuentes de energas renovables,

pese a esto el crecimiento de las centrales trmicas a travs de los aos se

considera desfavorable desde el punto de vista econmico, energtico y

ambiental, como es el caso de las centrales trmicas de MCI con una tasa de

crecimiento promedio anual de 7,2%.

En cuanto a la produccin de energa, la tasa de crecimiento promedio

acumulativa de la produccin de energa elctrica de las centrales trmicas ha

sido totalmente superiores al de las centrales hidroelctricas de tal manera se

justifica el crecimiento de la tarifa elctrica como se revisa ms adelante. En el

perodo 1999 2011, la participacin de generacin hidroelctrica para servicio

pblico ha disminuido de 71% a 58%, la generacin trmica ha ampliado su

participacin de 29% a 34%, las nuevas tecnlogas como solar, elica y trmicas

de cogeneracin tienen un 0,72% de participacin, por ultimo para cubrir la

demanda las importaciones alcanzan 7%.

Figura 1.2 Produccin de energa elctrica a nivel nacional para servicio pblico por tipo de fuente

energtica 1999 y 2011.



Hidrulica 71%

MCI 3% Turbo-gas

5%

Turbo-vapor 21%

Importacin 0,23%

Produccin de energa (GWh) 1999

Hidrulica 58%

Solar 0,0003%

Elica 0,02% Turbo-

vapor* 0,7%

MCI 11%

Turbo-gas 10%

Turbo-vapor 13%

Importacin 7%

Produccin de energa (GWh) 2011

4

1.1.2 DEMANDA ELCTRICA

El CONELEC por medio de consultas a las empresas distribuidoras recoge

continuamente datos importantes en cuanto a energa entregada, facturacin,

nmero de clientes y sus respectivos precios medios, estos datos son importantes

para distinguir la evolucin de demanda elctrica y por tanto pronosticar su futuro.

Principales indicadores elctricos a nivel nacional

Ao Residencial Comercial Industrial Al. Pblico Otros Total Energa Elctrica (GWh)

1999 2960 1264 2073 593 841 7731

2011 5351 2956 4798 883 1261 15249

p (%) 5,1% 7,3% 7,2% 3,4% 3,4% 5,8%

Facturacin (Miles de Millones USD)

1999 148 47 75 30 33 333

2011 504 231 286 90 78 1190

p (%) 10,7% 14,3% 11,8% 9,5% 7,6% 11,2%

Clientes (Miles)

1999 2033 233 28 32 0,3 2327

2011 3580 400 46 51 0,4 4077

p (%) 4,8% 4,6% 4,1% 3,9% 1,1% 4,8%

Precio Medio (USD/kWh)

1999 5,0 3,7 3,6 5,1 3,9 4,3

2011 9,4 7,8 6,0 10,2 6,2 7,8

p (%) 5,4% 6,5% 4,2% 5,9% 4,0% 5,1%

Tabla 1.2 Principales indicadores elctricos a nivel nacional 1999 y 2011.

Fuente: Elaboracin del autor en base a informacin proporcionada por la Direccin de

Planificacin, CONELEC, Ecuador, 2012 [1].

Figura 1.3 Energa elctrica anual entregada a clientes finales segn el tipo de consumidor 1999 y

2011.



2960

5351

1264

2956 2073

4798

593 883 841 1261

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1999 2011

Energa elctrica anual entregada a clientes finales (GWh)

Residencial Comercial Industrial Al. Pblico Otros

5

En el perodo 1999 - 2011, la tasa de crecimiento acumulativa anual de la energa

elctrica entregada alcanz el 5,8%, siendo los sectores comercial e industrial con

mayor crecimiento. En cuanto al nmero de clientes su tasa de crecimiento

acumulativa anual alcanz el 4,8%, lo que muestra mayor cobertura y desarrollo

del pas. Mientras que el precio medio subi de 4,3 a 7,8 USD/kWh, actualmente

las tarifas ms altas son para los sectores de alumbrado pblico y residencial.

