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Evaluación de las posibilidades de utilización de medios de transporte energizados con electricidad. Informe final Econometría S.A., diciembre 14 de 2007

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INTRODUCCIÓN

EL presente documento corresponde al informe final del estudio contratado por la Unidad de Planeación Minero Energética - UPME con Econometría S.A. para estudiar “la viabilidad de las alternativas de medios de transporte eléctrico para el desplazamiento de personas y enseres en áreas urbanas y para la integración de la ciudad región”.

El documento se encuentra entonces compuesto por seis capítulos, igual número de anexos y una síntesis de los resultados obtenidos que se presenta a continuación de la presente introducción resumiendo los resultados obtenidos con la evaluación financiera para las alternativas tecnológicas identificadas como viables para ser desarrolladas en Colombia en el corto o mediano plazo.

El primer capítulo del informe se ocupa de sintetizar las alternativas tecnológicas disponibles, las cuales se desarrollan de manera amplia en el Anexo 1. Los principales impactos identificados por el cambio de los vehículos de motores de combustión interna a vehículos eléctricos se presentan en el segundo capítulo, sintetizando allí los impactos sobre infraestructura, desarrollados en el anexo 2 y 3, y sobre el medio ambiente y la salud, anexo 4.

La evaluación de alternativas se desarrolla en los capítulos 3 y 4, en el primero de ellos se presenta el modelo conceptual utilizado y la herramienta de cálculo desarrollada para su operacionalización y en el segundo los resultados de las simulaciones para las diferentes alternativas identificadas como viables. El anexo 6 se ocupa de presentar detalladamente los datos de entrada y los resultados de esas simulaciones.

Finalmente, se incluye en el anexo 5, una revisión del estado del arte a nivel internacional en relación a este tema, específicamente describiendo los avances hasta ahora alcanzados por el DOE.


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SINTESIS DE LA EVALUACIÓN

Con el fin de enmarcar los alcances del desarrollo del presente estudio, es importante establecer los conceptos sobre los cuales se establecen las acciones probables de implantaciones tecnológicas en el tema del transporte y en general de la movilidad.

En este sentido es conveniente precisar que el transporte de personas y bienes, entendido en este documento como el desplazamiento físico, se desarrolla a través de un conjunto de componentes.

Estructuralmente el transporte se organiza alrededor de MODALIDADES, que se integran en sistemas. En este sentido, un Sistema de Transporte de pasajeros urbanos esta integrado por diferentes modalidades o subsistemas, que son mutuamente complementarios o competitivos, según el carácter del sistema. En general se pueden considerar tres grandes modalidades: Transporte masivo, Transporte colectivo y Transporte individual.

En este marco, intervenir a nivel de una modalidad o subsistema implica intervenir sobre la totalidad del sistema, modificar la estructura de los componentes significa modificar las condiciones operacionales de cada uno de ellos y de esta forma las características físicas de la oferta por modalidad.

A su vez cada modalidad o subsistema, tiene sus propias características físicas y operacionales, a las que se asocian las tecnologías. El transporte masivo, tiene como objetivo atender la demanda de grandes volúmenes de pasajeros, razón por la cual la infraestructura y equipos utilizados responden a una serie de características particulares que se asocian a diversas tecnologías, algunas de las cuales corresponden en su conjunto a una modalidad de transporte, como sucede por ejemplo con sistemas como los trenes ligeros o los metros, que no solo corresponden a tecnologías específicas, sino que son subsistemas integrales, en los cuales la infraestructura y el equipo son mutuamente dependientes. Otros sistemas de transporte masivo, como los BRT (Buses de Transporte Rápido) son más flexibles, en la medida que la infraestructura física y los equipos no son dependientes, es decir que la infraestructura puede servir a diferentes tipos de equipos o estos pueden operar sin exigencias especiales de la infraestructura física, caso en el cual las tecnologías de estos últimos pueden ser modificadas sin mayores implicaciones.

Con relación a las modalidades de transporte colectivo e individual, por sus características flexibles, es decir que no requieren especificaciones particulares de la infraestructura vial, las tecnologías de los equipos pueden cambiar sin que ello signifique cambios sustanciales.


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En este marco, el objetivo del estudio se orienta a establecer la viabilidad de sustituciones tecnológicas en los equipos de aquellas modalidades que por sus características no son impactadas en las condiciones de la oferta transportadora y no a la estructuración de sistemas de transporte, en los cuales cada modalidad juega un papel específico, como en el caso de los sistemas metro.

METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN

Para la evaluación financiera se compara el proyecto electrificado con el statu quo. Es la clásica comparación “con y sin proyecto”, por lo cual para cada caso examinado se requiere describir la situación actual y el diseño específico del proyecto electrificado por el cual se quiere sustituir. El proyecto electrificado requiere el diseño conceptual para atender una cierta demanda, en tanto que el statu quo considera atender la misma demanda con la tecnología vigente.

La medida de comparación entre los sistemas es el costo total por pasajero, asumiendo que el recorrido es el mismo, con un horizonte de planeamiento de 20 años:

CPPasajerosVP

CostoTotalVP=

)()(

Donde,

VP(Costo Total) = Valor Presente de los Costos

VP(Pasajeros) = Valor Presente de los Pasajeros transportados cada año.

Para cada sistema (proyecto) deberán estimarse los costos de los vehículos (CV), de la infraestructura vial y eléctrica asociada con el sistema (CIN) y los ambientales (CA), en cada año. El costo total contempla los tres componentes de los costos:

CP = CV + CIN + CA

Para algunos sistemas el costo de los vehículos está involucrado en el diseño de la infraestructura, como es el caso de cable vías y metro. En otros, por el contrario, el número de vehículos debe definirse expresamente de acuerdo con la demanda por pasajeros. El modelo está diseñado para analizar estos casos. Puede suceder que haya una infraestructura asociada al sistema de transporte, como es el caso de los troles y sistemas de buses enchufados a la red externa, con un sistema electromecánico y vial, como también que no se requiera, como en el caso de los vehículos con baterías o híbridos.


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El costo del vehículo es igual a la suma del costo de inversión (CIA), los costos de operación y mantenimiento (COM) y el costo de la energía (CE):

CV = CIA + COM + CE

Para los sistemas individuales no se requiere infraestructura específica. En el caso en que se requiera infraestructura (troles o buses enchufados a una red externa), su costo parte del diseño conceptual para atender una cierta demanda de pasajeros y el número de vehículos requeridos. Involucra tanto los Costos de Inversión de la Infraestructura (CII) como los de Operación y Mantenimiento anuales (COMI).

CIN = CII + COMI

El costo de inversión (CAPEX) involucra tanto a infraestructura electro-mecánica requerida como la de obras viales (vías, estaciones, etc.). El Costo de operación y mantenimiento (OPEX) involucra los costos de los requerimientos para el funcionamiento del sistema eléctrico asociado con el proyecto y el mantenimiento del sistema vial.

El Costo Ambiental (CA) resulta de sumar el costo de la emisión de los vehículos y el resultante de la generación eléctrica, cuando ésta ocurre en los sistemas conectados a la red externa. La emisión de los vehículos resulta de multiplicar el número de vehículos por el recorrido promedio anual (Km) por las emisiones por kilómetro (ton/Km) por el costo por tonelada de las emisiones (US$/ton). El costo de la emisión en generación eléctrica es el producto de las emisiones de CO2 por KWh (ton/KWh) y los KWh consumidos, ajustados por las perdidas en transmisión y distribución. Las emisiones de CO2 por KWh se calculan como el promedio ponderado de las emisiones de las diferentes formas de generación, que en Colombia es mayoritariamente hidráulico.

Para el modelo resulta de especial relevancia la valoración de las emisiones de CO2, las cuales se valoran de acuerdo al precio de transacción de los certificados de carbono.

Considerado lo anterior, un proyecto de transporte electrificado es aceptable económicamente si su valor de costo total (CT) es menor que el valor del sistema tradicional.

SIMULACIONES REALIZADAS Y RESULTADOS

Las simulaciones realizadas, son las siguientes:

• Transformación de sistemas de transporte masivo de combustión interna a sistemas eléctricos alimentados con energía externa a los vehículos (tipo troles). Para las ciudades donde estos sistemas existen o se están desarrollando, Bogotá, Medellín y Barranquilla.


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• Transformación de los vehículos de combustión interna de los sistemas de transporte masivo a híbridos. Para las ciudades donde estos sistemas existen o se están desarrollando, Bogotá, Medellín y Barranquilla.

• Transformación de buses de combustión interna individuales a híbridos. En Bogotá, Barranquilla y Manizales.

• Transformación de automóviles particulares a vehículos híbridos. Dado que estos vehículos no se esperan en el corto ni mediano plazo en el país, sólo se evaluaría para Barranquilla.

Para todos los casos, se calcula el costo de los vehículos, el costo de la infraestructura y el costo ambiental y se presentan separadamente. En el caso del costo de los vehículos, existen tres componentes: el precio de compra de los vehículos, el costo de operación y mantenimiento y el costo de la energía. El precio de los vehículos eléctricos/híbridos son en promedio 1.6 veces más altos que el de los tradicionales y sus costos de operación y mantenimiento son en promedio 1.25 veces mayores. Para ser competitivos, los vehículos eléctricos deben compensar estos mayores costos con una reducción del consumo de energía, por una mayor eficiencia de los motores eléctricos, y menores emisiones.

Para cada caso también se simula la reducción de 25% (valor del IVA) en el costo de compra de los vehículos, para examinar la sensibilidad a este parámetro, que puede ser objeto de una política tributaria para incentivar las tecnologías electrificadas.

Articulado 150 pax diesel por eléctrico fuente externa

Para Bogotá, Medellín y Barranquilla se observa que los sistemas electrificados son más costosos, en gran medida debido a los costos asociados con la construcción y mantenimiento de la infraestructura. De lo anterior, puede deducirse que el costo de la infraestructura es el elemento determinante para que los sistemas de articulados electrificados con fuente externa no sean atractivos.


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Tabla 1

Bogotá

Costo Total Costo por Pasajero Porcentaje Costo Total Costo por Pasajero Porcentaje Costo Total Costo por PasajeroVehiculos 4,102,087$ 365.07 95.7% 4,697,637$ 418.07 84.4% 595,550$ 53.0

Adquisición 1,453,833$ 129.39 33.9% 2,316,063$ 206.12 41.6% 862,230$ 76.7

O&M 1,115,235$ 99.25 26.0% 1,394,043$ 124.07 25.0% 278,809$ 24.8 Energía 1,533,019$ 136.43 35.8% 987,530$ 87.89 17.7% (545,488)$ (48.5)

Infraestructura ‐$ ‐ 0.0% 859,672$ 76.51 15.4% 859,672$ 76.5 Ambiental 184,206$ 16.39 4.3% 8,120$ 0.72 0.1% (176,086)$ (15.7)

TOTAL 4,286,293$ 381$ 100.0% 5,565,429$ 495$ 100.0% 1,279,136$ 114$

Medellín

Costo Total Costo por Pasajero Porcentaje Costo Total Costo por Pasajero Porcentaje Costo Total Costo por PasajeroVehiculos 244,402$ 598.91 96.0% 248,297$ 608.46 51.7% 3,895$ 9.5

Adquisición 63,179$ 154.82 24.8% 101,086$ 247.71 21.0% 37,907$ 92.9

O&M 75,956$ 186.13 29.8% 94,945$ 232.66 19.8% 18,989$ 46.5 Energía 105,267$ 257.96 41.4% 52,266$ 128.08 10.9% (53,001)$ (129.9)

Infraestructura ‐$ ‐ 0.0% 231,608$ 567.56 48.2% 231,608$ 567.6 Ambiental 10,099$ 24.75 4.0% 478$ 1.17 0.1% (9,620)$ (23.6)

TOTAL 254,500$ 624$ 5.9% 480,383$ 1,177$ 8.6% 225,882$ 554$

Barranquilla

Costo Total Costo por Pasajero Porcentaje Costo Total Costo por Pasajero Porcentaje Costo Total Costo por PasajeroVehiculos 136,631$ 190$ 97.4% 141,091$ 196$ 39.7% 4,460$ 6.2

Adquisición 39,902$ 55.41 28.4% 63,844$ 88.66 17.9% 23,941$ 33.2

O&M 41,432$ 57.53 29.5% 51,791$ 71.92 14.6% 10,358$ 14.4 Energía 55,296$ 76.79 39.4% 25,457$ 35.35 7.2% (29,840)$ (41.4)

Infraestructura ‐$ ‐$ 0.0% 214,460$ 298$ 60.3% 214,460$ 297.8 Ambiental 3,656$ 5$ 2.6% 214$ 0$ 0.1% (3,441)$ (4.8)

TOTAL 140,287$ 195$ 3.3% 355,765$ 494$ 6.4% 215,478$ 299$

Costo Total en Millones de Pesos

DIFERENCIA

Evaluación Financiera de Proyectos de Energización Eléctrica de TransporteArticulado diesel por electrico fuente externa

CASO BASE CASO ALTERNATIVO

Articulados diesel por híbridos

En la tabla 2 se presentan los resultados para Bogotá, Medellín y Barranquilla. En las tres ciudades se puede observar que los sistemas híbridos en su conjunto son más costosos que los sistemas convencionales de combustión interna.

Con una reducción de 25% en el precio de los vehículos se logra que el costo de los sistemas híbridos sea neutral o cercano al correspondiente a los sistemas tradicionales. Por lo tanto, con adecuados incentivos tributarios la tecnología de vehículos híbridos puede volverse atractiva para reemplazar los articulados de sistemas tipo TRANSMILENIO Y METROBUS y padrones tipo TRANSMETRO.


