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INSTITUTO COSTARRICENSE DE ELECTRICIDAD SITUACION DEL SECTOR ELECTRICO COSTARRICENSE Marzo 2017

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INSTITUTO COSTARRICENSE DE ELECTRICIDAD

SITUACION DEL SECTOR ELECTRICO

COSTARRICENSE

Marzo 2017

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SITUACION ACTUAL

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SITUACION DEL SERVICIO ELECTRICO

• La situación del sistema eléctrico se describe analizando sus diferentes dimensiones

• Sostenibilidad ambiental• Cobertura• Calidad• Garantía de suministro• Precio

• La electricidad contribuye a la competitividad, al desarrollo económico y al bienestar de la población cuando satisface las expectativas de la sociedad en todas esas dimensiones

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SOSTENIBILIDAD AMBIENTAL

Hidro67%

Geot6%

Eólic9%

Biom1%

Solar0.03%

Térm17%

Capacidad Instalada 2016

3 467 MW

Hidro74%

Geot12%

Eólic11%

Biom1%

Solar0% Térm

2%

Generación 2016

10 782 GWh

0%

20%

40%

60%

80%

100%

198

2

198

3

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4

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5

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6

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7

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8

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0

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1

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0

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1

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0

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1

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3

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5

201

6

Generación Histórica por Fuente1982 - 2016

Hidro Geot Eólic Biom Térm

El sistema eléctrico ha sido reconocido internacionalmente por tener una de las matrices energéticas más limpias y sostenibles del mundo

RECONOCIMIENTO INTERNACIONAL

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COBERTURA

• El país logró altas tasas de electrificación desde hace más de 25 años• El sistema eléctrico cubre a más del 99.3% de la población• Se basa en los principios de solidaridad y universalidad del servicio

Costa Rica

Más de cinco millones de centroamericanos sin acceso al

servicio eléctrico

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CALIDAD

El ICE y la gestión de la calidad:• Sistemas de gestión de calidad en el sector eléctrico ISO9001 e ISO14001• Todas las plantas de generación del ICE están certificadas• Centro de Control de Energía es el único en Centroamérica certificado y con centro

alterno

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

HIDROELÉCTRICA 95.43% 98.48% 99.04% 99.14% 98.30% 99.74% 99.83%

TÉRMICA 64.21% 78.53% 82.66% 93.28% 91.36% 90.40% 83.40%

GEOTÉRMICA 95.66% 99.35% 99.26% 99.15% 98.48% 81.32% 98.56%

EÓLICO 99.52% 98.73% 87.91% 93.76% 96.88% 92.93% 90.63%

SOLAR 0.00% 0.00% 0.00% 99.46% 98.06% 98.66% 99.54%

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

HORAS 15.35 15.23 14.85 14.71 13.00 11.62 10.43 11.59 10.26 10.13

HO

RA

S

TRANSMISION:Indisponibilidad 42min

DISTRIBUCIONDPIR: 10 hr

GENERACION:Confiabilidad >90%

SISTEMA:Pérdidas totales 11.9%

SISTEMAS DE CALIDAD

Datos del ICE, excepto las pérdidas totales del sistema

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CALIDAD EN TRANSMISION

El ICE se ubica en el segundo lugar del referenciamiento de la CIER en los índices de energía no servida y disponibilidad de la red

En un proceso de mejora continua, en la última década se redujo cuatro veces la energía no servida

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CALIDAD EN DISTRIBUCION

• El índice DPIR (duración promedio de las interrupciones en la red) mide la calidad del servicio que percibe el cliente

0

10

20

30

40

50

ICE Dist3ES

Dist2ES

Dist2NI

Dist1NI

Dist6ES

Dist4ES

Dist1GU

Dist1ES

Dist5ES

Ho

ras

Duración Promedio de Interrupción de la Red

CNEE,Guatemala. www.cnee.gob.gt/xhtml/Calidad/Dist_ServTecnico.htmlSIGET, El Salvador. www.siget.gob.sv/INE, Nicaragua. www.ine.gob.ni/

Fuentes:

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CALIDAD EN GENERACION

• Los índices de disponibilidad y confiabilidad miden el desempeño de las unidades generadoras

• Las plantas del ICE exhiben mejores índices que las plantas norteamericanas

80%

85%

90%

95%

100%

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Disponibilidad de plantas

ICE NERC

80%

85%

90%

95%

100%

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Confiabilidad de plantas

ICE NERCFuente. NERC http://www.nerc.com/pa/RAPA/Pages/GeneralAvailabilityReview.aspx