Debido al crecimiento de los indicadores antes mencionados, la facturacin

registra una tasa de crecimiento de 11,2% lo que representa una variacin de 333

a 1 190 millones de dlares.

1.1.3 PROYECTOS DE EFICIENCIA ENERGTICA

El ingreso de proyectos de eficiencia energtica tiene como fin propiciar el ahorro

y uso eficiente de energa elctrica de tal manera contribuir al desarrollo

econmico social y sobre todo a la preservacin del medio ambiente. El trmino

eficiencia energtica se refiere a los cambios que se traducen en la disminucin

de cantidad de energa utilizada para producir una unidad de actividad econmica

o para satisfacer las necesidades energticas manteniendo un determinado nivel

de confort. Cambios tecnolgicos y comportamiento de la poblacin son bases

fundamentales para mantener niveles equivalentes o mejores de bienestar y

productividad, lo cual conllevara un impacto sobre el desarrollo del parque

generador, consumos de combustible, emisiones de gases de efecto invernadero

entre otros [3].

OLADE en el 2008 cit que los pases europeos haban obtenido una reduccin

sostenida del 0,9% anual de la intensidad energtica desde 1990 gracias a su

eficiencia, mientras que en Amrica Latina y el Caribe la reduccin fue de 0,2%

anual ya que pocos pases mantienen programas de eficiencia de largo plazo y la

baja incorporacin de tecnologas eficientes, adems para esta regin se estim

un ahorro de 156 mil millones de dlares en combustibles para el perodo 2003 -

2018 si se ejecutara proyectos nacionales slidos y de largo plazo, como se

aprecia la eficiencia energtica podra ser el recurso ms importante para

asegurar el abastecimiento energtico de un pas [4].

6

Los proyectos de eficiencia energtica son tcnicamente factibles y

econmicamente rentables debido a que la inversin se recupera con base en los

ahorros de su propio consumo elctrico de manera que estos proyectos se

pueden dirigir a todos los tipos de consumidores. Adems, la ejecucin de estos

proyectos tienen como propsito obtener importantes reducciones de consumos

de combustibles fsiles por tanto una disminucin de emisin de gases de efecto

invernadero los cuales afectan la atmsfera y propician el calentamiento global

dando paso al cambio climtico que hoy en da vive nuestro. Es necesaria esta

implementacin para mitigar este fenmeno y no empeorar el dao ecolgico.

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 OBJETIVO GENERAL

Elaborar un programa informtico que permita, por un lado pronosticar la

evolucin tendencial de la demanda y por otro, el comportamiento futuro de la

demanda considerando los proyectos de eficiencia energtica.

1.2.2 OBJETIVOS ESPECFICOS

Recopilar informacin histrica de la demanda elctrica en el Ecuador y de

los programas de eficiencia energtica que actualmente se estn aplicando

y desarrollando.

Investigar y aplicar un modelo apropiado de pronstico de demanda

elctrica de largo plazo con el cual se realizarn las respectivas

proyecciones.

Analizar el comportamiento de la demanda debido al ingreso de proyectos

de eficiencia energtica.

Crear un programa informtico que permita modelar la curva de demanda

considerando los proyectos de eficiencia energtica y la evolucin

tendencial.

7

1.3 ALCANCE

El presente trabajo se enfocar en la eleccin o bsqueda de un mtodo que

mejor se ajuste a la proyeccin de la demanda elctrica a largo plazo y por medio

de la creacin de un programa informtico se realizar la proyeccin de la curva

de demanda elctrica en el Ecuador tomando en consideracin los datos

histricos otorgados por el Centro Nacional de Control de Energa (CENACE), se

analizar el efecto causado por los proyectos de eficiencia energtica ya

introducidos, adems el programa ser capaz de predecir el comportamiento de

la demanda elctrica debido a los ingresos de proyectos de eficiencia energtica

en los prximos aos, con el fin de conocer el impacto que causa cada uno de

stos en la curva de demanda del Sistema Nacional Interconectado (SNI).