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Tabla 2

Bogotá


Adquisición 1,453,833$ 129.39 33.9% 2,316,063$ 206.12 47.8% 862,230$ 76.7 O&M 1,115,235$ 99.25 26.0% 1,394,043$ 124.07 28.8% 278,809$ 24.8

Energía 1,533,019$ 136.43 35.8% 1,046,285$ 93.12 21.6% (486,733)$ (43.3)

Infraestructura ‐$ ‐ 0.0% ‐$ ‐ 0.0% ‐$ ‐ Ambiental 184,206$ 16.4 4.3% 88,561$ 7.9 1.8% (95,646)$ (8.5)

TOTAL 4,286,293$ 381$ 100.0% 4,844,953$ 431$ 100.0% 558,660$ 50$

Medellín


Adquisición 63,179$ 154.82 24.8% 101,086$ 247.71 38.6% 37,907$ 92.9 O&M 75,956$ 186.13 29.8% 94,945$ 232.66 36.2% 18,989$ 46.5

Energía 105,267$ 257.96 41.4% 61,581$ 150.91 23.5% (43,686)$ (107.1)


TOTAL 254,500$ 624$ 5.9% 262,170$ 642$ 5.4% 7,670$ 19$

Barranquilla


Adquisición 39,902$ 55.41 28.4% 63,844$ 88.66 41.3% 23,941$ 33.2 O&M 41,432$ 57.53 29.5% 51,791$ 71.92 33.5% 10,358$ 14.4

Energía 55,296$ 76.79 39.4% 37,740$ 52.41 24.4% (17,557)$ (24.4)


TOTAL 140,287$ 195$ 3.3% 154,745$ 215$ 3.2% 14,458$ 20$


CASO BASE CASO ALTERNATIVO DIFERENCIA

Evaluación Financiera de Proyectos de Energización Eléctrica de TransporteArticulados diesel por hibridos

Bus diesel por híbrido

En la tabla 3 se presentan los resultados para Bogotá, Barranquilla y Manizales. En las tres ciudades se puede observar que los sistemas híbridos son apreciablemente más costosos, tanto por el mayor precio de los vehículos como por los mayores costos O&M. Así mismo, las reducciones en el costo de la energía por mayor eficiencia son muy modestas con relación al total de los costos.

Aun con una reducción de 25% en el precio de los vehículos híbridos sigue existiendo una diferencia importante en el costo total, del orden del 10%.


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Tabla 3

Bogotá 60 pax


Adquisición 238,937$ 53.8 14.0% 382,299$ 86.0 19.7% 143,362$ 32.3 O&M 812,808$ 182.9 47.5% 1,016,010$ 228.6 52.5% 203,202$ 45.7

Energía 526,264$ 118.4 30.8% 484,163$ 108.9 25.0% (42,101)$ (9.5)


TOTAL 1,709,603$ 385$ 100.0% 1,936,259$ 436$ 100.0% 226,656$ 51$

Bogotá padrón 80 pax


Adquisición 384,500$ 66.2 18.5% 615,201$ 106.0 25.1% 230,700$ 39.7 O&M 923,319$ 159.1 44.5% 1,154,148$ 198.8 47.1% 230,830$ 39.8

Energía 618,801$ 106.6 29.8% 618,739$ 106.6 25.3% (62)$ (0.0)


TOTAL 2,076,106$ 358$ 121.4% 2,449,188$ 422$ 126.5% 373,083$ 64$

Barranquilla 60 pax


Adquisición 165,017$ 78.97 21.3% 264,027$ 126.35 28.4% 99,010$ 47.4 O&M 359,417$ 172.00 46.3% 449,271$ 215.00 48.3% 89,854$ 43.0

Energía 225,938$ 108.12 29.1% 207,863$ 99.47 22.3% (18,075)$ (8.6)


TOTAL 775,821$ 371$ 45.4% 931,071$ 446$ 48.1% 155,250$ 74$

Manizales 60 pax


Adquisición 12,157$ 58.48 1.6% 19,451$ 93.57 2.1% 7,294$ 35.1 O&M 36,136$ 173.83 4.7% 45,169$ 217.28 4.9% 9,034$ 43.5

Energía 24,243$ 116.62 3.1% 25,092$ 120.70 2.7% 849$ 4.1


TOTAL 78,023$ 375$ 4.6% 91,949$ 442$ 4.7% 13,927$ 67$



Evaluación Financiera de Proyectos de Energización Eléctrica de TransporteBuses diesel por hibridos

Buseta diesel por híbrido

En la tabla 4 se presentan los resultados para Barranquilla y Manizales. Como en el caso de los buses, en las dos ciudades se puede observar que los sistemas híbridos son apreciablemente más costosos, tanto por el mayor precio de los vehículos como por los mayores costos O&M. Así mismo, no existen reducciones en el costo de la energía por mayor eficiencia.

Aun con una reducción de 25% en el precio de los vehículos híbridos, sigue existiendo una diferencia importante en el costo total, del orden del 15%.


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Tabla 4

Barranquilla


Adquisición 38,175$ 161.03 23.2% 61,080$ 257.64 29.7% 22,905$ 96.6 O&M 89,091$ 375.79 54.2% 111,363$ 469.74 54.2% 22,273$ 93.9

Energía 30,669$ 129.37 18.7% 30,669$ 129.37 14.9% ‐$ ‐


TOTAL 164,243$ 693$ 100% 205,569$ 867$ 100% 41,326$ 174$

Manizales

Costo Total Costo por Pasajero Porcentaje Costo Total Costo por Pasajero Porcentaje Costo Total Costo por PasajeroVehiculos 818,297$ 1,528.0 91.2% 983,158$ 1,835.8 96.8% 164,862$ 307.8

Adquisición 58,311$ 108.88 6.5% 93,298$ 174.22 9.2% 34,987$ 65.3 O&M 519,500$ 970.06 57.9% 649,375$ 1,212.58 64.0% 129,875$ 242.5

Energía 240,485$ 449.06 26.8% 240,485$ 449.06 23.7% ‐$ ‐


TOTAL 897,183$ 1,675$ 100.0% 1,015,324$ 1,896$ 100% 118,141$ 221$


DIFERENCIACASO BASE

Evaluación Financiera de Proyectos de Energización Eléctrica de TransporteBusetas 45 pax diesel por hibridos

CASO ALTERNATIVO

Automóviles particulares a vehículos híbridos

El vehículo hibrido analizado corresponde a un Toyota equivalente a 2.0 lit, con un recorrido anual de 18.000 Km, correspondiente a un vehículo privado. En la tabla 5 se presentan los resultados para Barranquilla. Es claro que el menor consumo de combustible y los menores costos ambientales no compensan el mayor precio del vehículo y los mayores costos operativos. El mayor precio de los vehículos híbridos no se compensa con una reducción del valor del IVA, tal como se observa en la tabla 10.

Sin embargo, para un taxi con un recorrido de 126.000 Km, el vehículo híbrido es neutral frente a uno convencional y se vuelve muy atractivo con una reducción del 25% en el precio del vehículo.


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Tabla 5

Barranquilla ‐ Vehículo privado, recorrido 18.000 Km/año

Costo Total Porcentaje Costo Total Porcentaje Costo Total Vehiculos 47$ 97.9% 64$ 98.6% 17$

Adquisición 32$ 66.5% 52$ 79.7% 20$ O&M 6$ 13.2% 8$ 12.1% 2$

Energía 9$ 18.2% 4$ 6.7% (4)$

Infraestructura ‐$ 0.0% ‐$ 0.0% ‐$ Ambiental 1$ 2.1% 1$ 1.4% (0)$

TOTAL 48$ 100.0% 65$ 100.0% 34$

Barranquilla ‐ Vehículo privado, recorrido 126.000 Km/año


Adquisición 32$ 22.1% 52$ 35.9% 20$

O&M 44$ 30.6% 55$ 38.3% 11$ Energía 61$ 42.4% 31$ 21.2% (31)$


TOTAL 144$ 301.1% 144$ 221.7% (0)$




Evaluación Financiera de Proyectos de Energización Eléctrica de TransporteGasolina por hibrido

CONCLUSIONES

La conclusión válida para todos los sistemas, con excepción de taxis, coincide en el hecho de que las tecnologías de transporte energizadas con electricidad o híbridas son todavía más costosas que las tradicionales, considerando exclusivamente los costos de inversión, operación y mantenimiento y de energía del los vehículos, los costos en infraestructura electromecánica y vial, y los costos ambientales.

Las siguientes son las conclusiones específicas para los casos analizados:

1. El costo de la infraestructura, tanto del sistema electromecánico como vial, es el elemento determinante que hace inviable los sistemas de transporte con fuente externa para reemplazar los articulados diesel de 150 pax en sistemas como Transmilenio (Bogotá), Metrobus (Medellín) y Transmetro (Barranquilla).

2. Los sistemas basados en articulados híbridos (diesel eléctrico) son más costosos que los sistemas basados en articulados diesel en sistemas como Transmilenio (Bogotá), Metrobus (Medellín) y Transmetro (Barranquilla). Sin embargo, con la disminución de 25% en el precio de los vehículos se reduce sustancialmente la diferencia con los sistemas tradicionales de combustión interna, de tal forma que se vuelven neutrales respecto al sistema tradicional de combustión interna. Con adecuados


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incentivos tributarios la tecnología de vehículos híbridos puede volverse atractiva para reemplazar los articulados de sistemas tipo TRANSMILENIO Y METROBUS y padrones tipo TRANSMETRO.

3. Tanto en buses (60 y 80 pax) y busetas (45 pax) se puede observar que los sistemas híbridos son más costosos. La competitividad de los vehículos híbridos está afectada tanto por el precio de los vehículos como por los altos costos O&M. Aun con la reducción de 25% en el precio de los vehículos híbridos, la diferencia con los sistemas tradicionales de combustión interna sigue siendo importante.

4. Para vehículos privados, con un recorrido de 18.000 Km al año, el menor consumo de combustible y los menores costos ambientales de los híbridos no compensan el mayor precio del vehículo (ni siquiera con una reducción del 25%) y los mayores costos operativos. Sin embargo, para un taxi con un recorrido de 126.000 Km, el vehículo híbrido es neutral frente a uno convencional y se vuelve muy atractivo con una reducción del 25% en el precio del vehículo.

5. En resumen:

a. No se justifican los sistemas con fuente externa por los altos costos de la infraestructura.

b. Los articulados híbridos de 150 pax son una opción clara a mediano plazo bajo la expectativa de incentivos tributarios de reducción del IVA.

c. Los buses y busetas híbridos no son una opción clara a mediano plazo por el precio alto de los vehículos y los mayores costos O&M.

d. Los vehículos privados híbridos no son una opción por el bajo recorrido anual.

e. Los taxis híbridos son una solución inmediata aun sin incentivos tributarios.


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1. EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS

La revisión de las tecnologías eléctricas disponibles muestra el desarrollo en dos sentidos para el uso de la energía eléctrica en el sector transporte. Por una parte, mediante el uso de la energía eléctrica como única fuente de energía (vehículos eléctricos puros) y por otra mediante el uso de otro combustible para alimentar un sistema de generación eléctrica interna en los vehículos que permita el uso de motores eléctrico (vehículos híbridos) para aprovechar así la mayor eficiencia que se puede lograr en la operación, con este tipo de combinación.

Los vehículos eléctricos puros, a su vez, se pueden dividir en tres: (i) los que con una fuente externa cargan un sistema de baterías, que como se verá en el numeral 1.1 aún ofrecen muy poca autonomía (distancia que pueden recorrer antes de requerir una nueva recarga) y por eso mismo tienen aún tienen un uso muy limitado; (ii) los que utilizan una celda de energía (hidrógeno) que superan el problema anterior pero aún resultan muy costosos, ver numeral 1.2 y (iii) los que mantienen una alimentación permanente de una fuente externa a través de un sistema de cables (normalmente tranvías) o rieles (metros) y tienen como limitante la necesidad de esa infraestructura de alimentación de energía que a su vez los obliga a circular por rutas predefinidas y los hace inviables para soluciones de transporte privado.

Por su parte los vehículos híbridos (numeral 2.3) son los que muestran un mayor desarrollo actualmente y posibilidades en el corto plazo. Alrededor de esta tecnología no solo se han desarrollado automóviles para el uso particular, sino también para el transporte público de carga y pasajeros.

En los siguientes numerales se describe el estado del arte de estos tipos de vehículos y se comentan sus posibilidades de desarrollo futuro y potencial aplicación en nuestro país.

1.1 VEHÍCULOS ELÉCTRICOS DE ENCHUFAR

Hace pocos meses, en julio de 2007, Toyota presentó su vehículo prototipo Plug-in HV, pensado para ser conectado al sistema eléctrico mientras se encuentra estacionado. Así puede recargar un sistema de batería que le da una autonomía de desplazamiento entre 10 y 15 kilómetros, con una velocidad de hasta 100 Km/hora. Esto le permite circulaciones, con el sistema solo eléctrico, mayores a las de los híbridos comerciales como el Toyota Prius, cuya batería le permite una autonomía únicamente de dos kilómetros entre recargas.

El Plug-in utiliza baterías de níquel y no se comercializará hasta que no se desarrollen otras de litio. Masatami Takimoto, vicepresidente comercial de Toyota, ha declarado que la comercialización de los vehículos recargables depende de los avances de la tecnología de


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baterías y que, aunque la firma se ha asociado para ello con la Universidad de Berkeley y la firma Southern California Edison, resulta difícil predecir cuando esto será posible.

No es fácil predecir el desarrollo futuro de estos vehículos ni sus posibilidades de ser comercializados, sin embargo por los tiempos que implica el desarrollo de una nueva línea de producción en el sector automotor y los que normalmente transcurren para que un nuevo modelo llegue a un mercado pequeño y con limitaciones técnicas y operativas como el colombiano, no se puede vislumbrar que este tipo de vehículos lleguen al país antes de doce años, en el escenario más optimista. Su comercialización en Colombia tomaría mucho más tiempo y pro lo tanto no se puede pensar en una alternativa para el transporte privado en el país, ni de corto ni de mediano plazo.

No sobra decir que la autonomía que se podría lograr con este tipo de tecnología es mucho menor para vehículos de transporte público, de carga o pasajeros, por su mayor peso. Por lo mismo sus posibilidades de desarrollo son menores.

1.2 VEHÍCULOS BASADOS EN CELDAS DE COMBUSTIBLE

Aunque las celdas de combustible ofrecen muchas ventajas, aún enfrentan importantes dificultades relacionadas con su costo, tanto en la fabricación como en la infraestructura requerida para su uso. Es importante tener en cuenta que esta tecnología se desarrolló para sistemas que exigían alta confiabilidad y donde el costo no era un criterio de decisión de primer orden, como las misiones espaciales de la NASA. Sin embargo, a pesar de sus costos, expertos y múltiples estudios señalan al hidrógeno como el combustible del futuro, por su alto índice de contenido energético por unidad de masa, por las ventajas ambientales que ofrece y por la posibilidad de producirlo a partir de fuentes renovables, razones estas que motivan la investigación en busca de desarrollar tecnologías económicas para utilizarlo.

En lo que respecta a su aplicabilidad en el transporte, empresas como Ford, Toyota, BMW y Volks Wagen ya disponen de prototipos basados en hidrógeno y, en mayo de este año, General Motors recorrió 482 kilómetros con su vehículo Sequel estableciendo así record de autonomía para este tipo de vehículos.


