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ANÁLISIS DE CONVENIENCIA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA
SOLAR FOTOVOLTAICO EN EL EDIFICIO DEL MINISTERIO DE AMBIENTE Y
DESARROLLO SOSTENIBLE UBICADO EN LA CIUDAD BOGOTÁ DC.
AUTORAS:
MELISSA ORTIZ REINA
VIVIANA A. JIMÉNEZ VALENZUELA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
ADMINISTRACIÓN AMBIENTAL
Bogotá D.C.
2016
ANÁLISIS DE CONVENIENCIA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA
SOLAR FOTOVOLTAICO EN EL EDIFICIO DEL MINISTERIO DE AMBIENTE Y
DESARROLLO SOSTENIBLE UBICADO EN LA CIUDAD BOGOTÁ DC.
AUTORAS:
MELISSA ORTIZ REINA
VIVIANA A. JIMÉNEZ VALENZUELA
Trabajo de grado en modalidad Monografía para obtener el título de Administradoras
Ambientales
DIRECTOR:
Ingeniero CARLOS DÍAZ RODRIGUEZ
Msc. en Ciencias Económicas
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
ADMINISTRACIÓN AMBIENTAL
BOGOTÁ D.C.
2016
Nota de Aceptación
______________________________________________
______________________________________________
______________________________________________
______________________________________________
_____________________________
CARLOS DÍAZ RODRÍGUEZ
Director Interno
______________________________
ALFONSO PAZOS
Jurado
_____________________________
EDGAR SÁNCHEZ BUENDÍA
Jurado
Bogotá DC, Febrero de 2016
Agradecimientos
Agradecemos de manera especial a nuestro profesor y director, el ingeniero Carlos Díaz
Rodríguez quién con su sapiencia, su carácter sencillo y afable nos ha guiado en el proceso de
elaboración de esta monografía.
A los profesores Alfonso Pazos y Edgar Sánchez que han asumido la valiosa labor de
revisión del presente trabajo, y a todos los demás docentes que con su entrega y pasión nos han
transmitido los conocimientos necesarios para forjarnos como profesionales.
A los funcionarios del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible: El Ingeniero
Rubén Sánchez de la dirección de Asuntos ambientales con quién se efectúo el primer contacto
en la entidad, al doctor Henry Ramírez Coordinador del Grupo de Servicios Administrativos
quién permitió la realización del estudio, al abogado Diego Alejandro Restrepo Salazar de la
Subdirección Administrativa y Financiera quién otorgó el aval legal del mismo, y al abogado
Alexander Serrano, el contratista Carlos Suarez y al ingeniero Germán Manrique del Grupo de
Servicios Administrativos, quienes representaron un gran apoyo en el acompañamiento durante
el proceso en la entidad. A todos ellos agradecemos el habernos brindado la oportunidad y
confianza para elaborar el estudio, y que esté de alguna manera sea útil para el impulso de las
energías renovables a nivel institucional en el país, y en otro contexto que contribuya a fortalecer
las relaciones entre la entidad y la academia.
