Parte 1. Las Emisiones
Se requiere de un gran esfuerzo conjunto para entender y definir cuáles serían las nuevas reglas del juego de la generación; de no ser así, la transición energética no conducirá a que disminuyamos las emisiones de CO2 del Sistema Interconectado Nacional (SIN).
Colombia logró la transición energética
En Colombia, logramos la transición energética en el Sistema Interconectado Nacional (SIN) el 11 de enero de 2011. A partir de ese día, la suma de las capacidades instaladas de las generaciones hidráulicas, fotovoltaicas, eólicas y de cogeneraciones podrían atender con holgura la demanda de potencia máxima eléctrica del país, durante casi todas las horas del día. Sin embargo, en los siguientes doce años, este suceso no condujo a que alcanzáramos los objetivos que deseábamos obtener con la transición energética, ya que:
a) No redujimos las emisiones de CO2.
b) No disminuimos los precios de la energía.
c) No ampliamos la cobertura del servicio de energía eléctrica.
d) No incrementamos la seguridad en el suministro de energía.
Entonces, ¿Por qué no alcanzamos los objetivos deseados con la transición energética y por qué resulta difícil que los obtengamos en el futuro? Por las reglas del “juego de la generación de la energía”. En este artículo, nos centraremos en el objetivo de las emisiones de CO2 del SIN, mientras que en próximos artículos analizaremos la evolución de los precios, la cobertura y la seguridad en el suministro.
El juego de la generación de energía en Colombia
El juego de la generación de energía lo conforman cuatro “ligas” o “divisiones”.
- Liga de mayores. Es aquella en la que compiten los equipos o sistemas de generación con capacidades mayores a 20 MW.
- Liga de menores. Es una liga “sub veinte”, donde juegan aquellos equipos con capacidades menores a 20 MW.
- Liga de autogeneradores. Estos jugadores generan la energía para su propio consumo y pueden vender su energía excedente a la red nacional.
- Liga de zonas no interconectadas. Estos participantes no toman la energía desde el Sistema Interconectado Nacional (SIN), sino que generan la energía localmente. En algunos casos, solamente durante ciertas horas del día.
Ahora bien, por las reglas del juego, lo que ocurre en una liga tiene impacto en las otras tres ligas. Algunos ejemplos de dichas influencias entre ligas son los siguientes:
- El valor de la tarifa de energía que pagará un usuario de estrato 1 en una zona no interconectada será aquel que paga un usuario de estrato 1 en la localidad interconectada más cercana.
- En cada hora del día, el precio unitario que se paga a cada agente generador de la liga de mayores que es despachado, es el mismo. Este precio, conocido como precio de bolsa horario, es el precio más alto de la oferta de energía que permite cubrir la demanda horaria del sistema.
- El precio de bolsa horario es el que se paga por su energía a todos los agentes generadores despachados de las ligas de mayores, de menores y de autogeneradores. No importa el tipo de recurso utilizado para generar dicha energía (agua, gas, ACPM, cogeneración, radiación solar, viento o bagazo).
Es fundamental entender que estas influencias entre ligas conducen a ciertos comportamientos imprevistos de los participantes en este juego, dentro de los cuales se pueden resaltar:
- Es posible que algunos de los mayores interesados en que se despachen generaciones de energía con fuentes de energía fósiles, las que se supone que hacen que el precio de bolsa horario aumente, son los jugadores que tienen generaciones con energías renovables. Si esto no fuese así, es probable que sus proyectos no sean rentables.
- La tarifa de energía en zonas no interconectadas, que está atada a la tarifa de la localidad en la zona interconectada más cercana, desestimula el desarrollo de proyectos de generación de energía sostenible a largo plazo. Esto se refuerza si se tiene en cuenta que, con las tecnologías existentes, todas las energías renovables para una comunidad requieren de una energía base para poder operar; y en las zonas no interconectadas esta energía base significa el suministro continuo de combustibles fósiles líquidos costosos, cuya entrega no se garantiza por los promotores de los proyectos comunitarios.
Los que más aportan a las emisiones en el SIN
Entre 2019 y 2023, las emisiones de CO2 equivalentes totales del SIN se han mantenido dentro del rango de 15.000 a 65.000 toneladas por día.
Las emisiones mensuales han estado entre 0,5 y 1,6 millones de toneladas y las anuales entre 8 y 14 millones de toneladas de CO2 equivalentes, entendiendo que las emisiones de 2023 de 12 millones de toneladas es una proyección anual basada en el comportamiento hasta septiembre de 2023.
En nuestro sistema interconectado, diariamente son despachadas entre 30 y 75 plantas que aportan emisiones de CO2. El mayor número de plantas despachadas que emiten CO2 son las plantas que consumen gas natural, seguidas por las que consumen carbón, luego las que consumen bagazo y, por último, las que queman biogás en las plantas de tratamientos de aguas residuales.
Sin embargo, las plantas que consumen gas natural son las responsables, de manera continua, de emitir 400.000 toneladas de CO2 equivalente todos los meses. Las plantas que consumen carbón como mínimo aportan 200.000 toneladas de CO2 equivalente mensuales, pero en algunos meses han llegado a emitir hasta un millón de toneladas de CO2 equivalentes.
La generación real y la disponibilidad de fuentes no contaminantes del SIN
A pesar de la pandemia del COVID, nuestra generación de energía diaria total nacional ha crecido de manera uniforme en los últimos 23 años: hemos pasado de generar 100 Gigavatios-hora por día (GWh/día) a entregar 225 GWh/día.