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Al igual que en los vehículos eléctricos puros su desarrollo futuro es incierto, aunque las empresas automotoras esperan poner en circulación en el mundo sus vehículos entre el 2015 y el 2020. Basados en esto los más optimistas no esperan su fabricación en serie antes del año 2020 y por lo mismo no podrían llegar a Colombia antes de veinte años y difícilmente serían comercializados antes de treinta.

1.3 VEHÍCULOS HÍBRIDOS

La tecnología híbrida, descontando el suministro de energía directa a través de cables o rieles, es sin duda la más avanzada en la aplicación de la energía eléctrica para la producción de la fuerza motriz para los vehículos de transporte. Se encuentran entonces desarrollos para el transporte particular (numeral 2.3.1), así como para el transporte público de pasajeros (numeral 2.3.2) y de carga (numeral 2.3.2). Los siguientes numerales se ocupan de estos tres tipos de vehículos.

1.3.1 Automóviles particulares

El mejor espacio para observar la tendencia de las aplicaciones híbridas al transporte particular es el salón internacional del automóvil, el último, la edición 62, tuvo lugar el pasado mes de septiembre en Francfort y refleja los avances logrados por las diferentes empresas en la búsqueda de vehículos con emisiones mínimas de CO2. A continuación listaremos algunos de los vehículos allí presentados:

• Ford, ECOnetic, que con su modelo 2008 producirá menos de 140 g de CO2 /Km.

• Citroen, C4 BioFlex, que utiliza combustibles obtenidos de productos agrícolas.

• Fiat, Panda Aria, con emisiones de 69 g de CO2 /Km.

• Porshe, Cayene híbrido, un utilitarios de 3.6 litros y 6 válvulas que ofrece un ahorro de combustible del 30%.

• General Motors, Corsa híbrido, recorre 100 Km con 3.75 litros de diesel y produce emisiones de 99 g de CO2 /Km.


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• Mercedes Benz, F700, motor diesotto híbrido de 4 cilindros, 238 caballos y consume 5.3 litros por 100 Km, emitiendo 127 gr de CO2 /Km.

• Peugeot, 308 hibrido, 1600 cm3, 132 caballos, con rendimientos de 33 Km/litro en ciudad y emisiones de 90 g de CO2 /Km en marcha urbana.

Dentro de las posibilidades de desarrollo futuro General Motors presentó el prototipo del híbrido Opel Flextreme un vehículo que, de acuerdo a las simulaciones de computador, reduciría las emisiones de CO2 a 40 g/km, recargable en tomas eléctricas normales y que ofrecería una autonomía de 55 Km sin emisiones.

En la actualidad existe ya una múltiple posibilidad de vehículos híbridos disponibles en el mercado y las estadísticas muestran que su participación ya empieza a ser significativa en el mercado mundial. Por ejemplo, hace poco Toyota anunció la venta de su vehículo un millón desde que lanzara al mercado en 2000 el primer híbrido comercial (Prius). Aunque esta cifra en siete años puede parecer una muy pequeña parte (menos del 0.5%) de un mercado que a nivel mundial vende cerca de 65 millones de unidades anuales, la variedad de modelos ofrecidos y los avances logrados hacen pensar que seguirá creciendo rápidamente, sólo en Estados Unidos se espera que en 2010 se estén vendiendo 500 mil unidades, lo que significaría haber multiplicado por 2.5 las ventas de estos vehículos en cinco años1. Cifra similares se consideran para Europa.

La llegada a Colombia de este tipo de vehículos, de acuerdo a representantes de las marcas en Colombia2, se encuentra aún muy limitada por sus precios que los hacen inviables para el mercado nacional. Cuando esta situación se supere aún se deberán pasar las pruebas técnicas de combustibles y operativas para proceder a lograr la asignación de cupos para Colombia (mercado que apenas representa el 0.4% de olas ventas mundiales), de tal manera que no es de esperar que esta tecnología pueda estar disponible en el país en los próximos diez años, aunque podría esperarse que lo esté en el mediano plazo.

1.3.2 Transporte público de carga y pasajeros

La posibilidad de utilizar vehículos híbridos para el transporte de carga y pasajeros se facilita en la medida que estos vehículos puedan ser solicitados como flotas y no de manera individual. Esta situación hace que resulte más fácil considerar este tipo de vehículos para el transporte en Colombia que los automóviles particulares presentados en el numeral 1 Global Insight 2 Entrevistas con las areas comerciales.


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anterior. Aunque en lo que toca a vehículos de carga la mayoría de estos corresponde a vehículos que pueden catalogarse como utralivianos, con capacidades de carga que rara vez exceden las 3 toneladas.

En cuanto al transporte de pasajeros, la oferta de vehículos es más amplia y se encuentran desde vans, para el transporte de menos de 25 pasajeros, hasta buses que alcanzan capacidades de 80 pasajeros e incluso buses articulados que superan los 120.

1.4 TRENES LIGEROS Y TRANVIAS

La Trenes ligeros es un sistema de transporte metropolitano que operan sobre rieles y que son alimentados, casi universalmente, por electricidad, normalmente a través de un cable superior o catenaria.

También existen algunos trenes ligeros que utilizan alimentación diesel, pero esto solo se da en lugares donde la demanda es relativamente reducida y la infraestructura eléctrica puede resultar muy costosa.

Este tipo de vehículos realizan recorridos relativamente cortos, como el de ciudad de México (foto) que cuenta con una línea y que recorre 16 estaciones en el sur de la ciudad y cuya capacidad máxima es de 374 pasajeros.

Los tranvías, por su parte, son trenes ligeros de superficie que circulan al interior de las ciudades y que, a diferencia de los trenes ligeros, no utilizan vías reservadas para ellos. Se desplazan sobre rieles y, al igual que los trenes ligeros, son normalmente alimentados por energía eléctrica a través de una catenaria. En Barcelona, por ejemplo, el Tranbaix (foto) entró en servicio en 2004 y actualmente cuenta con tres líneas que transportan diariamente a treinta mil pasajeros3.

3 Barcelona cuenta también con dos líneas más de tranvía (Tranbesos) independientes de las anteriores que movilizan


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1.5 METROS

El metro es una forma de transporte masivo de pasajeros, ferroviario, que se viene desarrollando desde hace casi 150 años4. El concepto de metro normalmente se asocia al de ferrocarriles subterráneos, aunque aún existen algunos que transitan a cielo abierto, como el de Medellín (foto). Estos últimos normalmente se colocan sobre plataformas elevadas.

El metro es además un sistema eléctrico de transporte que por su alto costo solo resulta viable cuando se movilizan altos volúmenes de pasajeros. Al respecto cabe mencionar que “Una evaluación indicativa de alternativas de transporte masivo demuestra que sólo es conveniente introducir tecnología ferroviaria (Metro) cuando la demanda de viajes es mayor a 40.000 pasajeros/hora”5, afirmación del Darío Hidalgo6 que coincide con las de otras fuentes. Cabe decir que el metro de Medellín transporta cerca de 400 mil pasajeros diarios.

1.6 OTROS TIPOS DE VEHÍCULOS

Además de los anteriores, existen algunos otros tipos de vehículos eléctricos, conectables directamente a las redes de energía residencial, y que podrían ser alternativas a los actuales de combustión interna. Estos son de tres tipos: Motocicletas, Bicicletas y vehículos tipo patineta. Dentro de las primeras se pueden distinguir dos, según su tamaño, las más pequeñas (foto) alcanzan velocidades hasta de 40 Km/h con autonomías alrededor de los 30 kilómetros, precios algo superiores a los 1500 euros y tiempos de recarga entre 4 y 6 horas.

Las motocicletas de mayor tamaño, logran autonomías superiores a los 70 Km con tiempos, de recarga de 3 horas, y alcanzan velocidades hasta de 80 Km/h, sin embargo su precio se convierte en un inconveniente porque se acerca a los 10.000 euros.

4 El primer metro del mundo se inauguró en 1863 en Londres. 5 Comparación de alternativas de transporte público masivo, una aproximación conceptual. Abril de 2005. 6 Consultor de transporte con experiencia en transporte masivo en Perú, Nigeria, Tanzania, Tailandia y Colombia.


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Al igual que en las en las motocicletas, el precio se convierte en un inconveniente para la comercialización de las bicicletas eléctricas en Colombia. Si bien este tipo de vehículos ofrecen autonomías que alcanzan los 40 Km, velocidades que llegan superiores a los 30 Km/h, diferentes formas en que se incluyen incluso triciclos y facilidades, como ser plegables, su precio normalmente supera el millón de euros.

Por último cabe mencionar los vehículos tipo patineta que, aunque de menor costo que las bicicletas y con velocidades que pueden llegar a los 30 Km/h, no se esperaría que pudieran comercializarse masivamente en Colombia en razón a que la infraestructura vial del país no se encuentra diseñada para la circulación segura de este tipo de vehículos.


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1.7 CONCLUSIONES

A continuación se sintetizan los hallazgos sobre los medios de transporte eléctrico que podrían ser utilizados en Colombia en el corto y mediano plazo, de acuerdo a lo expuesto en los numerales anteriores.

Así, en lo que se refiere al transporte particular, es claro que los automóviles particulares basados en tecnologías eléctricas puras o en celdas de combustible aún se encuentran muy limitadas a nivel mundial, las primeras por la autonomía que brindan y las segundas por sus costos, por lo que no su llegada al país sólo se puede esperar en el largo plazo.

En el mediano plazo los automóviles eléctricos muestran mayores posibilidades con tecnologías hibridas, con base en las cuales ya se encuentran varios modelos comerciales en el mundo, aún de precios altos y relativamente baja producción, pero que muestran tasa de crecimiento importantes que probablemente, junto con los avances tecnológicos, llevaran a menores precios. Es probable entonces que este tipo de vehículos pudieran empezar a comercializarse en nuestro país a finales de la próxima década.

Otros vehículos de uso particular, como bicicletas eléctricas y motocicletas, también se ofrecen en múltiples modelos en el mercado. Sus costos siguen siendo altos frente a los vehículos de combustión interna pero, por ser de mucho menor valor que un automóvil, es posible que su comercialización en Colombia se pueda iniciar en pocos años. En todo caso su masificación aún sería remota por el diferencial de precio y por los tiempos de recarga que exige, 4 a 8 horas.

La llegada al país de vehículos híbridos para el transporte público de carga y pasajeros, también sería viable en el mediano plazo, en especial a través de compras de flotas de vehículos. Aunque, para el transporte de carga, la oferta de vehículos haría pensar que en este periodo no se podría esperar la llegada de vehículos con capacidades de carga de más de tres toneladas.

Los otros sistemas de transporte masivo (trenes de cercanías, tranvías, metros y cables), que se alimentan de fuentes de energía eléctrica externas a los vehículos, corresponden a soluciones particulares de cada ciudad y su desarrollo obedecerá a los resultados de los estudios que sobre ellos se realicen y a la disponibilidad de recursos para su desarrollo.


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2. PRINCIPALES IMPACTOS DEL CAMBIO TECNOLÓGICO

En este capítulo se resumen los análisis de costos de la infraestructura, eléctrica y civil, y de impacto ambiental. Sobre los primeros cabe mencionar que se originan fundamentalmente en los proyectos de transformación de sistemas de transporte masivo a sistemas eléctrico con alimentación externa, pues los vehículos híbridos tienen características de tamaño, peso y operativas similares a los de combustión interna y no requieren instalaciones especiales para su implementación

Sobre los segundos se presentan las principales conclusiones derivadas del desarrollo realizado en el anexo 4.

2.1 COSTOS DE LA INFRAESTRUCTURA VIAL Los cambios en la infraestructura vial que se pueden derivar por el cambio de tecnologías en los equipos de transporte se relacionan fundamentalmente con las estructuras de las vías. En el siguiente cuadro se referencian los impactos probables según el tipo de equipo y la modalidad de transporte.

Como se observa los cambios se generan en el transporte colectivo y masivo de pasajeros, servidos con buses. El efecto real de los incrementos de los pesos de los equipos, se traslada a la vida útil de las estructuras existentes, por lo que la sustitución demandaría inversiones adicionales, orientadas a adecuar las estructuras de las vias a los nuevos requerimientos. En el siguiente cuadro se presentan las estimaciones de los incrementos en el factor daño generado por diferentes tipos de vehículos buses de transporte colectivo.

CARGAS

TIPO DE BUS # UBICACIÓN

MOTOR EJE

DELANTERO EJE TRASERO FATOR DAÑO PAV.FLEXIBLE

FACTOR DAÑO

PAV. RIGIDO PESO

TOTAL

1 Delantero 5,91 Tn 10,41 Tn 3,13 3,48 16,32 Tn PADRÓN DIESEL 2 Trasero 4,86 Tn 11,14 Tn 3,53 4,10 16,01 Tn

ELECTRICO 3 Electrico padrón0 6,45 Tn 11,37 Tn 4,39 5,08 17,82 Tn


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Los requerimientos de refuerzo, son función a su vez de los volúmenes de vehículos que pasen por un tramo de vía, así que la estimación de los costos debe considerar los tráficos de buses. Para facilitar los cálculos se han efectuado estimaciones de los requerimientos de refuerzo para diferentes volúmenes de tráfico diario.

ESPESORES PAV.RÍGIDO vs. TPD

10,0010,5011,0011,5012,0012,5013,0013,5014,0014,5015,00

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

TPD

espe

sor

1 2 3

Con base en estas consideraciones se han estimado los costos de inversión, para los equipos actuales y los nuevos con motores de tracción eléctrico, tomando diferentes volúmenes de trafico en una vía de sección de 3,60 metros de ancho. Los valores obtenidos son los siguientes.

ESTRUCTURA DE COSTOS PARA UN PAVIMENTO RIGIDO - DISCRIMINADO POR

ESPESORES - millones de $ / Km

PADRÓN DIESEL TROLE ELECTRICO

PADRÓN 1 2 3

TPD ESPESOR COSTO ESPESOR COSTO ESPESOR COSTO 1000 10,15 $ 497 10,41 $ 510 10,76 $ 527 2000 11,30 $ 554 11,58 $ 567 11,97 $ 587 3000 12,02 $ 589 12,32 $ 604 12,73 $ 624 4000 12,56 $ 615 12,86 $ 630 13,29 $ 651 5000 13,00 $ 637 13,32 $ 653 13,75 $ 674

Como se observa los costos adicionales, resultantes por el cambio de equipo, varia de 30 a 37 millones de pesos por Km dependiendo el tipo especifico de vehiculo que se utilice. De igual manera los incrementos en los costos de mantenimiento, que se estiman en un 10% del costo de inversión, varían desde $ 0,17 millones de pesos km – carril- año para tráficos de 1000 buses día hasta $ 2,1 millones para tráficos de 5000 buses día. Esta situación se repite de manera similar para los buses que operan en los sistemas de transporte masivo, es decir que también el incremento de las cargas por eje en los buses Articulados genera necesidades de inversión para reforzar las estructuras de los pavimentos. En las siguientes tablas se resumen las estimaciones de los incrementos de daño y su impacto en los costos.