1.4 JUSTIFICACIN

La publicacin de Naciones Unidas y el Consejo Mundial de la Energa, World

Energy Assesment, estima que solamente el 37% de la energa primaria es

convertida en energa til a nivel global, por lo cual los proyectos de eficiencia

energtica son las medidas ms efectivas a corto, mediano y largo plazo para un

mejor aprovechamiento de energa y una considerable reduccin en las emisiones

de gases de efecto invernadero, de tal forma que el ingreso de dichos proyectos

ayudan a proteger el medio ambiente y resultan a ser econmicamente factibles.

Dependiendo de la magnitud, los proyectos de eficiencia energtica producen un

impacto en el crecimiento tendencial de la curva de demanda elctrica del SNI y

trastoca sus proyecciones realizadas hasta hoy, es por ello la necesidad de

conocer los diferentes comportamientos que puede adoptar esta curva.

Cada proyecto de eficiencia energtica afecta a la curva de carga de diferente

forma, por tal motivo la evolucin de dicha curva debe ser analizada y estudiada

minuciosamente mediante un proceso responsable y tcnico.

8

CAPITULO II

2 EVOLUCIN DEL SECTOR ELCTRICO Y

DESCRIPCIN DE LOS PROYECTOS DE EFICIENCIA

ENERGTICA APLICADOS EN EL ECUADOR

2.1 EVOLUCIN DE LOS PRINCIPALES INDICADORES DEL

SECTOR ELCTRICO Y USOS FINALES DE LA ENERGA

ELCTRICA

La energa elctrica es un eje fundamental para el desarrollo de un pas y

mejoramiento de la calidad de vida de sus ciudadanos. Los indicadores del sector

elctrico estn estrechamente ligados y permiten una panormica del avance del

pas, la produccin de energa elctrica, facturacin, tarifa, nmero de clientes,

consumos de combustibles, prdidas tcnicas y comerciales de energa son

algunos de los principales indicadores que se obtienen gracias a la colaboracin

de empresas generadoras, autogeneradoras, transmisora, distribuidoras, grandes

consumidores y a sus entes financiero, tcnico, regulatorios y de control como son

el CENACE, CONELEC entre otros.

2.1.1 EVOLUCIN Y SITUACIN ACTUAL DE LA OFERTA

La energa renovable y no renovable son los tipos de energa que se utilizan para

la produccin de energa elctrica, el parque generador ecuatoriano a travs de

los aos ha implementado nuevas tecnologas para cubrir su demanda elctrica,

entre estas la generacin hidrulica, solar, elica y trmica de cogeneracin son

catalogadas como fuentes de energas limpias o renovables, mientras que la

generacin trmica de MCI, Turbo-gas y Turbo-vapor, mismos que para su

funcionamiento utilizan derivados de petrleo son conocidos como fuentes de

energa no renovable. El pas posee gran riqueza en ambos recursos de energa,

renovable y no renovable, por lo cual si nuestro parque generador mantuviese una

participacin igualitaria para la generacin elctrica nacional sera conveniente,

ms no es as, ya que ambos poseen sus ventajas y desventajas.

9

Los proyectos de generacin elctrica desde fuentes de energa renovable

usualmente necesitan de alta inversin, dependiendo del tipo de generacin varia

el tiempo de ejecucin, el desarrollo tecnolgico y el costo por kWh, generalmente

necesita poco mantenimiento y la recuperacin de su inversin es a largo plazo

pero tiene como fuente de energa, el agua, el viento, el sol y la biomasa los

cuales son amigables con el medio ambiente.

Por otra parte la generacin elctrica desde fuentes no renovables necesitan poco

tiempo de instalacin para su operacin, su inversin es baja y de recuperacin a

mediano plazo, sin embargo tienen como fuente de energa el consumo de

derivados de petrleo tales como crudo, residuo, diesel, fuel ol, nafta entre otros,

son los causantes de la emisin de millones de toneladas de gases de efecto

invernadero cada ao, necesitan mantenimiento continuo por lo que sus costos de

kWh son altos y por ultimo hay que recordar que es un recurso limitado.

