ELECTRIFICACIÓN RENOVABLE DE IQUITOS

El sistema eléctrico aislado de Iquitos dispone en la actualidad de 2 centrales térmicas para garantizar el suministro eléctrico actual y el futuro crecimiento de la demanda en los próximos años, sin necesidad de construir la nueva linea de transmisión eléctrica Moyobamba-Iquitos, evitando el irreversible impacto medioambiental a miles de hectáreas de la Amazonía peruana y el desembolso de más de 2000 millones de dólares por un innecesario sistema de transmisión eléctrica. La reciente entrada en funcionamiento de la central térmica Iquitos Nueva desvela la inexistencia de una prospectiva energética a largo plazo regional y estatal para desacoplar a Iquitos de la dependencia del petróleo en la generación de energía eléctrica. En la actualidad, existen diferentes tecnologías de generación eléctrica renovable y de aprovechamiento energético de residuos sólidos urbanos que permitirían satisfacer la demanda eléctrica de Iquitos. Sin considerar la implementación de planes de ahorro y eficiencia, como la integración de energías renovables en el calentamiento de agua y en la climatización en edificios y viviendas, comercios e industrias; y la reducción del consumo de energía eléctrica en el sistema de iluminación con la sustitución de luminarias ineficientes por LEDs e implementación de sistemas inteligentes de control.

Descripción del Sistema Eléctrico Aislado de Iquitos

En el informe de OSINERGMIN denominado “Instalaciones de Generación Aislada en Alerta, Primer Trimestre 2017” se informa que el sistema eléctrico aislado de Iquitos dispone de 74,240 MW de potencia efectiva térmica instalada y una demanda eléctrica máxima igual a 55,890 MW, existiendo un margen de reserva de 32,8%. Evidentemente, la puesta en operación comercial de la Central Térmica de Iquitos Nueva, el 20 de octubre de 2017, con una potencia efectiva de 57,5 MW, en una fase inicial, permitirá incrementar el margen de reserva existente hasta un 135,71%, muy por encima del mínimo de 20%. La potencia instalada total de la Central Térmica de Iquitos Nueva alcanzará 77,7 MW, con 7 grupos de generación térmicos de 11,1 MW, y una inversión de 108 millones de dólares. En una primera etapa se conectará al sistema aislado de Iquitos mediante una línea de transmisión de 60 kV hasta la Subestación Eléctrica de la Central Térmica Iquitos. En la segunda etapa, la central se debería conectar al SEIN, a través de la línea de transmisión Moyobamba-Iquitos y entraría en régimen de operación de Reserva Fría.

Asimismo, en el informe de OSINERGMIN “Prestación del Servicio Público de Electricidad en Sistemas Aislados, ELECTRO ORIENTE, Unidad Generación Sistemas Aislados”, publicado en abril del 2013, indica que la máxima demanda en el primer cuatrimestre del año 2013 se registró en el mes de abril del año 2013 y fue de 48,5 MW. La Memoria Anual del año 2015 de Electro Oriente, empresa estatal de derecho privado, encargada del servicio de generación, transmisión, distribución y comercialización de energía eléctrica, presenta la evolución de la demanda eléctrica máxima de Iquitos entre el año 2000 y 2015, figura 1. Se observa que la demanda máxima de Iquitos prácticamente se ha duplicado en 15 años, pasando de 26,1 MW a 55 MW, un incremento anual superior al 4,5%. En el año 2015, la Central Térmica de Iquitos generó 321,02 GWh para suministrar la demanda eléctrica de Iquitos.

Es importante indicar que, entre el año 2015 y el primer trimestre del año 2017, la demanda eléctrica en Iquitos apenas se ha incrementado en 0,89 MW. El ritmo de crecimiento de la demanda eléctrica se ha estancado en los 2 últimos años. Finalmente, en la “Memoria Anual del año 2015” de Electro Oriente se informa que las pérdidas de energía en el sistema de distribución eléctrica a finales del año 2015, fue de 10,09%, considerando tanto pérdidas técnicas como comerciales. 32,1 GWh anuales son pérdidas excesivamente elevadas, equivale a una potencia instalada de 5 MW funcionado 6400 horas anuales, una situación que exige la adopción de medidas para la reducción de pérdidas a niveles aceptables, puesto que evitaría la puesta en marcha y funcionamiento de un grupo electrógeno con la potencia anteriormente mencionada.

Figura 1: Evolución de la demanda mima de la ciudad de Iquitos entre el año 2000 y 2015, Electro Oriente.

Por otro lado, el informe de OSINERGMIN “Prestación del Servicio Público de Electricidad en Sistemas Aislados”, ELECTRO ORIENTE, Unidad Generación Sistemas Aislados” presenta la curva de demanda diaria de Iquitos en el día de máxima demanda en abril del año 2013, figura 2. La curva de demanda diaria es de particular interés, puesto que permite establecer los valores de demanda base y máxima de un sistema eléctrico, así como las rampas de incremento y reducción de la carga eléctrica. Los sistemas de generación deberán adaptarse a las variaciones de la curva diaria para garantizar el adecuado seguimiento de la demanda.