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CARGAS

TIPO DE BUS # UBICACIÓN MOTOR

EJE ELANTERO

EJE CENTRAL

EJE TRASERO

FATOR DAÑO PAV.FLEXIBLE

FACTOR DAÑO PAV.

RIGIDO

PESO TOTAL

1 Delantero 8,85 Tn 9,60 Tn 9,03 Tn 6,14 7,06 27,48 Tn 2 Central 7,55 Tn 9,91 Tn 9,98 Tn 5,76 6,45 27,43 Tn

ARTICULADO DIESEL

3 Trasero 6,97 Tn 9,28 Tn 11,30 Tn 6,21 7,06 27,55 Tn 4 Tipo 1 9,18 Tn 9,96 Tn 9,37 Tn 7,04 8,27 28,50 ELECTRICO 5 Tipo 2 9,66 Tn 10,48 Tn 9,86 Tn 8,53 10,32 30,00

En el ejercicio se han considerado las diferentes conformaciones de los equipos de transporte, al igual que dos tipos de buses eléctricos de acuerdo con los pesos totales de los mismos. Este aspecto es relevante en la medida que el factor daño depende del peso y su variación es exponencial, como se observa en las curvas de espesores requeridos mostrada en la siguiente figura.

ESPESORES PAV.RÍGIDO vs. TPD

25

27

29

31

33

35

37

39

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

TPD

espe

sor

1 2 3 4 5

En este caso los costos para cada tipo de vehiculo y volumen de trafico es el siguiente:

ESTRUCTURA DE COSTOS PARA UN PAVIMENTO RIGIDO - DISCRIMINADO POR ESPESORES DADOS POR EL TPD Millones de Pesos / Km

ARTICULADO DIESEL TROLE ELECTRICO ARTICULADO 1 2 3 4 5 TPD ESPESOR COSTO ESPESOR COSTO ESPESOR COSTO ESPESOR COSTO ESPESOR COSTO 1000 27,40 $ 1.343 27,02 $ 1.324 27,40 $ 1.343 28,06 $ 1.375 29,00 $ 1.421 2000 30,48 $ 1.494 30,05 $ 1.472 30,48 $ 1.494 31,20 $ 1.529 32,25 $ 1.580 3000 32,41 $ 1.588 31,95 $ 1.566 32,41 $ 1.588 33,17 $ 1.625 34,30 $ 1.681 4000 33,83 $ 1.658 33,37 $ 1.635 33,83 $ 1.658 34,64 $ 1.697 35,80 $ 1.754 5000 35,00 $ 1.715 34,51 $ 1.691 35,00 $ 1.715 35,83 $ 1.756 37,10 $ 1.818

Para este tipo de vehículos las diferencias de costos, es decir los requerimientos adicionales van desde $ 100 hasta $ 120 millones de pesos por Km/ carril, según el tipo de bus considerado.


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De igual manera, el mantenimiento de la infraestructura puede ser estimada globalmente como un 15% del costo de construcción, es decir que anualmente estos costos estarán en alrededor de $250.0 millones de pesos por Km. y los incrementos frente a la situación de los vehículos de combustión interna varían entre $ 11,7 y $ 15,45 millones por Km año Los costos incluidos se refieren exclusivamente a la infraestructura vial y no incluyen los costos del suelo ni de la infraestructura complementaria. Metros ligeros y Pesados Si bien estas tecnologías se asocian a modalidades de transporte, las cuales suponen cambios en la estructura de los sistemas de transporte, se han incluido los costos de inversión estimados para las tecnologías dependiendo del tipo de infraestructura que se construya. Se debe resaltar que la factibilidad de estas modalidades, depende de la forma como se estructuren los sistemas de transporte en cada ciudad y su implantación tiene impactos en las modalidades complementarias, afectando la cantidad y el tipo de equipos que deben ser utilizados.

Sección vial Tranvia con corredor exclusivo. Los costos en general dependen de un conjunto de factores, que van desde las características particulares de los suelos de cada ciudad, hasta el tipo de tecnología que se seleccione. En la siguiente tabla se resumen los costos de inversión, tomados de referencias externas.

Infraestructura Vial US/Km7 US/Km8 A Nivel En Viaducto En Tunel Estaciones Tren Ligero 10 - 12 0,3 - 1,0 Metro 15 - 20 40 - 60 80 - 100 0,7 - 1,5

En el caso de Bogotá, los costos estimados en el año 1995, dentro de los diseños de la línea prioritaria eran de $ 100 millones de dólares por Km.

7 Los costos en viaducto y túnel incluyen las estaciones. 8 Se consideran dos estaciones por Km y sentido.


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Costos Totales para las Ciudades típicas Si bien los cambios de tecnología no se presentan en forma instantánea y por el contrario se van dando en forma progresiva en la medida que se puedan adelantar planes de reposición, en el siguiente cuadro se resumen los costos que en el largo plazo implicaria el cambio total de las flotas vehiculares, de acuerdo con los planes de desarrollo de los sistemas de transporte en cada ciudad.

Costos adicionales por nueva tecnología Vías exclusivas Vías Compartidas Bogotá $ 47.080,00 $ 75.900,00Barranquilla $ 2.750,00 $ 16.500,00Medellin $ 3.520,00 $ 23.760,00Manizales $ 6.270,00

2.2 COSTOS DE LA INFRAESTRUCTURA ELECTRICA Para definir la infraestructura se tiene en cuenta que la característica fundamental de la prestación del servicio del trasporte es su confiabilidad. Si el transporte es eléctrico, la continuidad del servicio depende de: a) la confiabilidad del suministro eléctrico (energía firme) y b) de la confiabilidad del sistema de transmisión y distribución (potencia firme). El objetivo es determinar una infraestructura confiable que, mediante una simulación adecuada, sirva de base para cuantificar los indicadores para la evaluación financiera de la Actividad 3. Para ello se desarrollan tres capítulos:

1. Costo unitario de la energía, parte del costo de los vehículos (Demanda de energía). 2. Costo de la Infraestructura (demanda de potencia), que incluye la inversión (CAPEX) y

Operación & Mantenimiento (OPEX). 3. Revisión del estado del arte. La parte internacional se analizó con base en el modelo

VISION del DOE y la parte nacional en función de los criterios de la Actividad 1.

2.2.1 COSTO UNITARIO DE LA ENERGÍA (DEMANDA DE ENERGÍA)

El objeto es calcular el costo unitario de la energía, como parte de los indicadores necesarios para la evaluación financiera de los proyectos de transporte eléctricos. Se justificará la metodología utilizada, se mencionará la incidencia del nuevo cargo por confiabilidad de la CREG y se mostrará el resultado del cálculo.

El costo unitario de la energía, CE en $/kWh, se obtiene en función de los precios promedio de los contratos del Mercado Eléctrico Mayorista, MEM, según los siguientes aspectos:


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• El costo de la energía para alimentar vehículos eléctricos a partir del Sistema Interconectado Nacional, SIN, es el producto del costo unitario de la Energía, en $/kWh, el consumo específico, en kWh/km y el recorrido anual del vehículo, en km.

• En cualquier ciudad, Bogotá, Medellín, Barranquilla o Manizales, los Sistemas Integrales de Transporte Masivo - SITM - con las tecnologías identificadas, constituyen mercados eléctricos de primer orden atractivos para los agentes privados del MEM.

• Son necesarios contratos bilaterales negociados libremente para el beneficio de las partes. Los agentes comerciales logran un cliente muy atractivo y las empresas de transporte, energía confiable y económica, más multiservicios especializados

Consecuentemente, la proyección de los precios promedio de los contratos despachados, o contratos de largo plazo, corresponderá a la mejor aproximación del costo unitario de la energía, totalmente dentro de las reglas del juego del MEM regulado por la CREG.

Cargo por confiabilidad.

La continuidad del trasporte eléctrico depende especialmente de: a) la confiabilidad del suministro de energía eléctrica (energía firme) y b) la confiabilidad del sistema de transmisión y distribución (potencia firme).

La potencia firme depende de la seguridad o calidad de los equipos y de la suficiencia del sistema, de las que se trata en la parte correspondiente al Costo de la Infraestructura. La energía firme depende del cargo por confiabilidad.

El cargo por confiabilidad es el esquema regulatorio aplicable desde diciembre de 2006, para asegurar confiabilidad del suministro de energía eléctrica a largo plazo. Reemplazó totalmente al cargo por capacidad que tuvo vigencia por diez años hasta el 2006.

En el nuevo esquema, algunos generadores adquieren el compromiso de generar cuando el precio de bolsa excede, al menos por una hora, un límite o precio de escasez que refleja así una situación crítica de abastecimiento. Tal compromiso se denomina Obligación de Energía Firme -OEF-. La OEF la paga el mercado, se distribuye entre todos a través de la tarifa, así como el costo de los equipos de suministro, transmisión y distribución.

Es por eso que el acceso a la energía firme no eleva considerablemente el precio de la energía y si así fuera existiría una compensación por economías de escala y precios de competencia en el MEM.

Resultados

En la Figura 1 se resumen los resultados de la proyección histórica de los precios promedio de los contratos del MEM entre los años 1995 y 2007. Un valor adecuado se obtiene por extrapolación lineal para la fecha actual en las vecindades del rango más reciente.


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Figura 1

El valor de 84.16 $/kWh corresponde al componente G de la tarifa, que con el C de comercialización es susceptible de negociación. La tarifa completa se indica la Tabla I para las cuatro ciudades de la muestra y corresponde al del nivel II de conexión:

Tabla I

Costo unitario de la energía (Demanda de energía firme)Valor de la tarifa $/kWh vigente en diciembre de 2007. Nivel 2

Ciudad Bogotá Medellín Barranquilla ManizalesComponente Empresa1 Codensa EPM Electricaribe CHEC

T Transmisión 17.98 21.09 17.98 17.98PR Pérdidas 0.07 0.07 0.07 0.07D Distribución 63.62 58.51 65.67 84.65C Comercialización2 26.97 9.73 22.25 37.72O Otros 3.29 3.24 3.76 3.80G Generación2 84.16 84.16 84.16 84.16

(G+T)/(1-PR/100) 102.21 105.33 102.21 102.21CU=1.2*(( G+T)/(1-PR/100)+ C+D+O) 235.31 212.16 232.67 274.07

1 De referencia regional 2 Techos de negociación

Por ser el kWh eléctrico un bien costoso, e integrarse en el tiempo, puede ser que su precio unitario, para el análisis, pase de ser una variable independiente a dependiente. Es decir, que permita establecer rangos de valor para una conveniente relación beneficio/costo.

Referencias pertinentes

1. La evolución de los precios de los energéticos puede verse en el Plan Energético Nacional. Contexto y Estrategias. 2006-2025 de la UPME, Gráfico 119, que presenta la

9 Fuentes: EIA-DOE AEO 2007 (Energy Information of the U.S. Department of Energy, Annual Energy Outlook 2007)


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evolución de los precios del WTI (West Texas Intermediate), crudo marcador para los mercados de América en donde es notaria la tendencia creciente de los precios del petróleo, y una estimación de los precios de los energéticos hasta el 2025. Obsérvese el precio de la electricidad con relación al del petróleo, al del carbón y al del gas natural.

2. Con relación al origen de la energía eléctrica en Colombia la generación total del 2005 llegó a 50 415 GWh. Las plantas hidráulicas, H, aportaron el 72,2% y las menores hidráulicas, MH, el 9.1%. Las plantas a gas, G, participaron en el 13,8% y las de carbón, C, y otras en el 4,9%. La participación promedio horaria por recurso se consigna en la Gráfica 2-24 PNE de la UPME, originada en XM S.A. E.S.P. La participación de cada tipo de planta corresponde a las reglas del MEM: El generador oferta su precio para cada día y declara su disponibilidad para cada hora. Con las ofertas más económicas se despachan las plantas hora a hora.

3. Con relación a la capacidad efectiva neta de las plantas, según la UPME, se llegó en el 2005 a 13 348 MW. Las plantas hidráulicas, H, son el 63.9% y las menores hidráulicas, MH, el 3.1%. Las plantas a gas, G, son en el 27.6% y las de carbón, C, y otras en el 5.4%. Los datos corresponden a los de la Gráfica 2.19 del PNE de la UPME, originada en XM S.A. E.S.P. La capacidad efectiva neta se incrementará en función de las señales regulatorias del cargo por confiabilidad, en el corto, mediano y largo plazo.

4. Con relación a la incidencia de la demanda de energía del subsector transporte en la economía nacional se presenta la Figura 2 obtenida de los Balances Energéticos Nacionales 1975-2006 de la UPME. A partir de 1980 el sector del transporte en Colombia es el de mayor incidencia energética por encima de los sectores industrial y residencial. Efectivamente, “en el escenario nacional, en 1990 el parque vehicular era de 600,000 y para el 2005 superaba los 3’600,000.” Un incremento del 600%.

Figura 2 COLOMBIA. CONSUMO FINAL TOTAL

POR SECTORES

R2 = 0.9014

R2 = 0.9212

R2 = 0.3953

0.0

10,000.0

20,000.0

30,000.0

40,000.0

50,000.0

60,000.0

70,000.0

80,000.0

90,000.0

1975

1976

1977

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

Año

Tera

calo

rías

INDUSTRIALRESIDENCIALTRANSPORTEAGRICOLA Y MINEROCOMERCIAL Y PUBLICOCONSTRUCCIONNO IDENTIFICADOTotal ColombiaPolinómica (TRANSPORTE)Polinómica (INDUSTRIAL)Polinómica (RESIDENCIAL)


28

2.2.2 COSTO DE LA INFRAESTRUCTURA. (DEMANDA DE POTENCIA)

El objetivo es estimar, para cada una de las tecnologías identificadas en la Actividad 1: a) el costo de la infraestructura asociada con el sistema (CAPEX) y b) el costo de la operación y mantenimiento de dicha infraestructura. (OPEX). La suma de los dos costos anteriores sobre la demanda de transporte es el costo de la infraestructura por pasajero, CIN.

Se estiman los costos con el método de las unidades constructivas a partir de las siguientes condiciones para concebir los esquemas conceptuales: a) los equipos deben ser seguros, b) la configuración debe ser suficiente (redundancia) y c) el sistema debe ser económico.