Queda claro que los proyectos que recurren a las fuentes renovables son ms

factibles si hay compromiso social y medioambiental.

2.1.1.1 Potencia Elctrica

De una unidad generadora, la potencia nominal es la potencia especificada en la

placa y la potencia mxima obtenida bajo condiciones normales de operacin es

la potencia efectiva. La potencia efectiva para servicio pblico es la potencia

destinada a los usuarios regulados y que hacen uso del Sistema Nacional

Interconectado (SNI).

De la figura 2.1 (ver tabla A.1) se realiza el siguiente anlisis. La tasa de

crecimiento anual para la potencia efectiva de fuentes renovables fue casi nula

entre los aos 1999 - 2005, pero del 2006 al 2011 la tasa fue de 4,6%, como la

generacin solar, elica y trmica de cogeneracin es mnima, esta tasa

prcticamente corresponde a la generacin hidrulica. Se estima que solo el 12%

del recurso hdrico se ha utilizado quedando fuera 22 400 MW por aprovecharse,

hoy en da el gobierno lleva a cabo varios proyectos hidroelctricos en ejecucin.

Cabe mencionar que la generacin solar entro en operacin en el 2005 y la elica

10

en el 2007, ambas ubicadas en las Islas Galpagos y la trmica de cogeneracin

en el 2008 por el Ingenio Azucarero San Carlos en Guayas el cual utiliza biomasa

como combustible [8].

La potencia efectiva de las centrales trmicas de Turbo-Vapor se han mantenido

desde 1999 hasta nuestros das, de forma similar sucede con los centrales

trmicas de Turbo-gas hasta el 2008, cuando su tasa de crecimiento aument en

un 16% debido a la necesidad de cubrir la demanda elctrica en el 2009, mientras

que las centrales trmicas de MCI mantuvo su participacin de potencia efectiva

hasta el 2005 pero a partir de aquel ao creci en un 16,4% en su tasa de

crecimiento promedio anual hasta el 2011. El incremento de potencia

termoelctrica vista desde un punto econmico y ambiental no es conveniente

pero necesario para cubrir la demanda elctrica sobre todo en pocas de estiaje.

Figura 2.1 Potencia efectiva nacional para servicio pblico.



2.1.1.2 Produccin de Energa Elctrica

El parque generador consta de varias centrales o plantas de generacin elctrica,

su potencia efectiva total garantizaran cubrir la demanda elctrica, sin embargo la

falta de inversin en el SEP, pocas de sequa y dems inconvenientes (Fallas en

el SEP) han dado paso a un tercer integrante, el cual es la importacin de energa

desde nuestros pases vecinos como Colombia y Per.

11

La interconexin con Colombia se realiza mediante las lneas de transmisin

Tulcn-Ipiales a 138 kV y Pomasqui-Jamondino a 230 kV, cuya potencia nominal

instalada total se situ en 540 MW y la potencia efectiva en 525 MW, mientras

que con Per a 230 kV por medio de la lnea de transmisin Machala-Zorritos a

con una potencia nominal de 110 MW. La interconexin con Per muy pocas

veces se ha operado a diferencia de la interconexin con Colombia con la cual se

tiene un mercado abierto de compra y venta de energa, lamentablemente desde

su creacin la importacin de energa elctrica ha sido mucho ms alta que la

exportacin.

Figura 2.2 Produccin anual de energa elctrica a nivel nacional por tipo de fuente.