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PERDIDAS ELECTRICAS

• El índice de pérdidas totales, tanto técnicas como comerciales, es un indicador global de la capacidad y organización del sector eléctrico

ICE

Costa Rica

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GARANTIA DE SUMINISTRO

El sistema tiene una década ininterrumpida sin racionamientos y sin salidas completas

Hay suficiente capacidad instalada de generación

El sistema de transmisión es robusto

La operación se hace bajo estrictos criterios de seguridad operativa

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PROBLEMAS DE SUMINISTRO EN LA

REGION

Honduras

• Solo Costa Rica no ha sufrido constantes apagones en la última década

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PROBLEMAS FINANCIEROS E

INSEGURIDAD

• Importancia de la seguridad jurídica y cumplimiento de los contratos• En el sistema eléctrico de Costa Rica siempre se han honrado los compromisos

contractuales• Aun teniendo la capacidad instalada, es posible tener apagones “financieros”

por falta de pago o de confianza entre los agentes

Nicaragua 2005-2007Generadores dejan de vender por falta de pago de la distribuidora

El Salvador 2017Generadores de Guatemala suspenden exportaciones porque distribuidoras dejan de pagar por atraso de susbsidiosdel gobierno

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PRECIO

• El ICE ha cumplido su compromiso de procurar tarifas estables y que no superen el valor de julio 2014

• Por un error metodológico de la ARESEP, las tarifas en el 2017 bajaron a niveles insostenibles

• En el 2017 será necesario reajustar las tarifas para restablecer el equilibrio financiero, siempre sin superar el valor de julio 2014

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PRECIO Y LA ADICION DE NUEVA CAPACIDAD

• La tarifa solicitada del Sistema de Generación del 2017 contiene el costo de la nueva capacidad adicionada durante el 2016

• El precio medio resultante es CRC54.75/kWh

Reventazón5% Nuevas compras

energía6%

Compras energía contratos previos

20%

Recup períod anterior

5%

Otros Costos9%O&M

10%

Depreciación12%

Alquileres operativos

12%

Deuda y expansión sistema

21%

Distribución por costos del precio unitario promedio del sistema de generación

305 MW hidro con capacidad de regulación

50 MW filo de agua+

100 MW eólicoTotal 150 MWSin regulación

Reventazón: 5%

Contratos nuevos: 6%

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195,14

104,9 126,8

143,6 149,1 152,2

170,2 160,67 137,9

17.2

206,5

230,2 230,7

191,10

224,7

179,1

221,0 227,6

244,6 244,2

230,2

196,48

136,2 152,38

188,7

200,8

204,10

209,3

173,1 170,3

188,8 188,2

198,50

175,47

0

50

100

150

200

250

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

US

D /

MW

h

Países Grupo SICA Precio medio electricidad Mercado Regulado

2008 - 2015

Belice Costa Rica El Salvador Guatemala

Honduras Nicaragua Panamá Rep.Dom.

ElaboradoporProcesoEstrategiasdeInversión-PDE-ICE/FuenteCEPAL

PRECIOS EN CENTROAMERICA

• Los precios de Costa Rica son competitivos con los de Centroamérica• Luego de un período de rebajas se prevé una tendencia en la región a volver a

subir

Costa Rica

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Honduras

México

TARIFAS AL ALZA

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Honduras

SUBSIDIOS EN CENTROAMERICA

• Solo Costa Rica no recibe subsidios del gobierno central• La comparación de precios es difícil por esta distorsión

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http://blog-dialogoafondo.org/?p=4047

Fuente:

Estimaciones del Fondo Monetario Internacionalsitúan el monto de los subsidios en el orden deun punto porcentual del PIB en El Salvador, Honduras y Nicaragua

MAGNITUD DE LOS SUBSIDIOS EN

CENTROAMERICA

1% del PIB

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http://www.elabs5.com/functions/message_view.html?mid=1986004&mlid=186855&siteid=32425425&uid=957a7fd5d8

Indice de Competitividad Global (ICG) del Foro Económico Mundial calculado para 148 países. Citado por Informe Estado de la Nación en:

Fuente:

• La calidad de la energía es un factor que contribuye a la competitividad del país

• Hay otros factores que son los causantes principales de la pérdida de competitividad