Con relación a la continuidad del servicio, de nada serviría un sistema de suministro confiable, como se determinó antes, si no se complementa con un Sistema de Transmisión Regional (STR), de Distribución Local (SDL) y de Uso Final (UF) igualmente confiables.

Tales características se logran en forma económica mediante el esquema conceptual de potencia firme de la Figuras 3 en las que se apela a redundancia y a la cargabilidad de los transformadores de las subestaciones de tracción que alimentan las líneas de contacto para la alimentación eléctrica de los vehículos. Con maniobras automáticas simples, en instalaciones desatendidas, se logra la confiabilidad deseada a nivel de las barras de corriente alterna y de corriente continua en el lado de las líneas de contacto.

Se estudiaron y discutieron no sólo los esquemas conceptuales sino la forma de acceder al mercado eléctrico. Se llegó a una forma recomendable basada en contratación de servicios de energía a nivel II ó III con frontera siempre en el sitio de cada subestación.

Se aprovecha así, la responsabilidad y especialización de la empresa de servicio público y las mutuas ventajas del concurso propio de la competencia consagrada en la regulación.

La misma filosofía se aplica a la determinación del costo de M&O, que debe incluirse en la misma contratación del servicio con la misma empresa de servicio público y como parte del mismo concurso. El alcance de la O&M incluye tanto la subestación de tracción como los tramos de línea de contacto para la alimentación de los vehículos. La modalidad es hoy usual en función de la prestación de multiservicios de las actuales empresas de distribución. Así, los costos determinados constituyen valores “techo” prudentes.

Valoración

Definidos los esquemas conceptuales que incluyen los módulos normales, o unidades constructivas, se aplican los costos en USD y/o moneda nacional COP y finalmente, se aplican los factores de instalación normalizados para lograr el valor presente de los costos directos en moneda nacional. Al respecto: a) la metodología es ampliamente utilizada y reconocida en el sector eléctrico, b) los factores de instalación suelen estar regulados por la CREG y normalizados por las empresas de servicio público del sector y c) los factores utilizados son los mismos que suele utilizar la UPME para casos similares, un tanto más


29

conservadores y selectivos que el promedio de los de tres de las cuatro empresas de las ciudades escogidas como prototipo: Bogotá, Medellín y Barranquilla.

Figura 3

SistemaInterconectado

Nacional

SistemaTransmisión

Regional

Sistema de Distribución

Local

CLT AUX CLT

150% S

CCS

DB

G

CU

150% S

CCS

CU

AC/DC AC/DC

Tramo 1100% S

CD

T

G

Subestaciónde

Tracción

Línea(s) deContacto

TensiónNivel I

TensiónNivel II

TensiónDC

Tramo 2100% S

OC

Infraestructura. Esquema conceptual A

G Generación T Transmisión D Distribución C Comercialización CLT Celda llegada trafo CCS Celda Salida CUB Celda Unión Barras AUX Servicios Auxiliares DBC Ducto Barra o Cable AC/DC Celda Rectificador Trafo Trafo 150% S (kVA) OC Obra Civil 100% S Carga 100% (kVA) Nivel II Nivel tensión CREG

El resultado de la valoración, incluida la de la línea de contacto, doble tramo y doble vía, se consigna en la Tabla II.

Obras civiles

En la Tabla III se incluyen los costos de la obra civil asociada a la infraestructura, además de los costos del montaje, pruebas, puesta en servicio, repuestos y gestión ambiental.

En el volumen anexo, Requerimientos de Infraestructura, se presentan los resultados formales de la valoración y el soporte de los indicadores necesarios para la evaluación financiera de los proyectos. En la Tabla IV se resumen los indicadores.


30

Tabla II

CLT Celda transformador 2.0 $ 56,956 $ 113,912CCS Celda Circuito Salida 2.0 $ 45,621 $ 91,242CUB Celda Unión Barras 2.0 $ 53,428 $ 106,856AUX Servicios Auxiliares 1.0 $ 34,600 $ 34,600DBC Ductos, Barras ó Cables 1.0 $ 27,069 $ 27,069AC/DC Celda Rectificador 2.0 $ 203,719 $ 407,438Trafo Trafo 150% S (kVA) 2.0 $ 185,000 $ 370,001100% S Línea de contacto doble vía, km 1.5 $ 135,072 $ 202,608OC 3 Obra Civil 3 1.0 $ 0

$ 1,353,7261 Fuente: Valores verificados y utilizados en proyectos UPME.Consorcio Gercon, Corfivalle & Figueroa2 El IVA se paga sobre el valor en el Puerto Nacional (IVA= 16% (CIF+Aranceles))3 El valor de las Obras Civiles quedará incluído a través de los factores de instalación

Valoración USD/Subertación A

Esquema conceptual Equipo Cantidad

Subestación de Tracción, doble tramo y doble via de Línea de Contacto

Costos Unitarios CU

(USD)

Costos Totales CT (USD)

Tabla III

$ 574,352

Parcial AcumuladoFOB $ 574,352 $ 574,352

Transporte Marítimo $ 17,231 $ 591,583 Seguros Transporte Marítimo $ 5,744 $ 597,327

CIF $ 597,327 Aranceles $ 89,599 $ 686,926 Transporte Nacional $ 7,467 $ 694,392 Seguros Transporte Nacional $ 4,020 $ 698,413 Impuesto al Valor Agregado IVA 2 $ 109,908 $ 808,321 Bodegaje $ 11,487 $ 819,808

DDP $ 819,808 Montaje, Pruebas y Puesta en Servicio $ 66,051 $ 885,858 Obra Civil $ 149,332 $ 1,035,190 Repuestos $ 28,718 $ 1,063,908 Gestión Ambiental $ 11,487 $ 1,075,395

CD $ 255,587 $ 1,075,395 Ingeniería de Detalle (Diseño) $ 40,205 $ 1,115,599 Interventoría $ 91,896 $ 1,207,496 Administración $ 68,922 $ 1,276,418 Costos Financieros $ 77,308 $ 1,353,726

CT $ 1,353,7261 Fuente: Valores verificados y utilizados en proyectos UPME.Consorcio Gercon, Corfivalle & Figueroa2 El IVA se paga sobre el valor en el Puerto Nacional (IVA= 16% (CIF+Aranceles))

TIPO DE FACTOR SUBESTACIONES

COSTOS FOB, CIF, DDP, CD y CTSubestación de Tracción, doble tramo y doble via de Línea de Contacto


31

Tabla IV

Requerimientos de infraestructura. Resumen de indicadores

Indicativos de las ciudades: Bogotá Medellín Barranquilla

Transmilenio Metroplus Transmetro

En el año: 2008 2008 2008Número de vehículos: 2033 133 84Ruta total, una vía (km) 280 31 26.4

En el año: 2022Número de vehículos: 3175Ruta total, una vía (km) 426

Demanda de Energía.Consumo específico (kWh/km vehículo) 2.00 1.73 1.42

Costo de la energía demandadaCosto unitario de la energía ($/kWh) 260.28 238.65 259.61

Pérdidas eléctricas. T&DQunquenio 2003 - 2007 4.90% 4.90% 4.90%

Proyección a 20 añosQunquenio 2008 - 2012 4.67% 4.67% 4.67%Qunquenio 2013 - 2017 4.44% 4.44% 4.44%Qunquenio 2018- 2022 4.22% 4.22% 4.22%Qunquenio 2023 - 2027 3.99% 3.99% 3.99%

Inversión 2008 (Millones USD) 126.57 13.62 10.99SE tracción doble tramo y doble vía (Mill USD) 1.35 1.30 1.22Número de tramos de doble vía 187 21 18Distancia media entre estaciones (km) 0.75 0.75 0.75

Inversión 2022 (Millones USD) 66.33SE tracción doble tramo y doble vía (Mill USD) 1.35Número de tramos de doble vía 285Distancia media entre estaciones (km) 0.75

M&O desde el 2008 (Mill USD) 2.53 0.27 0.22M&O desde el 2022 (Mill USD) 3.86

a trolleybuses alimentados con energía externa:

Para la transformación de los buses Diesel articulados de 150 pasajeros o equivalentes de:

Costo de la infraestructura asociada con el sistema (CAPEX)

Costo mensual de la operación y mantenimiento de la infraestructura (OPEX)


32

2.3 CONCLUSIONES DE LA EVALUACIÓN AMBIENTAL

Legislación

La legislación ambiental es vasta y se adecua a las posibilidades tecnológicas del procesamiento de los combustibles por parte de Ecopetrol. Por esa razón los plazos para la reconversión tecnológica han sido muy lentos permitiendo un rezago en la legislación, comparada con los estándares europeos y de E.U.

En Colombia las normas de calidad de los combustibles tienen categoría Euro 0, en Bogotá corresponde a Euro II, tercermundistas. En EE.UU. Las normas son mas exigentes; Euro V y en Europa Euro IV.

Aplicación de Normas

La contaminación del aire por partículas y en especial por PM10 presenta una complejidad pues en el estudio consultado elaborado por el DAMA indica que la contaminación supera en algunas zonas de la ciudad de Bogotá los límites permitidos en las normas.

El transporte masivo actual emite dichas partículas que inciden el incremento de la contaminación en la ciudad de Bogotá, se le hace responsable al transporte en general, por el 90% de la contaminación.

El estado del arte en aspectos de contaminación ambiental y en especial del aire revela una dispersión de interpretaciones respecto de la contaminación del aire por la combustión de ACPM colombiano, en los motores de los vehículos actuales.

Tecnologías

La primera y fundamental es la de el uso de motores diesel o plantas térmicas en altura, por cada 100 m de incremento en la altura de operación, disminuye un 1% la eficiencia de la combustión en razón al enrarecimiento del aire, con una menor concentración de oxigeno. Algunas tecnologías mejoran el rendimiento de los motores Diesel cuando son turbo cargados o con el sistema Intercooler.

En Colombia las tecnologías de transporte corresponden a la categoría de Buses Euro 0. En Bogotá disponemos de tecnología Euro II bastante atrasada tecnológicamente

La eficiencia o rendimiento térmico de los motores que consumen hidrocarburos ya sea a gasolina o A.C.P.M. esta la rededor del 35%, la operación en altura de los motores se ve afectada disminuyendo aun más su eficiencia.

Todos los vehículos con motores de combustión interna producen emisiones de material particulado debido principalmente a la baja eficiencia de la combustión, la presencia de


33

agentes contaminantes en el combustible como el azufre y las perdidas de los motores cuando operan en altura. O con grandes pendientes como el caso de Manizales

La presencia de azufre en los combustibles facilita la producción de material particulado respirable, se espera que las regulaciones sobre calidad del aire y combustibles sitúen el contenido de azufre en los combustibles en el 2010, para que las emisiones tengan concentraciones menores a 50 ppm.

Los gases como SOx NOx son producto de la presencia del azufre en el combustible y el Nitrógeno del combustible y el atmosférico.

La operación de los motores de combustión interna que consumen derivados del petróleo es más eficiente a nivel del mar 35%. En el Caso de Barranquilla es viable utilizar el transporte movido por motores Diesel y un poco menos eficiente en Medellín y Manizales debido a sus alturas sobre el nivel del mar. Bogotá es ciudad mas afectada por este fenómeno ambiental y tecnológico.

El Ambiente

En la evaluación ambiental realizada la energizacion con electricidad del STM en las cuatro ciudades, el Aspecto ambiental PAISAJE obtiene el mayor grado de significancia (60%), reflejado en la magnitud de la nueva infraestructura lineal visible a construir, que contrastará con el paisaje urbano. Ver evaluación en las tablas 2.4 y 2.5.

Estas estructuras denominadas pórticos, estarán conformadas por postes y Viga y/o cables soporte de las catenarias y las catenarias mismas.

Los diseños de esa “telaraña” de cables deben estar pensados e integrados armónicamente con las mejoras del amoblamiento urbano logrado en Bogotá con el desarrollo del TransMilenio. Las redes denominadas catenarias cambiarán definitivamente el paisaje urbano.

Los RESIDENTES con una significancia de 40% disminuyen el 60% de la significancia del escenario actual (100%) con los combustibles y tecnologías actuales, este caso se considera positivo para los residentes del área de influencia directa, los de mayor grado de vecindad con la exposición directa de la operación de los STM, pues se disminuyen radicalmente los efectos tales como gases, partículas y ruidos principalmente, También en la evaluación Ganan, el equipo de transporte mismo, la infraestructura y todos los involucrados al tener muchas menos fuentes emisoras de contaminantes.

Viabilidad Ambiental

Es viable ambientalmente la utilización de medios de transporte energizados con electricidad, en Bogotá, Manizales Medellín y Barranquilla debido a las siguientes razones:


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1 Los combustibles utilizados actualmente en las tres ciudades, son de mala calidad pues contienen impurezas entre otras el azufre, cuyos contenidos generan emisiones cercanas a las 1000 ppm.

2 La sustitución radical de las emisiones al aire en los corredores de movilidad del transporte masivo de pasajeros.

3 La ciudad mas beneficiada con este proyecto es Bogotá, ciudad con la peor calidad del aire en Colombia, sumado a las deficientes condiciones de operación de motores trabajando en altura, con un combustible contaminado

4 El parque automotor es obsoleto de hasta 18 años. y mal mantenido. La flota más moderna la constituyen los buses de TransMilenio, los cuales presentan emisiones visibles de partículas u Hollín y tienen una vida útil de cerca de 9 años.

5 En ciudades costeras a nivel del mar como Barranquilla, el desempeño de los motores ha llevado a que se imponga el motor Diesel sobre el Otto a GNV, a pesar del relativo buen desempeño del gas.

6 Existe un potencial económico en la adopción de Mecanismo de Desarrollo Limpio MDL, pues la reducción bruta de gases efecto invernadero es radical y los volúmenes de GEI representan una buena oportunidad de ingresos adicionales de los proyectos de transporte masivo con electricidad que se lleven acabo.

7 La evaluación ambiental realizada, indica una gran mejora en el ambiente en caso de realizarse el proyecto de electrificación de los STM.


35

3 LA EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS

En este capítulo se presenta la herramienta de cálculo que ha sido desarrollada en este estudio para la Evaluación de las posibilidades de utilización de los medios de transportes energizados con electricidad y se llevan a cabo los análisis económicos para cada alternativa.