Por medio de la figura 2.2 (ver tabla A.2), se observa que durante el perodo 1999

- 2002 la produccin de energa elctrica por parte de las hidroelctricas era

mayor que las trmicas y la importacin era mnima. Para el perodo 2003 - 2006

la produccin de electricidad por fuentes renovables se mantuvo, la tasa de

crecimiento promedio anual de produccin trmica alcanz el 21,5%, y se dieron

las primeras importaciones de gran valor. Para los aos 2007 y 2008, las

centrales trmicas prcticamente mantuvieron su generacin, mientras que la

potencia efectiva de las fuentes renovables creci 2 000 GWh/ao en promedio,

provocando una notable reduccin a la importacin. Pese al ingreso proyectos de

generacin hidroelctrica en el 2010, como el ingreso de la Central Hidroelctrica

12

Mazar con 183,7 MW, estos se vieron afectado por las grandes sequias por lo

cual fue obligatorio la contratacin de centrales trmicas, 130 MW con la empresa

Energy International, instalados en Quevedo y 75 MW con la empresa APR

Energy LLC, instalados en Santa Elena, aun as se necesit de importacin de

energa [6]. En el 2011 fue posible una mayor produccin de la energa renovable

gracias a un clima favorable y la introduccin de nuevos proyectos.

Para las 206 centrales de generacin registradas el 2010, en el caso de las

generadoras hidroelctricas el cambio climtico se hizo ms notable en los

ltimos tres aos con la falta de precipitaciones y variacin en los meses de

temporadas de lluvia y sequa, de manera que no permita una buena

planificacin, sumado a factores como reparaciones, mantenimientos y dems,

afectan fuertemente la produccin de energa. En cuanto a las centrales trmicas,

el abastecimiento de combustible, fallas, reparacin y perodos de mantenimiento,

dieron como resultado un dficit en la produccin elctrica, un notable ejemplo se

dio con las centrales de Turbo-vapor como se aprecia en la figura 2.3 (ver tabla

A.2)

Figura 2.3 Produccin anual de energa elctrica a nivel nacional por tipo de central.



13

2.1.2 EVOLUCIN Y SITUACIN ACTUAL DE LA DEMANDA

La demanda elctrica a nivel nacional se ve atendida por las empresas

distribuidoras por medio de sus redes de distribucin, por conexiones directas

desde las lneas de transmisin de CELEC-TRANSELECTRIC o por

abastecimiento con generacin propia, segn el tipo de usuario y su demanda.

Actualmente la cobertura del servicio elctrico se da por medio de diez

distribuidoras que integran la Corporacin Nacional de Electricidad (CNEL) y

funcionan como Gerencias Regionales, nueve con denominacin de Empresas

Elctricas y la Unidad de Generacin, Distribucin y Comercializacin de Energa

Elctrica de Guayaquil. Las veinte distribuidoras clasifican a los clientes finales en

dos grandes grupos, los que cuya facturacin de energa se rige por pliego

tarifario establecido por el CONELEC son los Clientes Regulados y los que cuya

facturacin obedece a un trmino de contrato o de libre pactacin son los Clientes

No Regulados. Adems, los clientes finales o abonados son separados en cinco

sectores de consumo: Residencial, Comercial, Industrial, Alumbrado Pblico y

Otros. A finales del 2010, el total de clientes regulados fue de 3 951 935 y 56 no

regulados [6].

2.1.2.1 Nmero de Clientes

Nmero de Clientes Regulados (Miles)

Ao Residencial Comercial Industrial Al. Pblico Otros Total 1999 2033,2 233,1 28,4 0,3 32,2 2327,4

2000 2105,9 241,1 29,6 0,3 33,4 2410,3

2001 2189,2 248,4 31,5 0,3 34,2 2503,7

2002 2287,6 258,6 31,8 0,3 39,2 2617,5

2003 2398,9 274,3 34,8 0,4 37,9 2746,2

2004 2523,8 287,2 36,2 0,4 38,5 2886,0

2005 2642,6 301,5 37,9 0,4 40,3 3022,6

2006 2760,7 314,4 39,2 0,4 42,0 3156,7

2007 2887,4 327,5 40,4 0,5 44,4 3300,3

2008 3042,0 344,7 41,7 0,5 47,1 3476,0

2009 3205,3 359,6 43,0 0,4 46,7 3655,0

2010 3382,3 378,1 44,3 0,3 48,2 3853,2

2011 3579,9 399,8 46,1 0,4 50,9 4077,1

p (%) 4,83% 4,60% 4,11% 1,15% 3,88% 4,78%

Tabla 2.1 Nmero de clientes regulados promedio a nivel nacional con servicio de energa

elctrica.