Figura 2: Curva de demanda diaria de la ciudad de Iquitos en el mes de abril del año 2013, OSINERGMIN.

En la curva de demanda diaria de la figura 2, se observa que existe una potencia base de la carga diaria algo superior a 22 MW. El seguimiento de la carga se deberá realizar con generadores que garanticen una rampa desde 22 MW a las 4:00 hasta 42 MW a las 12:00. Entre las 12:00 y las 17:00, la demanda eléctrica se mantiene casi constante, en un rango entre 40 y 42 MW. A las 17:00 se registra una pequeña rampa de incremento de potencia, que alcanza la demanda máxima 48,5 MW a las 19:30 de la noche. Desde las 19:30 de la noche hasta las 4:00 de la mañana se inicia una rampa de reducción de la demanda hasta un valor mínimo de aproximadamente 22 MW. Para el estudio propuesto se considera que, en abril del año 2015, la demanda diaria de energía en Iquitos fue 900 MWh y que el pico de demanda alcanzó 55 MW, en lugar de los 48,5 MW, antes indicados. Por tanto, un sistema de generación alternativo deberá garantizar el suministro de 900 MWh al día y tener la suficiente flexibilidad para seguir las rampas de aumento y reducción de la demanda.

Descripción de un Sistema de Generación Renovable, Sostenible y Competitivo

La curva diaria de demanda de Iquitos puede ser cubierta principalmente por dos tecnologías técnicamente maduras, económicamente competitivas y que aprovechan recursos autóctonos: la energía solar fotovoltaica y el aprovechamiento de los residuos sólidos urbanos en Iquitos. Por tanto, la propuesta de suministro eléctrico renovable se basará en la construcción de:

– Una central de aprovechamiento de residuos sólidos urbanos, RSU, que podría suministrar la carga base de la curva de demanda.

– Una central solar fotovoltaica con un sistema de almacenamiento en baterías de litio que realizará el seguimiento a la variación de la demanda eléctrica.

Es importante indicar que en la presente propuesta no se considera otras opciones adicionales que permitirían reducir el consumo eléctrico futuro, evitando la construcción de nuevas instalaciones eléctricas, tales como:

– La implementación de planes de ahorro y eficiencia energética que permitan reducir el consumo energético en el sector doméstico, comercial e industrial tales como: la renovación de los aparatos eléctricos domésticos y el calentamiento de agua con sistemas solares térmicos.

– La sustitución de luminarias ineficientes por luminarias LED, la implementación de sistemas de control inteligente de la iluminación interior y exterior tanto en edificios públicos como en el alumbrado público.

– La integración de paneles fotovoltaicos en edificios públicos y privados.

– La modernización y actualización del sistema de distribución eléctrica de Iquitos que permitiría reducir las pérdidas de energía de un 10% a un 4%.

– La construcción de un sistema de aprovechamiento de aguas residuales que permitiría obtener biogas y su empleo en el sistema de transporte urbano. La construcción de estaciones depuradoras de aguas residuales, EDAR, para la generación de energía eléctrica y calor exige un estudio muy detallado para definir su tamaño. Además, habitualmente generar la misma energía eléctrica que consumen en los EDAR más modernos y optimizados.

– La construcción de un sistema de gasificación de residuos forestales o de cultivos energéticos que permitiría obtener combustibles líquidos, bio-productos y productos químicos, integrado en un esquema de construcción de biorrefinerías.

Aspectos Técnicos y Económicos de una Planta de Aprovechamiento de RSU

El suministro de la demanda eléctrica base de Iquitos se puede garantizar con la construcción de una planta de tratamiento y valorización energética de RSU. Según la información extraída de la curva de demanda eléctrica de Iquitos, la carga base es de aproximadamente 22 MW. La construcción de una planta de tratamiento de RSU permitiría obtener gas de síntesis, mediante la gasificación por plasma para su empleo en una central de ciclo combinado, conformada por turbinas de gas, un generador de vapor de recuperación de calor y una turbina de vapor. La energía eléctrica se podrá inyectar al sistema aislado de Iquitos y el calor térmico se podría emplear en diversos usos industriales y en la climatización de edificios públicos y privados.