En la primera parte de este capítulo se transcribe el diseño conceptual del modelo para la evaluación de alternativas y se presenta la estructura de la herramienta de cálculo que se ha desarrollando para su aplicación. En la segunda parte se describen las alternativas analizadas para las ciudades identificadas como representativas del país los resultados obtenidos. Finalmente, en la tercera parte se resumen los principales resultados y conclusiones

3.1 MODELO CONCEPTUAL DE EVALUACIÓN

Para la evaluación financiera se compara el proyecto electrificado con el statu quo. Es la clásica comparación “con y sin proyecto”, por lo cual para cada caso examinado se requiere describir la situación actual y el diseño específico del proyecto electrificado por el cual se quiere sustituir. El proyecto electrificado requiere el diseño conceptual para atender una cierta demanda, en tanto que el statu quo considera atender la misma demanda con la tecnología vigente. Para cada sistema “con y sin proyecto” se sigue el siguiente procedimiento.

3.1.1 Diseño conceptual del modelo

• La media de comparación entre los sistemas es el costo total por pasajero, asumiendo que el recorrido es el mismo10:

CPPasajerosVP

CostoTotalVP=

)()(

Donde,

VP(Costo Total) = Valor Presente de los Costos

VP(Pasajeros) = Valor Presente de los Pasajeros transportados cada año.

10 Originalmente se pensó en usar el indicador de costo por Pasajero-Km., sin embargo, dado que el cambio de tecnología no debe afectar la distancia recorrida por los usuarios del transporte, se puede simplificar el análisis financiero con un indicador más sencillo, el cual considera que ambos sistemas en comparación tienen los mismos recorridos.


36

El horizonte de planeamiento es a 20 años.

• Para cada sistema (proyecto) deberán estimarse los costos por pasajero de los vehículos (CV), de la infraestructura vial y eléctrica asociada con el sistema (CIN) y los ambientales (CA), en cada año. El costo total por vehículo contempla los tres componentes de los costos.

CP = CV + CIN + CA

3.1.2 Costo de los vehículos:

• Para algunos sistemas el costo de los vehículos está involucrado en el diseño de la infraestructura, como es el caso de cable vías y metro. En otros, por el contrario, el número de vehículos debe definirse expresamente de acuerdo con la demanda por pasajeros. El modelo está diseñado para analizar estos casos. Puede suceder que haya una infraestructura asociada al sistema de transporte, como es el caso de los troles y sistemas de buses enchufados a la red externa, con un sistema electromecánico y vial, como también que no se requiera, como en el caso de los vehículos con baterías o híbridos.

• El costo del vehículo por pasajero (por tonelada, para vehículos de carga) es igual a la suma del costo de inversión (CIA), los costos de operación y mantenimiento (COM) y el costo de la energía (CE), dividido por el número promedio de pasajeros transportados:

CV = (CIA + COM + CE)/ (pasajeros transportados)

Donde,

CIA = Costo anualizado del vehículo (inversión).

COM = Costo de operación y mantenimiento anual del vehículo sin incluir energía.

CE11 = Costo Unitario Energía x Consumo Específico x Recorrido Anual = ($/KWh) x (Kwh/Km.) x Km.

3.1.3 Costo de la infraestructura:

• Para los sistemas individuales no se requiere infraestructura específica. En el caso en que se requiera infraestructura (troles o buses enchufados a una red externa), su costo parte del diseño conceptual para atender una cierta demanda de pasajeros y el

11 Dependiendo de la forma de energía, se requiere el costo unitario en su unidad original (KWh, galón o M3).


37

número de vehículos requeridos. Involucra tanto los Costos de Inversión de la Infraestructura (CII) como los de Operación y Mantenimiento anuales (COMI).

CIN = CII + COMI

Donde,

CIN = Costo Total de la Infraestructura.

CII = Costo de Inversión de la Infraestructura (CAPEX).

COMI = Costo de Operación y Mantenimiento anual de la Infraestructura (OPEX).

El costo de inversión (CAPEX) involucra tanto a infraestructura electro-mecánica requerida como la de obras viales (vías, estaciones, etc.). El Costo de operación y mantenimiento (OPEX) involucra los costos de los requerimientos para el funcionamiento del sistema eléctrico asociado con el proyecto y el mantenimiento del sistema vial.

• El diseño del sistema debe ser suficiente para atender una Demanda de Transporte (DT) igual al total de pasajeros proyectados:

• El Costo de la infraestructura por pasajero es igual a la suma de los costos dividido por la demanda de transporte:

CIN = (CII + COMI)/DT

3.1.4 Costos ambientales:

8. El Costo Ambiental por pasajero (CA) es igual al Costo Ambiental Anual (CAA) total dividido por los pasajeros transportados:

CA = CAA/(pasajeros transportados)

• A su vez, el Costo Ambiental Anual resulta de sumar el costo de la emisión de los vehículos y el resultante de la generación eléctrica, cuando ésta se da en los sistemas conectados a la red externa.

• La emisión de los vehículos resulta de multiplicar el número de vehículos por el recorrido promedio anual (Km) por las emisiones por kilómetro (ton/Km) por el costo por tonelada de las emisiones (US$/ton).

• El costo de la emisión en generación eléctrica es el producto de las emisiones de CO2 por KWh (ton/KWh) y los KWh consumidos, ajustados por las perdidas en transmisión y distribución. Las emisiones de CO2 por KWh se calculan como el


38

promedio ponderado de las emisiones de las diferentes formas de generación, que en Colombia es mayoritariamente hidráulico12.

• Para el modelo resulta de especial relevancia la valoración de las emisiones de CO2, las cuales se valoran de acuerdo al precio de transacción de los certificados de carbono.

3.1.5 Fórmulas:

• Las formulas para calcular el valor presente de los indicadores son:

Vehículos: [ ]

[ ] CViPasajeros

iCV

t

tt

t

tt

=+

+

∑∑

)1/(1

)1/(1

Infraestructura: [ ][ ] CIN

iDT

iCIN

t

tt

t

tt

=+

+

∑∑

)1/(1

)1/(1

Ambientales: [ ]

[ ] CAiPasajeros

iCA

t

tt

t

tt

=+

+

∑∑

)1/(1*

)1/(1

Donde CVt , CINt y CAt indican todos los costos aplicables en el año t:

CVt = CIAt + COMt + CEt

CINt = CIIt + COMIt

3.1.6 Resumen información requerida:

Para cada año t, entre 0 y 20 años:

• Costo del vehículo (inversión) = CIAt 12 Con relación a la desagregación de la potencia, o capacidad efectiva neta de las plantas eléctricas de generación, según los datos de la UPME, la capacidad total llegó en el año 2005 a 13 348 MW. Las plantas hidráulicas, H, son el 63.9% de la capacidad total y las menores hidráulicas, MH, el 3.1%, para un total hidráulico del 67.0%. Las plantas que operan a gas, G, son en el 27.6% y las de carbón, C, y otras en el 5.4% de la generación total.


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• Costo de operación y mantenimiento anual del vehículo sin incluir energía = COMt

• Costo Unitario de la Energía ($/KWh, $/gl)

• Consumo Específico (KWh/Km, GL/Km)

• Recorrido Anual (Km) de los vehículos

• Número de vehículos y su vida útil = Nt

• Demanda de Transporte (pasajeros) = DTt

• Capacidad de cada vehículo (pasajeros)

• Costo de la Infraestructura (inversión) y su vida útil = CIIt

• Costo de Operación y Mantenimiento anual de la Infraestructura = COMIt

• Costo emisiones por tonelada (US$/ton)

• Emisiones de CO2 por vehículo-kilómetro (ton/Km )

• Emisiones de CO2 por KWh

3.1.7 Criterio de decisión:

Basado en el costo por pasajero (CP), un proyecto de transporte eléctrico es aceptable económicamente si su valor de CP es menor que el valor de CP del sistema tradicional.

Bajo el supuesto de que en cada año la Demanda de Transporte (DTt) es igual en ambos sistemas “con y sin proyecto”, la evaluación puede simplificarse calculando el Valor Presente de los Costos Totales (CT) de ambos sistemas:

CT = VP{Nt x (CIAt + COMt + CEt) + (CIIt + COMIt) + CAt}

En consecuencia, un proyecto de transporte eléctrico es aceptable económicamente si su valor de CT es menor que el valor de CT del sistema tradicional.

3.1.8 Evaluación financiera y evaluación económica:

La diferencia entre los dos conceptos radica en que la evaluación financiera considera los costos y beneficios que los agentes (privados y gobierno) encargados de tomar las decisiones pagan y reciben efectivamente, en tanto que la evaluación económica se hace desde el punto de vista país, considerando los costos reales para la economía, sin incluir los impuestos, los cuales se consideran transacciones entre agentes (de los privados al gobierno).

En el caso que nos ocupa, La evaluación financiara considera los precios de los combustibles de acuerdo con la regulación (subsidiados) a diciembre de 2007, en tanto que la evaluación económica toma los precios de paridad de exportación internacionales.


40

Dada la incertidumbre sobre las proyecciones de los precios internacionales del petróleo y sus derivados, se toma el promedio en la Costa del Golfo13 del año 2007 y se le resta el costo de transporte y trasiego a puerto colombiano, que se estima en US$0,05/gl. Al precio de paridad de exportación se le adicionan los costos de transporte a cada ciudad y los márgenes mayorista y minorista.

Usualmente, se lleva a cabo primero la evaluación financiara y posteriormente se hace la evaluación económica solo para aquellos casos que resultan no viables financieramente. Para los que a su vez resultan económicamente viables se pueden definir incentivos tributarios que los hagan atractivos financieramente. Sin embargo, este procedimiento no tiene sentido práctico en el análisis específico que nos ocupa, puesto que al eliminar los impuestos, el precio de paridad de exportación de los combustibles resultan menores que los precios regulados, por lo cual la evaluación económica no mejora la evaluación financiera en ningún caso, puesto que el impacto de la mayor eficiencia en los vehículos electrificados es menor. En efecto, los impuestos (IVA, impuesto global y sobretasa) representan cerca del 37% del precio final de la gasolina y cerca del 23% del precio final del diesel, por lo cual a pesar del subsidio implícito en los precios regulados, el precio de paridad de exportación resulta menor al quitar los impuestos (ver tabla).

A cambio de la evaluación económica, se hacen sensibilidades reduciendo el precio de los vehículos como representación de una reducción de los impuestos a la nueva tecnología.

Tabla 1 Comparación del Precio Final

Gasolina Corriente Diesel

Precio Regulado de Referencia

Precio de Paridad de Exportación sin

Impuestos

Precio Regulado de Referencia

Precio de Paridad de Exportación sin

Impuestos

Bogotá 6,538 4,739 5,361 4,797

Medellín 6,717 4,918 5,405 4,841

Barranquilla 6,647 4,848 5,205 4,641

Manizales 6,774 4,975 5,555 4,991

Precio de paridad de exportación: Promedio año 2007 Precio regulado: Precio de referencia diciembre 2007

13 Aunque el precio a diciembre 2007 es mayor que el promedio del año: Promedios anual 2007 USGC por barril: Crudo WTI = US$72,34, gasolina= US$85,66; diesel=US$88.92 Precio diciembre 2007 por barril: Crudo WTI = US$91,69, gasolina= US$95,54; diesel=US$107,65


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3.2 LA HERRAMIENTA DE CÁLCULO

A continuación se presenta a manera de pantallas la herramienta de cálculo para la evaluación. La herramienta está compuesta de tres hojas de trabajo:

<Info Basica>, la cual contiene la información común y los parámetros generales de cálculo.

<Caso Base>, la cual contiene la información y los cálculos del caso base, sin proyecto.

<Caso Alternativos>, la cual contiene la información y los cálculos del caso alternativo, con proyecto energizado con electricidad.

<Evaluación Resultados>, la cual contiene el resumen de los costos en valor presente de ambos casos y permite la comparación entre ellos.

En todas las hojas la información requerida esta sombreada en gris y los números en color rojo.

3.2.1 Información Básica

Está contenida en la hoja de trabajo <Info Basica>:

La primera pantalla permite ingresar los parámetros generales de cálculo, la información general de los precios, los consumos específicos de combustibles, los vehículos en cada año, la demanda de pasajeros en hora pico, el recorrido promedio y los costos ambientales unitarios. El número de vehículo, la demanda de pasajeros en hora pico y el recorrido promedio anual deben introducirse para cada año.


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3.2.2 Información para casos base y alternativo La segunda y tercera hojas de cálculo, caso base y caso alternativo, son similares y permiten incluir los parámetros propios de cada caso, en tres módulos: Costo Vehículos, Costo Infraestructura y Costos Ambientales.

Para el módulo Costo Vehículos, se alimenta el modelo con el costo unitario vehículos (US$), capacidad, vida útil, Costo O&M por kilómetro (US$) y la fuente de energía (1 ó 0)

Los Costos de Infraestructura, por sus particularidades, se incluyen directamente en la hoja de cálculo para cada año, En el módulo de Costos Ambientales, se introducen las Emisiones CO2 por vehículo y las Emisiones CO2 Generación Eléctrica.


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3.2.3 Hoja de evaluación de resultados Los resultados finales se calculan en la hoja de trabajo <Evaluación Resultados> y en ella se resumen los costos, por tipo, para los dos casos.

4 SIMULACIONES REALIZADAS Y RESULTADOS

4.1 SIMULACIONES REALIZADAS

Las simulaciones realizadas, son las siguientes:

• Transformación de sistemas de transporte masivo de combustión interna a sistemas eléctricos alimentados con energía externa a los vehículos (tipo troles). Para las ciudades donde estos sistemas existen o se están desarrollando, Bogotá, Medellín y Barranquilla.

• Transformación de los vehículos de combustión interna de los sistemas de transporte masivo a híbridos. Para las ciudades donde estos sistemas existen o se están desarrollando, Bogotá, Medellín y Barranquilla.

• Transformación de buses de combustión interna individuales a híbridos. En Bogotá, Barranquilla y Manizales.

• Transformación de automóviles particulares a vehículos híbridos. Dado que estos vehículos no se esperan en el corto ni mediano plazo en el país, sólo se evaluaría para Barranquilla.


44

Para todos los casos, se calcula el costo de los vehículos, el costo de la infraestructura y el costo ambiental y se presentan separadamente. En el caso del costo de los vehículos, existen tres componentes: el precio de compra de los vehículos, el costo de operación y mantenimiento y el costo de la energía. Los vehículos eléctricos son en promedio 1.6 veces más costosos que los tradicionales y sus costos de operación y mantenimiento son en promedio 1.25 veces mayores. Para ser competitivos, los vehículos eléctricos/híbridos deben compensar estos mayores costos con una reducción del consumo de energía, por una mayor eficiencia de los motores eléctricos, y menores emisiones.