COMPETITIVIDAD Y SISTEMA ELECTRICO

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EL RUMBO DEL PLAN DE EXPANSION

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Escenario Bajo: 2.0%

Escenario Medio: 2.8%

Escenario Alto: 4.2%

0

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

20

05

20

07

20

09

20

11

20

13

20

15

20

17

20

19

20

21

20

23

20

25

20

27

20

29

20

31

20

33

20

35

20

37

20

39

GW

h

Proyecciones de demanda de energía

Medio Bajo Alto Histórico

Proyección crecimiento 2016-2035:

CRECIMIENTO DEL SISTEMA

• El plan de expansión cumple con las políticas energéticas y ambientales

• Posiciona al país para que pueda aprovechar el vasto potencial de fuentes renovables variables

• Cubre las necesidades previstas de crecimiento del sistema

Las proyecciones de demanda se

recalculan todos los años y los programas

de expansión se ajustan para garantizar

una instalación adecuada

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• En el período 2014-2019 se adicionan

870 MW renovables y se retiran 20 MW

térmicos

• El sistema tiene suficiente instalación

para satisfacer los criterios de

confiabilidad

• El 28% de la nueva capacidad es de

plantas eólicas

• El sector privado aportó el 40% de la

nueva instalación

EXPANSION DE CORTO PLAZO

Año Proyecto Fuente Potencia Acum

MW MW

2014 Balsa Inferior Hidro 38 38

Chiripa Eólic 50 88

2015 Cachí (ampliación) Hidro 53 141

Río Macho (ampliación) Hidro 24 165

Orosí Eólic 50 215

Tilawind Eólic 20 235

Torito Hidro 50 285

Vientos del Este Eólic 20 305

2016 Reventazón Hidro 305 610

Moín (retiro) Térm -20 590

Ampl El Angel Hidro 5 595

Bijagua Hidro 18 613

Chucás Hidro 50 663

Mogote Eólic 20 683

Altamira Eólic 20 703

Campos Azules Eólic 20 723

2017 Vientos de Miramar Eólic 20 743

Vientos de la Perla Eólic 20 763

2018 Valle Escondido Solar 5 768

Los Negros2 Hidro 28 796

2019 Pailas 2 Geot 55 851

OBRAS DE EXPANSION DE LA GENERACION

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• Borinquen 1, de 52 MW es el siguiente

proyecto a desarrollar.

• Diquís es interesante en su fecha más

temprana, 2026

• Se requiere un refuerzo de capacidad

temporal entre el 2023-2025

PLAN DE LARGO PLAZO

Perí

od

o d

e d

ecis

ion

esPe

río

do

de

refe

ren

cia

El período de referencia se satisface con

plantas geotérmicas, eólicas y solares

2020 3,414

2021 3,414

2022 3,414

Borinquen 1 Geot 52 3,466

Capacidad temporal contratada Térm 60 3,526

2024 Capacidad temporal contratada Térm 65 3,591

2025 3,591

Diquís Hidro 623 4,214

Diquís Minicentral Hidro 27 4,241

Capacidad temporal contratada Térm -60 4,181

Capacidad temporal contratada Térm -65 4,116

2027 4,116

2028 4,116

2029 4,116

2030 Borinquen 2 Geot 55 4,171

Eólico Proy D1 Eólic 50 4,221

Eólico Proy D2 Eólic 50 4,271

Eólico Proy D3 Eólic 50 4,321

Hidro Proy D1 Hidro 50 4,371

Eólico Proy G1 Eólic 50 4,421

Solar-1_20 Solar 20 4,441

Geotérm Proy 1 Geot 55 4,496

Solar-5_50 Solar 50 4,546

Eólico Proy 1 Eólic 50 4,596

Eólico Proy 5 Eólic 20 4,616

Eólico Proy 8 Eólic 20 4,636

Eólico Proy G2 Eólic 20 4,656

Eólico Proy G3 Eólic 20 4,676

Eólico Proy G4 Eólic 20 4,696

Eólico Proy G5 Eólic 20 4,716

Solar-2_20 Solar 20 4,736

2035 Geotérm Proy 2 Geot 55 4,791

2031

2033

2032

2034

2023

2026

Proyecto

PLAN DE EXPANSION DE LA GENERACION 2016-2035

Año FuentePotencia

MW

Cap Instalada

MW

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DIQUIS Y EL PLAN DE EXPANSION