Tabla de contenido
1. Introducción ......................................................................................................................... 23
2. Planteamiento del problema ............................................................................................... 25
3. Justificación .......................................................................................................................... 27
4. Objetivos ............................................................................................................................... 28
4.1. Objetivo general ............................................................................................................... 28
4.2. Objetivos específicos ........................................................................................................ 28
5. Marco Referencial ............................................................................................................... 29
5.1. Marco teórico ................................................................................................................ 29
5.1.1. Sector energético a nivel mundial. ....................................................................... 29
5.1.2. Energías renovables. ............................................................................................. 31
5.1.3. Fuentes de energía renovable. .............................................................................. 32
5.1.4. Historia de la energía solar fotovoltaica. ............................................................ 33
5.1.5. Energías renovables en el mundo. ....................................................................... 36
5.1.6. Energía solar fotovoltaica en el mundo. .............................................................. 37
5.1.9. Desarrollo De La Energía Solar En Colombia. .................................................. 41
5.1.10. Estado actual de la energía solar fotovoltaica en Colombia. ............................ 44
5.1.11. Potencial energético en Colombia........................................................................ 47
5.1.12. Costos de los Sistemas Solares Fotovoltaicos...................................................... 49
5.1.13. Sistema Solar Fotovoltaico. .................................................................................. 50
5.1.14. Equipos necesarios para una instalación fotovoltaica. ...................................... 54
5.1.14.4. Estructura soporte. ............................................................................................. 62
5.1.14.4.1. Tipos de estructuras......................................................................................... 62
5.2. Etapas del proyecto ...................................................................................................... 67
5.2.1. Estudio técnico. ..................................................................................................... 68
5.2.2. Estudio legal. ......................................................................................................... 69
5.2.3. Estudio ambiental. ................................................................................................ 69
5.2.4. Herramientas de análisis utilizadas en el proyecto. ........................................... 70
5.3. Marco contextual .......................................................................................................... 76
5.3.1. Ubicación del proyecto. ........................................................................................ 76
5.3.1.1. Ministerio de ambiente y desarrollo sostenible. ................................................ 76
5.4. Marco normativo .......................................................................................................... 79
6. Metodología .......................................................................................................................... 82
6.1. Alcance .......................................................................................................................... 82
6.2. Plan general del trabajo ............................................................................................... 82
6.2.1 Capítulo I- Estudio Técnico. ...................................................................................... 82
6.2.1. Capítulo II- Estudio Ambiental ........................................................................... 85
6.2.2. Capítulo III- Planeación Estratégica ................................................................... 87
Capítulo I- Estudio Técnico .......................................................................................................... 90
1. Macro localización ............................................................................................................... 90
1.1 Ciudad de Bogotá D.C. ............................................................................................. 90
2. Micro localización ................................................................................................................ 93
3. Caracterización física del edificio ...................................................................................... 95
4. Condiciones meteorológicas del lugar................................................................................ 97
5. Descripción del proceso del sistema solar fotovoltaico..................................................... 99
5.1 Componentes del sistema solar fotovoltaico conectado a red ................................ 100
5.2 Instalación sistema fotovoltaico según la Norma Técnica Colombiana, NTC-2050
101
6. Caracterización energética del edificio ............................................................................ 102
6.1 Inventario de luminarias y de equipos ..................................................................... 102
6.3 Distribución del consumo .......................................................................................... 109
6.3.2 Distribución del consumo del edificio. .............................................................. 109
6.3.3 Consumo por equipos. ........................................................................................ 110
6.3.4 Diagrama de Pareto ............................................................................................ 111
6.4 Consumo de luminarias ............................................................................................. 112
6.5 Horarios....................................................................................................................... 114
6.6 Picos de demanda energética ..................................................................................... 115
6.7 Facturación Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible ............................... 117
6.8 Plantas de distribución............................................................................................... 118
7. Dimensionamiento del sistema solar fotovoltaico .......................................................... 120
7.1 Plano Edificio ................................................................................................................. 120
7.2 Plano Terraza ............................................................................................................. 121
7.3 Área Disponible .......................................................................................................... 121
7.4 Selección de la Tecnología para los Paneles Solares Fotovoltaicos ........................ 122