4.2 RESULTADOS DE LAS SIMULACIONES

Los resultados se presentarán en el siguiente orden:

1. Articulado 150 pax diesel por eléctrico fuente externa, Bogotá, Medellín, Barranquilla.

2. Articulado 150 pax diesel por hibrido, Bogotá, Medellín, Barranquilla.

3. Bus diesel por híbrido, Bogotá (60 pax y padrón 80 pax), Barranquilla (60 pax) y Manizales (60 pax).

4. Buseta 45 pax diesel por híbrido, Bogotá, Barranquilla y Manizales.

5. Barranquilla, transformación de automóviles particulares y taxis a vehículos híbridos

Para cada caso se simula la reducción de 25% (valor del IVA) en el precio de los vehículos, para examinar la sensibilidad a este parámetro, que puede ser objeto de una política para incentivar las tecnologías electrificadas.

4.2.1 Articulado 150 pax diesel por eléctrico fuente externa

En la tabla 4.1 se presentan los resultados para Bogotá, Medellín y Barranquilla. En las tres ciudades se puede observar que los sistemas electrificados son más costosos, pero en gran medida debido a los costos asociados con la construcción y mantenimiento de la infraestructura. El costo de la infraestructura es del orden del 15%.

En la tabla 4.2 se presenta el caso, con una reducción de 25% en el costo de los vehículos electrificados. Como puede verse, el mayor valor del caso alternativo corresponde al costo de la infraestructura.


45

De lo anterior, puede deducirse que el costo de la infraestructura es el elemento determinante para que los sistemas de articulados electrificados con fuente externa no sean atractivos.

Tabla 4.1

Bogotá


Adquisición 1,453,833$ 129.39 33.9% 2,316,063$ 206.12 41.6% 862,230$ 76.7

O&M 1,115,235$ 99.25 26.0% 1,394,043$ 124.07 25.0% 278,809$ 24.8 Energía 1,533,019$ 136.43 35.8% 987,530$ 87.89 17.7% (545,488)$ (48.5)


TOTAL 4,286,293$ 381$ 100.0% 5,565,429$ 495$ 100.0% 1,279,136$ 114$

Medellín


Adquisición 63,179$ 154.82 24.8% 101,086$ 247.71 21.0% 37,907$ 92.9

O&M 75,956$ 186.13 29.8% 94,945$ 232.66 19.8% 18,989$ 46.5 Energía 105,267$ 257.96 41.4% 52,266$ 128.08 10.9% (53,001)$ (129.9)


TOTAL 254,500$ 624$ 5.9% 480,383$ 1,177$ 8.6% 225,882$ 554$

Barranquilla

Costo Total Costo por Pasajero Porcentaje Costo Total Costo por Pasajero Porcentaje Costo Total Costo por PasajeroVehiculos 136,631$ 190$ 97.4% 141,091$ 196$ 39.7% 4,460$ 6.2

Adquisición 39,902$ 55.41 28.4% 63,844$ 88.66 17.9% 23,941$ 33.2

O&M 41,432$ 57.53 29.5% 51,791$ 71.92 14.6% 10,358$ 14.4 Energía 55,296$ 76.79 39.4% 25,457$ 35.35 7.2% (29,840)$ (41.4)


TOTAL 140,287$ 195$ 3.3% 355,765$ 494$ 6.4% 215,478$ 299$


DIFERENCIA



Tabla 4.2

BogotáSin IVA


Adquisición 1,453,833$ 129.39 33.9% 1,852,851$ 164.90 36.3% 399,017$ 35.5

O&M 1,115,235$ 99.25 26.0% 1,394,043$ 124.07 27.3% 278,809$ 24.8 Energía 1,533,019$ 136.43 35.8% 987,530$ 87.89 19.4% (545,488)$ (48.5)


TOTAL 4,286,293$ 381$ 100.0% 5,102,216$ 454$ 100.0% 815,923$ 73$

Medellín

Costo Total Costo por Pasajero Porcentaje Costo Total Costo por Pasajero Porcentaje Costo Total Costo por PasajeroVehiculos 244,402$ 598.91 96.0% 228,079$ 558.91 49.6% (16,322)$ (40.0)

Adquisición 63,179$ 154.82 24.8% 80,869$ 198.17 17.6% 17,690$ 43.3

O&M 75,956$ 186.13 29.8% 94,945$ 232.66 20.6% 18,989$ 46.5 Energía 105,267$ 257.96 41.4% 52,266$ 128.08 11.4% (53,001)$ (129.9)


TOTAL 254,500$ 624$ 5.9% 460,165$ 1,128$ 9.0% 205,665$ 504$

Barranquilla

Costo Total Costo por Pasajero Porcentaje Costo Total Costo por Pasajero Porcentaje Costo Total Costo por PasajeroVehiculos 136,631$ 190$ 97.4% 128,322$ 178$ 37.4% (8,309)$ (11.5)

Adquisición 39,902$ 55.41 28.4% 51,075$ 70.92 14.9% 11,173$ 15.5

O&M 41,432$ 57.53 29.5% 51,791$ 71.92 15.1% 10,358$ 14.4 Energía 55,296$ 76.79 39.4% 25,457$ 35.35 7.4% (29,840)$ (41.4)


TOTAL 140,287$ 195$ 3.3% 342,996$ 476$ 6.7% 202,709$ 281$


DIFERENCIA




46

4.2.2 Articulados diesel por híbridos

En la tabla 4.3 se presentan los resultados para Bogotá, Medellín y Barranquilla. En las tres ciudades se puede observar que los sistemas híbridos son más costosos, donde el peso del precio de los vehículos es preponderante.

En la tabla 4.4 se presentan los resultados con una reducción de 25% en el precio de los vehículos híbridos. Esto significa una reducción importante en el costo de los sistemas híbridos, de tal forma que en Medellín se hacen atractivos y en Barranquilla se vuelven neutrales respecto al sistema tradicional de combustión interna. En Bogotá la diferencia es marginal de cerca de un 10% mayor que el sistema tradicional.

Es claro que con adecuados incentivos tributarios la tecnología de vehículos híbridos puede volverse atractiva para reemplazar los articulados de sistemas tipo TRANSMILENIO Y METROBUS y padrones tipo TRANSMETRO.

Tabla 4.3

Bogotá


Adquisición 1,453,833$ 129.39 33.9% 2,316,063$ 206.12 47.8% 862,230$ 76.7 O&M 1,115,235$ 99.25 26.0% 1,394,043$ 124.07 28.8% 278,809$ 24.8

Energía 1,533,019$ 136.43 35.8% 1,046,285$ 93.12 21.6% (486,733)$ (43.3)


TOTAL 4,286,293$ 381$ 100.0% 4,844,953$ 431$ 100.0% 558,660$ 50$

Medellín


Adquisición 63,179$ 154.82 24.8% 101,086$ 247.71 38.6% 37,907$ 92.9 O&M 75,956$ 186.13 29.8% 94,945$ 232.66 36.2% 18,989$ 46.5

Energía 105,267$ 257.96 41.4% 61,581$ 150.91 23.5% (43,686)$ (107.1)


TOTAL 254,500$ 624$ 5.9% 262,170$ 642$ 5.4% 7,670$ 19$

Barranquilla


Adquisición 39,902$ 55.41 28.4% 63,844$ 88.66 41.3% 23,941$ 33.2 O&M 41,432$ 57.53 29.5% 51,791$ 71.92 33.5% 10,358$ 14.4

Energía 55,296$ 76.79 39.4% 37,740$ 52.41 24.4% (17,557)$ (24.4)


TOTAL 140,287$ 195$ 3.3% 154,745$ 215$ 3.2% 14,458$ 20$





47

Tabla 4.4

BogotáSin IVA


Adquisición 1,453,833$ 129.39 33.9% 1,852,851$ 164.90 42.3% 399,017$ 35.5 O&M 1,115,235$ 99.25 26.0% 1,394,043$ 124.07 31.8% 278,809$ 24.8

Energía 1,533,019$ 136.43 35.8% 1,046,285$ 93.12 23.9% (486,733)$ (43.3)


TOTAL 4,286,293$ 381$ 100.0% 4,381,740$ 390$ 100.0% 95,447$ 8$

Medellín

Costo Total Costo por Pasajero Porcentaje Costo Total Costo por Pasajero Porcentaje Costo Total Costo por PasajeroVehiculos 244,402$ 598.9 96.0% 237,395$ 581.7 98.1% (7,007)$ (17.2)

Adquisición 63,179$ 154.82 24.8% 80,869$ 198.17 33.4% 17,690$ 43.3 O&M 75,956$ 186.13 29.8% 94,945$ 232.66 39.2% 18,989$ 46.5

Energía 105,267$ 257.96 41.4% 61,581$ 150.91 25.5% (43,686)$ (107.1)


TOTAL 254,500$ 624$ 5.9% 241,953$ 593$ 5.5% (12,547)$ (31)$

Barranquilla


Adquisición 39,902$ 55.41 28.4% 51,075$ 70.92 36.0% 11,173$ 15.5 O&M 41,432$ 57.53 29.5% 51,791$ 71.92 36.5% 10,358$ 14.4

Energía 55,296$ 76.79 39.4% 37,740$ 52.41 26.6% (17,557)$ (24.4)


TOTAL 140,287$ 195$ 3.3% 141,976$ 197$ 3.2% 1,689$ 2$




4.2.3 Bus diesel por híbrido

En la tabla 4.5 se presentan los resultados para Bogotá, Barranquilla y Manizales. En las tres ciudades se puede observar que los sistemas híbridos son apreciablemente más costosos, tanto por el mayor precio de los vehículos como por los mayores costos O&M. Así mismo, las reducciones en el costo de la energía por mayor eficiencia son muy modestas con relación al total de los costos.

Aun con una reducción de 25% en el precio de los vehículos híbridos (tabla 4.6), sigue existiendo una diferencia importante en el costo total, del orden del 10%, en gran medida debido a los mayores costos O&M y las modestas reducciones en el costo de la energía.


48

Tabla 4.5

Bogotá 60 pax


Adquisición 238,937$ 53.8 14.0% 382,299$ 86.0 19.7% 143,362$ 32.3 O&M 812,808$ 182.9 47.5% 1,016,010$ 228.6 52.5% 203,202$ 45.7

Energía 526,264$ 118.4 30.8% 484,163$ 108.9 25.0% (42,101)$ (9.5)


TOTAL 1,709,603$ 385$ 100.0% 1,936,259$ 436$ 100.0% 226,656$ 51$



Adquisición 384,500$ 66.2 18.5% 615,201$ 106.0 25.1% 230,700$ 39.7 O&M 923,319$ 159.1 44.5% 1,154,148$ 198.8 47.1% 230,830$ 39.8

Energía 618,801$ 106.6 29.8% 618,739$ 106.6 25.3% (62)$ (0.0)


TOTAL 2,076,106$ 358$ 121.4% 2,449,188$ 422$ 126.5% 373,083$ 64$

Barranquilla 60 pax


Adquisición 165,017$ 78.97 21.3% 264,027$ 126.35 28.4% 99,010$ 47.4 O&M 359,417$ 172.00 46.3% 449,271$ 215.00 48.3% 89,854$ 43.0

Energía 225,938$ 108.12 29.1% 207,863$ 99.47 22.3% (18,075)$ (8.6)


TOTAL 775,821$ 371$ 45.4% 931,071$ 446$ 48.1% 155,250$ 74$

Manizales 60 pax


Adquisición 12,157$ 58.48 1.6% 19,451$ 93.57 2.1% 7,294$ 35.1 O&M 36,136$ 173.83 4.7% 45,169$ 217.28 4.9% 9,034$ 43.5

Energía 24,243$ 116.62 3.1% 25,092$ 120.70 2.7% 849$ 4.1


TOTAL 78,023$ 375$ 4.6% 91,949$ 442$ 4.7% 13,927$ 67$





49

Tabla 4.6

Bogotá 60 paxSin IVA


Adquisición 238,937$ 53.8 14.0% 305,839$ 68.8 16.4% 66,902$ 15.1 O&M 812,808$ 182.9 47.5% 1,016,010$ 228.6 54.6% 203,202$ 45.7

Energía 526,264$ 118.4 30.8% 484,163$ 108.9 26.0% (42,101)$ (9.5)


TOTAL 1,709,603$ 385$ 100.0% 1,859,799$ 418$ 100.0% 150,197$ 34$



Adquisición 384,500$ 66.2 18.5% 492,161$ 84.8 21.2% 107,660$ 18.5 O&M 923,319$ 159.1 44.5% 1,154,148$ 198.8 49.6% 230,830$ 39.8

Energía 618,801$ 106.6 29.8% 618,739$ 106.6 26.6% (62)$ (0.0)


TOTAL 2,076,106$ 358$ 121.4% 2,326,148$ 401$ 125.1% 250,042$ 43$

Barranquilla 60 pax


Adquisición 165,017$ 78.97 21.3% 211,222$ 101.08 24.0% 46,205$ 22.1 O&M 359,417$ 172.00 46.3% 449,271$ 215.00 51.2% 89,854$ 43.0

Energía 225,938$ 108.12 29.1% 207,863$ 99.47 23.7% (18,075)$ (8.6)


TOTAL 775,821$ 371$ 45.4% 878,266$ 420$ 47.2% 102,445$ 49$

Manizales 60 pax


Adquisición 12,157$ 58.48 1.6% 15,561$ 74.85 1.8% 3,404$ 16.4 O&M 36,136$ 173.83 4.7% 45,169$ 217.28 5.1% 9,034$ 43.5

Energía 24,243$ 116.62 3.1% 25,092$ 120.70 2.9% 849$ 4.1


TOTAL 78,023$ 375$ 4.6% 88,059$ 424$ 4.7% 10,036$ 48$




4.2.4 Buseta diesel por híbrido

En la tabla 4.7 se presentan los resultados para Barranquilla y Manizales. Como en el caso de los buses, en las dos ciudades se puede observar que los sistemas híbridos son apreciablemente más costosos, tanto por el mayor precio de los vehículos como por los mayores costos O&M. Así mismo, no existen reducciones en el costo de la energía por mayor eficiencia.

Aun con una reducción de 25% en el precio de los vehículos híbridos (tabla 4.6), sigue existiendo una diferencia importante en el costo total, del orden del 15%, en gran medida debido a los mayores costos O&M y a la no existencia de reducciones en el costo de la energía.


50

Tabla 4.7

Tabla 4.8

4.2.5 Automóviles particulares a vehículos híbridos

El vehículo hibrido analizado corresponde a un Toyota equivalente a 2.0 lit, con un recorrido anual de 18.000 Km/año para un vehículo privado y 126.000 Km/año para un taxi, en la ciudad de Barranquilla.