14

La tabla 2.1 muestra el nmero de clientes regulados y su tasa de crecimiento en

el perodo 2009 - 2011, este indicador tiene relacin con el crecimiento de la

demanda elctrica, as tambin se podra considerar que: el crecimiento del sector

residencial estara ligado al crecimiento de la poblacin, acceso a una vivienda y

un avance en la cobertura del servicio elctrico, en cuanto a los sectores

comercial e Industrial se relacionara con la creacin de nuevos negocios y

empresas, el crecimiento del sector otros mostrara la creacin de nuevos

establecimientos destinados a educacin, salud y entidades pblicas.

2.1.2.2 Demanda Elctrica

Se cree que el crecimiento de la demanda elctrica sirve como un ndice de

desarrollo de una nacin, ya que muestra el crecimiento de produccin y

servicios. La energa entregada a clientes finales segn la tabla A.3, muestra un

crecimiento promedio acumulativo de consumo sostenido de 5,8% en el perodo

1999 - 2011, siendo los aos 2004 y 2011 los de mayor crecimiento anual con

9,2% y 8,3% respectivamente. Los datos obtenidos de la demanda de energa

elctrica a nivel de distribuidoras son importantes para pronosticar su evolucin a

futuro y al sepralos por tipo de consumidor como muestra la figura 2.4, permite

evaluar cada uno de acuerdo a su crecimiento.

Figura 2.4 Energa elctrica entregada a clientes finales por tipo de consumidor.



0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

Energa elctrica anual entregada a clientes finales (GWh)

ResidencialComercialIndustrialAl. PblicoOtros

15

Para el sector residencial en el perodo 2000 - 2011, el crecimiento fue sostenible

con una tasa de crecimiento promedio acumulativo de 6,05%. En cuanto al sector

comercial el crecimiento fue de 10,8% en los 7 aos desde 1999, pero en los

ltimos 5 aos su crecimiento fue de apenas el 2,6%. Por otra parte, el sector

industrial a pesar de no registrar un crecimiento notable en los aos 2007 y 2008

tuvo un crecimiento favorable de 8,4% en el perodo 2001 - 2011. Los sectores de

alumbrado pblico y otros crecieron en un 3,37% y 3,43% respectivamente

durante los 12 aos de anlisis.

En la figura 2.4 (ver tabla A.3) es fcil notar el crecimiento paulatino de la energa

entregada a los diferentes consumidores, lo cual sugiere incrementar la oferta de

generacin para con ello cubrir los posibles requerimiento de energa y potencia a

futuro, as mismo mejorar el sistema de transmisin con la finalidad de evacuar la

energa generada sin dificultad desde los centros de generacin hacia los centros

de consumo reduciendo la prdidas tcnica. El CONELEC en sus publicaciones

realiz proyecciones del consumo facturado, en el PME 2007 - 2016 en el perodo

2006 - 2011 se estim un crecimiento de 7,32% pero solo fue de 5,55%, de igual

manera en el PME 2009 - 2020 en el perodo 2008 - 2011 se estim una tasa de

crecimiento de 9,65% pero solo fue de 6,4%, en ambos casos se consider un

escenario de crecimiento medio [7, 8].

2.1.2.3 Prdidas Tcnicas y No Tcnicas

Las prdidas tcnicas se valoran a travs de las simulaciones de los sistemas de

transmisin y distribucin, a fin de precisar el porcentaje de ellas para cada nivel

de servicio. Mientras que las prdidas no tcnicas resultan de la diferencia entre

las prdidas totales menos las prdidas tcnicas [6].

La figura 2.5 basada en la tabla A.4 muestra que entre los aos 1999 y 2008 las

prdidas comerciales han sido mucho ms grandes con 12,25% que las prdidas

tcnicas que registraban 9,7%, Para el 2009 y 2010 las prdidas tcnicas y no

tcnicas tuvieron una reduccin considerable, 8,83% y 7,91% en promedio

respectivamente.