7.5 Oferta Energética del SFV ........................................................................................ 126
7.6 Demanda Energética del edificio a satisfacer .......................................................... 127
7.6.2 Selección de los pisos a alimentar con la energía generada. ............................... 127
7.7 Confrontación Demanda Energética del edificio y Oferta del SFV....................... 128
7.8 Inclinación y Orientación del Sistema ...................................................................... 129
7.9 Estructura ................................................................................................................... 131
7.10 Inversores .................................................................................................................... 133
7.11 Cableado ...................................................................................................................... 133
7.12 Presupuesto ................................................................................................................. 134
8. Matriz de evaluación técnica ............................................................................................ 136
Capitulo II- Estudio Ambiental ................................................................................................... 144
1. Descripción de actividades ................................................................................................ 144
2. Selección de parámetros .................................................................................................... 146
3. Funciones de transformación ........................................................................................... 150
3.1. Componente de Ecología ........................................................................................... 151
3.2. Componente de contaminación ................................................................................. 152
3.3. Componente de aspectos estéticos ............................................................................. 154
3.4. Componente aspectos de interés humano ................................................................ 155
4. Calificación por componentes........................................................................................... 156
5. Justificación de la calificación ambiental ........................................................................ 159
6. Calificación del impacto ambiental .................................................................................. 165
7. Plan de manejo ambiental ................................................................................................. 167
Capítulo III - Planeación Estratégica .......................................................................................... 170
1. Matriz De Evaluación De Ambiente Externo .............................................................. 170
2. Matriz De Evaluación De Ambiente Interno ............................................................... 174
2.1. Interpretación de resultados Matrices MEFE y MEFI ....................................... 176
4. DOFA Cruzada ................................................................................................................. 178
5. Cuadro de Mando Integral ............................................................................................... 180
Capítulo IV- Análisis Costo Beneficio.................................................................................... 185
1. Costos del proyecto ............................................................................................................ 185
1.1. Presupuesto de Inversión Inicial ............................................................................... 185
1.2. Costos de Operación................................................................................................... 187
1.2.1. Ahorro Aparente. ................................................................................................ 187
1.2.2. Imagen. ................................................................................................................. 188
1.3. Mantenimientos ...................................................................................................... 189
1.4. Costos de Cierre y Abandono .................................................................................... 189
2. Beneficio por Ahorro Aparente energético ..................................................................... 190
3. Evaluación Financiera a Precios de Mercado ................................................................. 191
3.1. Flujo Neto De Caja y Valor Presente Neto Con Proyecto ...................................... 191
3.2. Flujo Neto De Caja y Valor Presente Neto Sin Proyecto ........................................ 191
3.3. Flujo De Caja Incremental y Valor Presente Neto Incremental ............................ 191
3.4. Tasa Interna de Retorno ............................................................................................ 198
3.5. Relación Costo Beneficio ........................................................................................... 198
4. Evaluación Económica y Social ........................................................................................ 199
4.1. Cálculo del Nuevo Flujo de Caja y Valor Presente Neto Con y Sin Proyecto a
precios económicos o sociales, NVPNES ............................................................................. 199
4.2 Flujo De Caja Incremental y Valor Presente Neto Incremental a Precios Sociales .. 204
4.3 Tasa Interna de Retorno y RBC .................................................................................... 204
5. Plazo de Recuperación- Pay-back .................................................................................... 206
Conclusiones .............................................................................................................................. 207
Recomendaciones ...................................................................................................................... 210
Glosario ....................................................................................................................................... 211
Bibliografía ................................................................................................................................. 216
ANEXOS .................................................................................................................................... 219
Lista De Figuras
Figura 1. Distribución de la oferta de energía primaria mundial en el año 2007. IEA, 2009. ...... 30
Figura 2. Fuentes de energía. ........................................................................................................ 32
Figura 3. Hitos a nivel mundial. Modificado de ASIF. Historia de la energía solar fotovoltaica.
2008............................................................................................................................................... 35
Figura 4. Distribución de la oferta de energía primaria mundial a partir de fuentes de energía
renovable en el año 2007. IEA, 2009. ........................................................................................... 36
Figura 5. Tasa de crecimiento anual promedio en el periodo 1990-2007 para algunas fuentes
renovables de energía. ................................................................................................................... 37
Figura 6. Aumento en la capacidad instalada de energía solar fotovoltaica en el mundo. EPIA,