Barranquilla


Adquisición 38,175$ 161.03 23.2% 61,080$ 257.64 29.7% 22,905$ 96.6 O&M 89,091$ 375.79 54.2% 111,363$ 469.74 54.2% 22,273$ 93.9

Energía 30,669$ 129.37 18.7% 30,669$ 129.37 14.9% ‐$ ‐


TOTAL 164,243$ 693$ 100% 205,569$ 867$ 100% 41,326$ 174$

Manizales

Costo Total Costo por Pasajero Porcentaje Costo Total Costo por Pasajero Porcentaje Costo Total Costo por PasajeroVehiculos 818,297$ 1,528.0 91.2% 983,158$ 1,835.8 96.8% 164,862$ 307.8

Adquisición 58,311$ 108.88 6.5% 93,298$ 174.22 9.2% 34,987$ 65.3 O&M 519,500$ 970.06 57.9% 649,375$ 1,212.58 64.0% 129,875$ 242.5

Energía 240,485$ 449.06 26.8% 240,485$ 449.06 23.7% ‐$ ‐


TOTAL 897,183$ 1,675$ 100.0% 1,015,324$ 1,896$ 100% 118,141$ 221$


DIFERENCIACASO BASE


CASO ALTERNATIVO

BarranquillaSin IVA

Costo Total Costo por Pasajero Porcentaje Costo Total Costo por Pasajero Porcentaje Costo Total Costo por PasajeroVehiculos 157,935$ 666.2 96.2% 190,897$ 805.2 98.7% 32,962$ 139.0 Adquisición Vehículos 38,175$ 161.03 23.2% 48,864$ 206.11 25.3% 10,689$ 45.1

O&M 89,091$ 375.79 54.2% 111,363$ 469.74 57.6% 22,273$ 93.9 Energía 30,669$ 129.37 18.7% 30,669$ 129.37 15.9% ‐$ ‐


TOTAL 164,243$ 693$ 100% 193,353$ 816$ 100% 29,110$ 123$

Manizales

Costo Total Costo por Pasajero Porcentaje Costo Total Costo por Pasajero Porcentaje Costo Total Costo por PasajeroVehiculos 818,297$ 1,528.0 91.2% 964,499$ 1,801.0 96.8% 146,202$ 273.0 Adquisición Vehículos 58,311$ 108.88 6.5% 74,639$ 139.37 7.5% 16,327$ 30.5

O&M 519,500$ 970.06 57.9% 649,375$ 1,212.58 65.2% 129,875$ 242.5 Energía 240,485$ 449.06 26.8% 240,485$ 449.06 24.1% ‐$ ‐


TOTAL 897,183$ 1,675$ 100.0% 996,664$ 1,861$ 100% 99,481$ 186$


DIFERENCIACASO BASE


CASO ALTERNATIVO


51

En el caso del vehículo privado, es claro que debido al bajo kilometraje, el menor consumo de combustible y los menores costos ambientales del vehículo híbrido no compensan el mayor precio del vehículo y los mayores costos operativos (tabla 4.9). Este desbalance sigue permaneciendo aun con una reducción del IVA en el precio del vehículo híbrido, tal como se observa en la tabla 4.10.

Sin embargo, para un taxi con un recorrido de 126.000 Km, el vehículo híbrido es neutral frente a uno convencional (tabla 4.9) por los ahorros obtenidos en el consumo de combustible y se vuelve muy atractivo con una reducción del 25% en el precio del vehículo (tabla 4.10).

En contraste los taxis que usan gas natural resultan más económicos que los híbridos (tabla 4.9), aún con una reducción del 25% en el precio del vehículo (tabla 4.10).

Tabla 4.9

Barranquilla ‐ Vehículo privado gasolina, recorrido 18.000 Km/añoCASO ALTERNATIVO


Adquisición 32$ 66.5% 52$ 79.7% 20$ O&M 6$ 13.2% 8$ 12.1% 2$

Energía 9$ 18.2% 4$ 6.7% (4)$


TOTAL 48$ 100.0% 65$ 100.0% 34$

Barranquilla ‐ Taxi gasolina , recorrido 126.000 Km/año


Adquisición 32$ 22.1% 52$ 35.9% 20$

O&M 44$ 30.6% 55$ 38.3% 11$ Energía 61$ 42.4% 31$ 21.2% (31)$


TOTAL 144$ 100% 144$ 100% (0)$


Barranquilla ‐ Taxi gas natural, recorrido 126.000 Km/año


Adquisición 32$ 26.3% 52$ 35.9% 20$

O&M 44$ 36.5% 55$ 38.3% 11$ Energía 38$ 31.3% 31$ 21.2% (7)$


TOTAL 121$ 100% 144$ 100% 47$



CASO BASE DIFERENCIA


52

Tabla 4.10

Barranquilla ‐ Vehículo privado gasolina, recorrido 18.000 Km/añoCASO ALTERNATIVO Sin IVA


Adquisición 32$ 66.5% 41$ 75.9% 10$ O&M 6$ 13.2% 8$ 14.5% 2$

Energía 9$ 18.2% 4$ 8.0% (4)$


TOTAL 48$ 100.0% 55$ 100.0% 13$

Barranquilla ‐ Taxi gasolina , recorrido 126.000 Km/año

Costo Total Porcentaje Costo Total Porcentaje Costo Total Vehiculos 137$ 95.1% 127$ 95.2% (10)$

Adquisición 32$ 22.1% 41$ 31.0% 10$

O&M 44$ 30.6% 55$ 41.3% 11$ Energía 61$ 42.4% 31$ 22.9% (31)$


TOTAL 144$ 100% 134$ 100% (21)$


Barranquilla ‐ Taxi gas natural, recorrido 126.000 Km/año


Adquisición 32$ 26.3% 41$ 31.0% 10$

O&M 44$ 36.5% 55$ 41.3% 11$ Energía 38$ 31.3% 31$ 22.9% (7)$


TOTAL 121$ 100% 134$ 100% 26$




4.2.6 Camiones diesel a vehículos híbridos

Para un camión con un recorrido de 90.000 Km, el vehículo híbrido es neutral frente a uno convencional que use diesel (tabla 4.11) por los ahorros obtenidos en el consumo de combustible y se vuelve muy atractivo con una reducción del 25% en el precio del vehículo (tabla 4.12).


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Tabla 4.11

Camión diesel, 90.000 Km/añoCASO ALTERNATIVO


Adquisición Vehículos 41$ 25.0% 65$ 39.4% 24$ O&M 20$ 12.1% 28$ 16.7% 8$

Energía 86$ 52.6% 66$ 39.9% (20)$


TOTAL 163$ 100.0% 165$ 100.0% 15$


Evaluación Financiera de Proyectos de Energización Eléctrica de TransporteCamiones de 5 Toneladas

Barranquilla


Tabla 4.12

Camión diesel, 90.000 Km/añoCASO ALTERNATIVO Sin IVA

Costo Total Porcentaje Costo Total Porcentaje Costo Total Vehiculos 146$ 89.7% 146$ 95.7% (0)$

Adquisición Vehículos 41$ 25.0% 52$ 34.3% 11$ O&M 20$ 12.1% 28$ 18.2% 8$

Energía 86$ 52.6% 66$ 43.3% (20)$


TOTAL 163$ 100.0% 152$ 100.0% (11)$


Evaluación Financiera de Proyectos de Energización Eléctrica de TransporteCamiones de 5 Toneladas

Barranquilla


5 FINANCIAMIENTO Y POSIBILIDADES DE APALANCAMIENTO

El sistema financiero colombiano no ofrece líneas de crédito para proyectos específicos de transporte, con excepción de los fondos para chatarrización. Los inversionistas en sistemas de transporte deben presentar proyectos bancables y financieramente sostenibles como cualquier otro proyecto, bajo las mismas condiciones que se exigen para cualquier financiamiento a tasas comerciales.

Sin embargo, existen algunas líneas especiales de origen estatal que operan como créditos de fomento con tasa preferenciales que pueden ser usadas en proyectos de transporte. El


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sistema financiero colombiano cuenta con suficientes recursos para financiar un número de proyectos de transporte suficientes, sin embargo, para financiar mega-proyectos (e.g., sustitución masiva de articulados, padrones y buses), se requerirían recursos internacionales adicionales.

Bancoldex

Bancoldex cuenta con líneas para promocionar desarrollo empresarial, tanto para el mercado nacional como para proyectos de exportación, las cuales permiten cubrir las necesidades de capital de trabajo e inversión.

Hay plazos hasta tres años para capital de trabajo y hasta cinco años para inversión, y la garantía es mediante Hipoteca o Prenda. Adicionalmente cuenta con el respaldo del Fondo Nacional de Garantías para aquellos clientes que presenten insuficiencia de garantías, dando cubrimiento hasta el 50% del crédito para capital de trabajo y del 60% del crédito para Inversión.

Línea Colciencias - Bancoldex

Bancoldex financia las inversiones necesarias para el desarrollo de proyectos de investigación, innovación y desarrollo tecnológico tales como:

Proyectos de gestión y modernización empresarial y de fortalecimiento de la capacidad tecnológica de la empresa.

Proyectos de desarrollo de productos, proceso y servicios TI.

Proyectos de capacitación en nuevas tecnologías.

Proyectos de uso racional y eficiente de energía.

Proyectos de riesgo tecnológico compartido.

Patentes originadas desde Colombia de tecnologías potencialmente protegibles

Estos proyectos deben estar orientados a fortalecer la capacidad tecnológica y a mejorar la competitividad, la productividad y la rentabilidad de las empresas, mediante procesos de investigación o innovación tecnológica.

Se financia hasta el 80% del proyecto, con un monto máximo de ,000 SMMLV para empresas con actividad comercio, industria y/o servicios. El plazo es hasta 10 años, con período de gracia de 3 años que está incluido en el plazo total. El plazo total, el período de gracia y la amortización podrán pactarse libremente entre el beneficiario y el intermediario financiero, ajustándose al flujo de caja del proyecto.


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La garantía es mediante hipoteca o prenda, y depende capacidad de endeudamiento. Adicionalmente cuenta con el respaldo del Fondo Nacional de Garantías (FAG) para aquellos clientes que presenten insuficiencia de garantías, dando un cubrimiento hasta del 80%.

6 CONCLUSIONES

La conclusión válida para todos los sistemas, con excepción de taxis, coincide en el hecho de que las tecnologías de transporte energizadas con electricidad o híbridas son todavía más costosas que las tradicionales, considerando exclusivamente los costos de inversión, operación y mantenimiento y de energía del los vehículos, los costos en infraestructura electromecánica y vial, y los costos ambientales.

Las siguientes son las conclusiones específicas para los casos analizados:

1. El costo de la infraestructura, tanto del sistema electromecánico como vial, es el elemento determinante que hace inviable los sistemas de transporte con fuente externa para reemplazar los articulados diesel de 150 pax en sistemas como Transmilenio (Bogotá), Metrobus (Medellín) y Transmetro (Barranquilla).

2. Los sistemas basados en articulados híbridos (diesel eléctrico) son más costosos que los sistemas basados en articulados diesel en sistemas como Transmilenio (Bogotá), Metrobus (Medellín) y Transmetro (Barranquilla). Sin embargo, con la disminución de 25% en el precio de los vehículos se reduce sustancialmente la diferencia con los sistemas tradicionales de combustión interna, de tal forma que se vuelven neutrales respecto al sistema tradicional de combustión interna. Coon adecuados incentivos tributarios la tecnología de vehículos híbridos puede volverse atractiva para reemplazar los articulados de sistemas tipo TRANSMILENIO Y METROBUS y padrones tipo TRANSMETRO.

3. Tanto en buses (60 y 80 pax) y busetas (45 pax) se puede observar que los sistemas híbridos son más costosos. La competitividad de los vehículos híbridos está afectada tanto por el precio de los vehículos como por los altos costos O&M. Aun con la reducción de 25% en el precio de los vehículos híbridos, la diferencia con los sistemas tradicionales de combustión interna sigue siendo importante.

4. Para vehículos privados, con un recorrido de 18.000 Km al año, el menor consumo de combustible y los menores costos ambientales de los híbridos no compensan el mayor precio del vehículo (ni siquiera con una reducción del 25%) y los mayores costos operativos. Sin embargo, para un taxi con un recorrido de 126.000 Km, el vehículo híbrido es neutral frente a uno convencional y se vuelve muy atractivo con una reducción del 25% en el precio del vehículo.


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6. Sin embargo, para un taxi a gasolina con un recorrido de 126.000 Km, el vehículo híbrido es neutral frente a uno convencional y se vuelve muy atractivo con una reducción del 25% en el costo del vehículo.

5. Para un camión diesel con un recorrido de 90.000 Km, el vehículo híbrido es neutral frente a uno convencional y se vuelve muy atractivo con una reducción del 25% en el costo del vehículo.

En resumen, la acción del Estado se debe concentrar en financiar la infraestructura eléctrica por iniciativa de las autoridades municipales y la eliminación del IVA y otros impuestos para reducir el precio de los vehículos híbridos, bajo las siguientes consideraciones:

• Se requieren incentivos especiales basados en propuestas de desarrollo urbano donde el trole o el tranvía tengan un papel de atractivo turístico/ambiental y paisajístico para que los sistemas con fuente externa tengan viabilidad económica. Las ciudades que quieran implementar sistemas tipo trole o tranvía con alimentación externa deberán subsidiar la infraestructura eléctrica, basados en beneficios y externalidades estratégicas vinculadas al desarrollo urbano deseado.

• Los articulados híbridos de 150 pax son una opción a mediano plazo bajo la expectativa de incentivos tributarios orientados a reducir el precio de los vehículos.

• Los buses y busetas híbridos no son una opción clara a mediano plazo por el precio alto de los vehículos y los mayores costos O&M. En el largo plazo, debe darse una reducción del precio de los vehículos para que sean una opción viable.

• Los vehículos privados híbridos no son una opción por el bajo recorrido anual. En el largo plazo, debe darse una reducción del precio de los vehículos para que sean una opción viable.

• Los taxis híbridos son una solución para sustituir los vehículos a gasolina, aun sin incentivos tributarios. Sin embargo, no son competitivos con los taxis que usan GNV a los precios actuales de este combustible, por lo cual los vehículos híbridos son una opción interesante ante una reducción de las reservas y la producción de gas natural.

• Los camiones híbridos son una solución inmediata para sustituir los vehículos diesel, aun sin incentivos tributarios.

Informe final final · 2018. 4. 9. · Informe final Econometría S.A., diciembre 14 de 2007 1 ......

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