De esta generación total, 185 GWh/día son aportados por la generación hidráulica y casi 30 GWh/día son inyectados por la generación térmica.
El aporte de la energía fotovoltaica ha crecido en los últimos cuatro años desde un valor de cero a un poco más de cuatro GWh/día. La cogeneración se ha mantenido en valores cercanos a 2,5 GWh/día, mientras que la energía eólica ha llegado a estar entre 0,5 y 0,8 GWh/día. El aporte consolidado de la energía fotovoltaica, eólica y de cogeneración ha llegado a ser de 7,5 GWh/día en 2023.
El comportamiento de los aportes de la generación térmica nos parece normal, pero no debería serlo si consideramos la meta nacional de la reducción de las emisiones de CO2. Esta meta la podríamos cumplir de manera inmediata si modificamos las reglas del “juego de la generación”.
Durante el 99 % de los días que han transcurrido desde el 1 de enero de 2000, la suma de las disponibilidades reales de generación reportada por los agentes generadores de las plantas hidráulicas, de cogeneración, solar y eólica ha sido superior a la generación diaria requerida por el sistema nacional. Es decir, habría sido posible durante el 99 % de los días de este milenio generar toda la energía del sistema interconectado de Colombia sin emitir una sola tonelada de CO2 equivalente.
Pero, ¿Por qué no hemos reducido las emisiones del SIN si contamos con las fuentes no contaminantes? Por las “reglas del juego de la generación”. Una explicación parcial de este juego, relacionado con las emisiones, es la siguiente:
- Las primeras plantas que son autorizadas a aportar su generación al sistema interconectado son las plantas de generación solar, eólica y de cogeneración. Su precio inicial de oferta es cero; sin embargo, los agentes que manejan estas plantas esperan que el precio de las últimas ofertas de las plantas despachadas sea el más alto posible. De no ser así, sus proyectos no serían rentables y no los habrían construido.
- Al mismo tiempo, son autorizadas a generar las plantas hidráulicas menores. Hasta esta etapa del despacho, ninguna de las plantas genera emisiones, ni impactan el precio de la energía, ya que su precio de oferta debe ser cero.
- A continuación, se autoriza la participación de las plantas de la “liga de menores”. Es decir, las plantas que generan menos de 20 MW. Estas plantas pueden ser hidráulicas o térmicas. Su precio de oferta también es cero, pero las emisiones ya empiezan a resultar importantes. Las plantas menores térmicas con gas natural aportan entre 1,5 y 3,5 GWh/día.
- De manera simultánea a la generación de “plantas menores”, se autoriza la entrada de la “autogeneración a gran escala”: es decir, aquellas que son mayores de 1 MW, menores de 20 MW, que generan la energía para su propio consumo y que comercializan su energía excedente a la red nacional. El aporte de la energía de “autogeneración a gran escala” ha estado entre 0,25 y 1,75 GWh/día. Principalmente se alimentan con gas natural, pero también consumen carbón y bagazo. Este grupo de plantas también son emisores de CO2. No influyen en el precio, ya que el precio de su oferta es cero.
- La serie de las plantas despachadas automáticamente se cierra con las plantas que tienen “autogeneración de pequeña escala”. Su participación ha llegado a ser de 0,05 GWh/día y consumen principalmente gas natural y bagazo. Sus aportes de emisiones son bajos y no influyen en el precio.
- A partir de este momento entran a jugar las plantas de la “liga de mayores”.
El comportamiento de la liga de mayores
Como un ejemplo del comportamiento de los participantes de la liga de mayores, analizaremos sus ofertas y despachos del primero de enero de 2022. Este proceder es similar al que siguen diariamente los agentes desde hace 23 años. Ese día, la cantidad de energía total que requería el sistema fue de 153 GWh/día y la suma de la disponibilidad real de energía renovable, hidráulica, más cogeneración, más solar, más eólica, fue de 247 GWh/día; es decir, un 60% por encima de la demanda. Se podría haber generado toda la energía del sistema nacional sin emitir una sola tonelada de CO2.
Inicialmente, se despacharon tres plantas hidráulicas de filo de agua. Luego, se despacharon dos plantas que se alimentan con gas comercial. A continuación, entraron tres plantas que consumen gas en cabeza de pozo. Con este esquema de generación se cubría 1.000 MW de potencia en una hora. Posteriormente, se despacharon nueve plantas hidráulicas normales y tres plantas de agua de filo de agua. Con este arreglo, se cubría la generación requerida para atender una hora de baja demanda, la cual fue cercana a 5.300 MW. El precio de la energía en bolsa para esas horas fue de 103,91 COP/kWh.
Para las horas de alta demanda de ese día se recibió el aporte de ocho plantas que consumen carbón, cuatro alimentadas con carbón comercial y cuatro con carbón en boca de mina. En estas horas de alta demanda, solamente se despacharon adicionalmente dos plantas hidráulicas normales. Este juego permitió que el precio de bolsa de la energía aumentara hasta 203,77 COP/kWh.
Este es el precio que el sistema le reconoce a todos los agentes mayores despachados, durante esas horas de alta demanda; pero también es el mismo precio que se les paga a los otros agentes de la liga de menores y de la liga de autogeneradores en dichas horas.
En conclusión, requerimos de un gran esfuerzo conjunto para entender y definir cuáles serían las nuevas reglas del juego de generación; de no ser así, la transición energética no conducirá a que disminuyamos las emisiones de CO2 del SIN, a pesar de que aumentemos en gran escala la generación con energías fotovoltaica y eólica.