2012............................................................................................................................................... 38
Figura 7. Participación de generación eléctrica en el año 2013. UPME. Boletín estadístico 2000-
2013. 2014..................................................................................................................................... 40
Figura 8. Mapa de radiación Solar Global, Promedio Multianual. Sustraído de Atlas de
Radiación solar-UPME ................................................................................................................. 49
Figura 9. Ciudad de Friburgo, Alemania imagen sustraída de www.20minutos.es...................... 53
Figura 10. Celda de silicio monocristalino. Sustraído de www.energiasolar.com.co .................. 57
Figura 11. Celda de silicio policristalino. Sustraído de www.logismarket.pt............................... 58
Figura 12. Celda de silicio amorfo. Sustraído de www.agrupasuma.com .................................... 59
Figura 13. Tipos de estructuras soporte ubicadas en el piso. ........................................................ 63
Figura 14. Tipos de estructura soporte de poste. .......................................................................... 64
Figura 15. Tipos de estructura soporte en la pared. ...................................................................... 66
Figura 16. Tipos de estructura soporte en el tejado. ..................................................................... 67
Figura 17. Etapas de un proyecto sustraído de Sapag, N. (2008). Preparación y Evaluación de
proyectos. Bogotá D.C.: McGraw Hill. ........................................................................................ 68
Figura 18. Ubicación del Ministerio de ambiente y desarrollo sostenible sustraído de Google
maps .............................................................................................................................................. 77
Figura 19. Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible Foto tomada por Viviana J. ............ 77
Figura 20. Estructura organizacional del Ministerio sustraído de Página Web Ministerio de
Ambiente y Desarrollo Sostenible ................................................................................................ 78
Figura 21. Ubicación ciudad de Bogotá con localidades en Colombia. ....................................... 92
Figura 22. Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, Vista Aérea sustraído de Google
Earth. ............................................................................................................................................. 94
Figura 23 Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible- Ubicación Terraza Objetivo sustraído
de Google Earth ............................................................................................................................ 95
Figura 24. Radiación Solar Diaria en kWh/m2/d para un Año. Elaboración Propia a partir de
datos de plataforma NASA. .......................................................................................................... 99
Figura 25. Sustraído de http://www.adrformacion.com/cursos/solarfoto/leccion1/tutorial4.html
..................................................................................................................................................... 100
Figura 26. Sistema Solar Fotovoltaico sustraído de NTC-2050, Capítulo 6, Sección 690. ........ 101
Figura 27. Distribución del consumo. Elaboración propia ......................................................... 110
Figura 28. Consumo de energía por equipos. Elaboración propia .............................................. 111
Figura 29. Perfil eléctrico MADS. Elaboración propia .............................................................. 112
Figura 30. Picos de demanda energética. Elaboración propia .................................................... 116
Figura 31. Mapa general de distribución eléctrica sustraído de Manrique, G. Auxiliar
Administrativo. Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible.............................................. 119
Figura 32. Plano Edificio. Elaboración Propia. .......................................................................... 120
Figura 33. Plano Terraza. Elaboración propia. ........................................................................... 121
Figura 34. Área total de la Terraza. Elaboración Propia............................................................. 122
Figura 35. Área Disponible de la Terraza para el SFV. Elaboración Propia. ............................. 122
Figura 36. Matriz de Posición Competitiva. Elaboración Propia. .............................................. 125
Figura 37. Resultado Matriz de Posición Competitiva. Elaboración Propia. ............................. 125
Figura 38. Comportamiento de Producción Energética del SFV Anual ..................................... 127
Figura 39. Ubicación Geográfica Colombia, con Línea divisoria del Ecuador sustraído de
http://st-listas.20minutos.es/images/2014 ................................................................................... 130
Figura 40. Diseño Estructura del Sistema Solar Fotovoltaico Conectado a Red. Elaboración
Propia .......................................................................................................................................... 132
Figura 41. Inversor de 2000W Marca Fonius Galvo sustraído de Catálogo Enertres ................ 133
Figura 42. Cable de cobre aislado #10. Sustraído de www.interelectricas.com.co .................... 133
Figura 43. Cable de cobre aislado #10. Sustraído de www.interelectricas.com.co .................... 134
Figura 44. Cable RV-K 0,6/1kV. Sustraído de www.construnario.con ...................................... 134
Figura 45. Pastizales y praderas .................................................................................................. 151
Figura 46. Cosechas .................................................................................................................... 151
Figura 47. Vegetación natural ..................................................................................................... 151
Figura 48. Usos del suelo ............................................................................................................ 151
Figura 49. Accesos viales ........................................................................................................... 151
Figura 50. Características fluviales ............................................................................................. 152
Figura 51. Pérdidas de caudal en las cuencas hidrográficas ....................................................... 152
Figura 52.Alteraciones en la calidad del agua ............................................................................ 152
Figura 53. Temperatura ............................................................................................................... 152
Figura 54. Monóxido de carbono ................................................................................................ 152
Figura 55. Partículas sólidas ....................................................................................................... 153
Figura 56. Hidrocarburos ............................................................................................................ 153
Figura 57. Dióxido de carbono ................................................................................................... 153