El “Plan de Desarrollo Urbano Sostenible de Iquitos 2011-2021” presenta información de la generación de residuos sólidos urbanos en Iquitos correspondientes al año 2009. En el año 2009, la generación total de residuos sólidos urbanos en Iquitos fue de 492,75 toneladas al día. La empresa Westinghouse dispone de tres gasificadores comerciales para la obtención de biogas. En la tabla 1 se presentan las características técnicas y energéticas de los gasificadores por plasma de residuos sólidos urbanos. Por tanto, en Iquitos se podría construir una planta de valorización energética de RSU conformada por 1 gasificador de plasma capaz de tratar 290 t/día y 2 gasificadores de 100 t/día, con una potencia instalada neta de 9 MW y 2×3 MW, respectivamente. Puesto que los valores de los residuos corresponden al año 2009 es muy probable que en la actualidad el volumen de residuos recogidos se haya incrementado, existiendo la posibilidad de instalar un gasificador adicional de 3 MW. En total, la planta tendría capacidad de tratar 490 toneladas diarias de residuos y una potencia instalada de 15 MW, con una generación diaria de 360 MWh. La inversión necesaria para la planta de tratamiento de residuos sólido urbanos en Iquitos sería de aproximadamente 120 millones de dólares. Para cubrir la demanda diaria de 900 MWh, los 540 MWh restantes deberán ser suministrados por la central solar fotovoltaica con un sistema de almacenamiento de litio.

Tabla 1: Características técnicas y energéticas del sistema de gasificación de basura por plasma, Westinghouse, 2016.

Aspectos Técnicos y Económicos de una Central Fotovoltaica con Almacenamiento

Un sistema de generación fotovoltaica con almacenamiento en baterías de litio se encargaría de realizar el seguimiento de la demanda en los periodos de rampa de aumento/reducción de la demanda y en el periodo de máxima demanda, así como entre las 9:00 y 17:00, cuando la demanda se mantiene relativamente constante, alrededor de 42 MW. La propuesta sería construir una instalación fotovoltaica de 3×60 MW y un sistema de almacenamiento de 3×30 MW – 360 MWh. La inversión en la central solar fotovoltaica de 180 MW sería de aproximadamente 200 millones de dolares, considerando los precios de la última central solar construida en el Perú: la central solar de Rubí, en Moquegua, con 144 MW de potencia instalada, una inversión de 170 millones de dólares y una producción esperada de 415 GWh/año a 48 $/MWh. En noviembre del presente año, en Chile y México se han desvelado precios solares de 21 $/MWh y 17 $/MWh, respectivamente. Según datos del “Atlas Solar del Perú”, abril es el mes con menor irradiación en Iquitos. Por tanto, en abril, se considerará un valor de 3,25 horas-sol para el cálculo de la energía diaria a suministrar por la instalación fotovoltaica. Así, en abril, la instalación de 180 MW suministraría en promedio diario 585 MWh, superior a los 540 MWh necesarios para cubrir los 900 MWh de demanda diaria. En los restantes meses del año se debería garantizar una generación diaria superior a 585 MWh, permitiendo maximizar la penetración de energía solar fotovoltaica en el sistema eléctrico aislado de iquitos. 

Finalmente, para el cálculo de la inversión del sistema de almacenamiento en baterías de litio de 3×30 MW – 360 MWh se considerará la evolución de precios esperada en el año 2018 para los sistemas de almacenamiento según el informe “Lazard’s Levelized Cost of Storage Analysis – Version 3.0” de noviembre de 2017, figura 3. Para el año 2018, el precio de los sistemas de almacenamiento de litio tendría un coste de 268 $/MWh. Así, el coste de inversión en el sistema de almacenamiento de 3×30 MW – 360 MWh será de algo más de 35 millones de dólares. La inversión total en la central solar con almacenamiento en baterías de litio será igual a 235 millones de dólares.

Figura 3: Costos nivelados no subsidiados de diferentes tecnologías de almacenamiento en $/MWh, Lazard 11.0.

Conclusiones

En la tabla 2, se presentan las características técnicas y económicas del sistema de generación alternativo para Iquitos en comparación con la Central Térmica de Iquitos Nueva y la Línea de Transmisión Moyobamba-Iquitos. La propuesta alternativa suministra la energía diaria necesaria para Iquitos y reduce sustancialmente la inversión inicial a realizar, las emisiones de CO2 y las hectáreas ocupadas de territorio, minimizando el impacto medioambiental y solucionando el grave problema de falta de tratamiento de residuos sólidos urbanos.

Tabla 2: Características técnicas y económicas de los sistemas de generación propuestos para la ciudad de Iquitos

En una futura quinta subasta RER sería adecuado asignar un cupo de energía a subastar para la tecnología solar fotovoltaica y de aprovechamiento energético de RSU, localizada en el sistema eléctrico aislado de Iquitos, con el objetivo de sustituir el consumo de combustibles fósiles. Es importante destacar que el análisis comparativo se ha realizado sólo para las inversiones iniciales en infraestructura de generación y transmisión eléctrica. Se sobreentiende que el coste de operación y mantenimiento de las centrales térmicas de Iquitos es muy superior a las centrales fotovoltaicas con sistemas de almacenamiento y al sistemas de gasificación por plasma de los residuos sólidos urbanos en la ciudad de Iquitos. No es difícil demostrar que los costes de operación y mantenimiento del sistema alternativo a la Línea Eléctrica de Transmisión Moyobamba-Iquitos es muy inferior a los más 2000 millones que se pretende desembolsar por la construcción y operación del mencionado sistema de transmisión. No obstante, es un ejercicio que amerita un estudio adicional.