16

Figura 2.5 Prdidas tcnicas y no tcnicas de energa elctrica.

Fuente: Elaboracin del autor en base al y Resumen de la Estadstica del Sector Elctrico

Ecuatoriano 1999-2009, CONELEC, Ecuador, 2012 y [6].

2.1.3 EVOLUCIN Y SITUACIN ACTUAL DE LA TARIFA, PRECIO MEDIO Y

FACTURACIN

2.1.3.1 Tarifa Elctrica

La tarifa de servicio elctrico es el precio que debe pagar el usuario final por la

energa elctrica que consume para satisfacer sus diferentes y variadas

necesidades. A travs de los aos de acuerdo a las caractersticas de consumo,

se han considerado tres categoras de tarifas: Residencial (Uso domstico y bajo

consumo), General (Comercio, prestacin de servicios e industria) y Alumbrado

pblico (Libre circulacin pblica); y, por nivel de tensin, tres grupos: Alta (>40

kV), Media (600 V 4 kV) y Baja Tensin (< 600 V) [6].

Los pliegos tarifarios se sustentan y fundamentan en informacin de carcter

tcnico y econmico que peridicamente remiten las empresas de distribucin,

empresas de generacin, CELEC-Transelectric y los anlisis micro y

macroeconmico del pas.

Mediante Mandato Constituyente en el 2008 se asign al CONELEC, la

responsabilidad de aprobar nuevos pliegos tarifarios para el usuario final entre los

que se deben citar: (a) Tarifa nica a nivel de pas, (b) eliminacin de los costos

de expansin en generacin, transmisin y distribucin del proceso de clculo

tarifario, (c) la Tarifa Dignidad fijada en 0,04 USD/kWh a usuarios que consumen

0%

5%

10%

15%

20%

25%

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Perdidas de Energa Elctrica

Tcnicas No Tcnicas

17

menos de 110 kWh en la sierra y 130 kWh en la costa, y para el bombeo de agua

en comunidades campesinas [8].

A continuacin se muestra la evolucin de la tarifa media donde:

PRG = Precio Referencial de Generacin.

PRG-E = Componente de Energa.

PRG-P = Componente de Potencia.

TT = Tarifa de Transmisin.

VAD = Valor Agregado de Distribucin.

Tm = Tarifa Media.

Evolucin de la tarifa nacional promedio (USD/kWh)

Perodo PRG PRG - E PRG - P TT VAD Costo final TM Subsidio

Nov.2002-Oct.2003 5,81 4,5 1,31 0,76 3,8 16,18 10,38 5,8

Nov.2003-Mar.2004 4,63 3,55 1,08 0,71 3,82 13,79 9,16 4,63

Abr.2004-Oct.2004 4,17 3,09 1,08 0,71 3,82 12,87 8,69 4,18

Nov.2004-Oct.2005 5,94 4,99 0,96 0,69 4,11 16,69 10,75 5,94

Nov.2005-Oct.2006-Dic.2007 5,7 4,69 1,01 0,66 4,44 16,5 10,8 5,7

Ene.2008-Jul.2008 5,98 4,99 0,99 0,64 3,85 16,45 10,47 5,98

Ago.2008-Dic.2008 4,68 0 0 0,47 3,17 8,32 8,23 0,09

Ene.2009-Dic.2009 4,59 0 0 0,47 3,17 8,23 8,23 0

Ene.2010 4,79 0 0 0,457 3,06 8,307 8,31 -0,003

Tabla 2.2 Evolucin de la tarifa nacional promedio.

Fuente: Elaboracin del autor en base a la Estadstica del Sector Elctrico Ecuatoriano Ao 2010,

CONELEC, Agosto 2011 [6].

2.1.3.2 Facturacin

La facturacin registrada, la variacin de recaudacin y la tasa de crecimiento

anual promedio para cada consumidor se muestra en la tabla A.5 mientras que de

forma grfica se muestra la facturacin en la figura 2.6.

El crecimiento

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