Diquís es el proyecto central de la estrategia de desarrollo eléctrico de los años futuros

Generación• 3000 GWh

Potencia• 650 MW

Regulación• 1240 GWh

(o su equivalente)• 1900 horas

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IMPORTANCIA DE DIQUIS

Consideraciones energéticas• Proporciona generación adicional• Gran potencia respaldada por un gran embalse

permite regular las variaciones del sistema• Hace viable la penetración masiva de viento y solar

en el futuroConsideraciones extra-energéticas

• Proyecto con fuertes encadenamientos económicos• Estímulo de desarrollo en una zona con elevados

índices de pobreza

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• Tradicionalmente se usaban fuentes estables y de buen comportamiento (térmico e hidro)

• La incorporación significativa de fuentes no convencionales introduce nuevas necesidades

• Viento, solar y esquemas de generación distribuida demandan servicios de mitigación y control adicionales

ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA

Embalses Baterías Volantes Térmicas

REDES INTELIGENTES(SMART GRID)

Medición Control Manejo Optimización

FUENTES NO CONVENCIONALES

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CAMBIO EN LA ESTRUCTURA DE LOS SISTEMAS

GGG

C C C C C C C C C C C C C C C C

G

G C C C C C C C G C C C C G C G

GGG G

Pocos generadores grandes controlados por el Operador, aportan inercia y servicios complementarios

El sentido del flujo de energía siempre es hacia abajo en la cadena de suministro

Muchos generadores pequeños no controlados por el Operador. No aportan inercia ni todos los servicios complementarios

Además de cargas hay pequeños generadores no controlados embebidos en las redes de distribución. El sentido del flujo de energía es en ambos sentidos

SISTEMAS EN EL PASADO

SISTEMAS EN EL FUTURO

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LA IMPORTANCIA DEL ALMACENAMIENTO

• Flexibilidad indispensable para compensar variaciones en la carga o la generación

• Normalmente los sistemas usan la generación térmica como elemento regulador

• En todo el mundo se están buscando soluciones de almacenamiento por la aparición de las fuentes variables (viento, solar)

• El sistema eléctrico costarricense es único por su altísima penetración de fuentes renovables

• En Costa Rica el almacenamiento es vital porque:• No hay regulación con plantas térmicas• Existe una base de plantas a filo de agua importante• Se desea aprovechar los excelentes recursos energéticos del viento y del

sol

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1-en

e.

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dia

ria

GENERACION TERMICA DIARIA 2016(como porcentaje de la generación total)

La mayor parte del tiempo la plantas térmicas están apagadas y no dan regulación

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0

500

1 000

1 500

2 000

0 6 12 18 24

MW

hora

Curva diaria de demanda

LA REGULACION DE LA CARGA

Es la regulación básica que requieren todos los sistemas, debida a las variaciones de la demanda

Curva de carga del 6 abril 2016

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ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dic

Geotérmico

Eólico + Solar + Biomasa

Hidro filo de agua

Embalses

Complemento Térmico Excedentes

ESQUEMA ESTACIONAL DE GENERACION

Demanda

LA REGULACION DEL HIDRO

Con una proporción importante de hidro a filo de agua, el primer problema de regulación es aportar energía en el verano

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0

50

100

150

200

250

1-abr. 11-abr. 21-abr. 1-may.11-may.21-may.31-may.10-jun. 20-jun. 30-jun.

MW

Potencia horaria 2do. trimestre 2016

0

50

100

150

200

250

1-e

ne.

1-f

eb

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1-m

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1-m

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MW

pro

me

dio

Potencia promedio mensual 2016

12 días 16 días

Generación total del parque eólico del país

LA REGULACION DEL VIENTO

• El viento sopla con mayor fuerza en la época seca

• Los promedios mensuales no permiten ver las variaciones de corto plazo

• En escala horaria, las variaciones de potencia son importantes

• En escala diaria, se encuentran períodos sin viento de más de una semana

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LA REGULACION DEL FOTOVOLTAICO

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dic

GW

h

Generacion mensual solar 2013• Durante la época seca, los cielos despejados

producen mayor energía• Los promedios mensuales no permiten ver las

variaciones de corto plazo

• En escala de minutos, las variaciones de potencia son importantes y provocan efectos locales en la red

• En escala diaria, más del 50% del tiempo no hay se potencia

Generación de la planta Miravalles Solar de 1 MW

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 3 6 9 12 15 18 21 24

MW

hora

Potencia planta solar MiravallesDía soleado

(15 abril 2013)Día nublado

(16 abril 2013)

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DIQUIS Y LAS FUENTES VARIABLES

• Diquís provee los servicios de regulación que demanda un sistema basado en fuentes renovables, y con una creciente penetración del viento y el solar

• El embalse de Diquís puede compensar variaciones de corto plazo, aportar energía durante la noche cuando el solar no opera, cubrir los períodos de varias semanas sin viento y contribuir con generación en la época seca

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ALTERNATIVAS A DIQUIS

• La alternativa a Diquís es un desarrollo térmico

• Para reducir la contaminación y el costo, el térmico sería alimentado con gas natural licuado (GNL)

• El GNL es barato pero demanda elevados costos fijos. Esta consideración económica fomentará su utilización en la base, con un alto factor de utilización

• Sin almacenamiento no es posible integrar económicamente grandes cantidades viento y solar al sistema de generación

Ver costo de integración en: Estudio de red Costa Rica. Análisis de opciones para manejar una mayor incorporación de energías renovables variables. Energynautics 2016

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SON LAS BATERIAS UNA ALTERNATIVA?

• El rápido desarrollo de las baterías y de las tecnologías de generación con viento y solar plantea la siguiente pregunta:

Es factible una combinación de baterías+viento+solarcomo alternativa a Diquís+viento+solar?

• Para contestar esa pregunta es necesario contrastar las características de las baterías con las necesidades del sistema

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APLICACIONES DE LAS BATERIAS EN LA RED

• Respaldo de frecuencia• Perfiles de voltaje• Variaciones rápidas de generación y carga• Recorte de picos (peak-shaving)• Respuesta inmediata mientras se

enciende una térmica

Se usan cuando se ocupa respuesta rápida, con mucha potencia pero poca energía

• Ya se aplican en mercados eléctricos para recorte de picos, respaldo de frecuencia y calidad de la energía

• Se usan como complemento a la regulación con térmico• En todos los casos es para necesidades de corta duración (períodos

de segundos a horas)• Algunos clientes las usan para manejo de carga cuando hay tarifas

horarias pronunciadas

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CARACTERISTICAS DE LAS BATERIAS

• Mayor planta instalada: Escondido, California, AES, 30 MW

• Capacidad de almacenamiento: típicamente 4 horas a plena carga

• por potencia: USD2000/kW

• por capacidad almacenada: USD500/MWh

Costo de los sistemas de baterías

Referencia de costo: Computerworld, “The world's largest battery storage substation is now live”, 26 enero 2017

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COSTO DE SUSTITUCION DE DIQUIS CON

BATERIAS

• El sistema requiere tanto potencia como energía

• Diquís, aparte de la generación de 3 000 GWh/año, aporta una potencia de 650 MW y un almacenamiento de regulación de 1 240 GWh

• Si se quisiera sustituir la función de regulación de Diquís con baterías, el resultado sería antieconómico

Ejemplo del costo

• Igualar la potenciaLa potencia de Diquís se puede sustituir con 650 MW de baterías, a un costo de USD1300millones

• Igualar la energíaPara sustituir los 1 240 GWh de energía almacenada, se requiere instalar 310 000 MW de baterías, a un costo de USD620 mil millones!!!

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EL FUTURO DE LAS BATERIAS

Las baterías seguirán bajando de precio y mejorando su rendimiento

Algunas aplicaciones de almacenamiento, donde se requiera respuesta instantánea, gran potencia pero poca energía, son viables o se espera que lo sean en el futuro cercano

Para aplicaciones que por el contrario requieran entregar cantidades importantes de energía, los embalses hidroeléctricos son claramente la mejor opción previsible

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EL SISTEMA DE LA COSTA RICA DEL FUTURO

• Costa Rica ha logrado tener un sistema eléctrico sobresaliente, que contribuye a la competitividad del país

• Para mantener esta ventaja, el sistema tiene que adecuarse para permitir la integración de nuevas fuentes de generación y las nuevas tecnologías de información

• El proyecto hidroeléctrico Diquís es el elemento central de la estrategia de desarrollo de largo plazo del sector eléctrico

• Su potencia y capacidad de regulación permitirá integrar, en forma económica, los excelentes recursos energéticos que tiene Costa Rica en el viento y en el sol

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MUCHAS GRACIAS