Figura 58. Dióxido de sulfuro ..................................................................................................... 153
Figura 59. Ruido ......................................................................................................................... 153
Figura 60. Disponibilidad de energía .......................................................................................... 153
Figura 61. Aceites ....................................................................................................................... 154
Figura 62. Arquitectura y Alteración del paisaje ........................................................................ 154
Figura 63. Relieve y caracteres topográficos .............................................................................. 154
Figura 64. Perdida de la biodiversidad ....................................................................................... 154
Figura 65. Alteración del microclima ......................................................................................... 154
Figura 66. Oportunidades de empleo .......................................................................................... 155
Figura 67. Interacciones sociales ................................................................................................ 155
Figura 68. Actividad pesquera .................................................................................................... 155
Figura 69. Productividad ............................................................................................................. 155
Figura 70. Reubicación de comunidades .................................................................................... 155
Figura 71.Calificación por componentes .................................................................................... 158
Figura 72.Mapa estratégico de la gestión ambiental. Elaboración propia. ................................. 183
Lista De Tablas
Tabla 1. Capacidad instalada durante 2009 y acumulada en los 6 primeros países ...................... 39
Tabla 2. Normas aplicables al proyecto ........................................................................................ 79
Tabla 3. Metodología objetivo N° 1 ............................................................................................. 84
Tabla 4. Metodología objetivo N° 2 ............................................................................................. 86
Tabla 5. Metodología objetivo N° 3 ............................................................................................. 88
Tabla 6. Metodología objetivo N° 4 ............................................................................................. 89
Tabla 7. Ocupación Organizacional de los niveles del Edificio. .................................................. 96
Tabla 8. Información Climática de la Ubicación. ......................................................................... 97
Tabla 9. Inventario de equipos .................................................................................................... 103
Tabla 10 Inventario de luminarias .............................................................................................. 105
Tabla 11. Perfil energético del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible ...................... 106
Tabla 12. Consumo actual de Luminarias................................................................................... 113
Tabla 13. Horario de trabajo MADS........................................................................................... 115
Tabla 14. Picos de demanda energética ...................................................................................... 115
Tabla 15. Facturación MADS ..................................................................................................... 117
Tabla 16. Descripción de las plantas de distribución .................................................................. 118
Tabla 17. Interpretación de las características técnicas de las marcas seleccionadas ................. 122
Tabla 18. Producción Energética Anual del Sistema Solar Fotovoltaico. .................................. 126
Tabla 19. Consumo de energía por piso...................................................................................... 128
Tabla 20. Presupuesto para la instalación fotovoltaica ............................................................... 135
Tabla 21. Valoración de Importancia para la Matriz de Evaluación Técnica. ............................ 136
Tabla 22. Valoración del Factor Recursos Económicos ............................................................. 137
Tabla 23. Valoración del Factor Normatividad .......................................................................... 137
Tabla 24. Valoración del Factor Tiempo .................................................................................... 137
Tabla 25 Rangos de viabilidad para la evaluación técnica ......................................................... 138
Tabla 26. Matriz de Evaluación Técnica .................................................................................... 139
Tabla 27. Explicación de los requisitos ...................................................................................... 140
Tabla 28 Descripción de actividades .......................................................................................... 145
Tabla 29. Selección de parámetros ............................................................................................. 147
Tabla 30. Determinación de los pesos relativos.......................................................................... 156
Tabla 31. Determinación de los pesos relativos totales de cada parámetro ................................ 157
Tabla 32. Justificación de la calificación .................................................................................... 160
Tabla 33. Matriz Battelle-Columbus........................................................................................... 166
Tabla 34. Manejo del paisaje ...................................................................................................... 167
Tabla 35. Manejo de residuos ..................................................................................................... 168
Tabla 36. Grado de Importancia de la MEFE. ............................................................................ 170
Tabla 37. Matriz de Evaluación del Ambiente Externo (MEFE) ............................................... 172
Tabla 38. Grado de Importancia de la MEFI. ............................................................................. 174
Tabla 39. Matriz de Evaluación del Ambiente Interno (MEFI).................................................. 175
Tabla 40. Matriz DOFA .............................................................................................................. 177
Tabla 41. Matriz DOFA Cruzada................................................................................................ 179
Tabla 42. Cuadro de Mando Integral .......................................................................................... 181
Tabla 43. Presupuesto de Inversión Inicial. ................................................................................ 187
Tabla 44. Presupuesto para Imagen. ........................................................................................... 188
Tabla 45. Costos de Operación ................................................................................................... 188
Tabla 46. Costo Mantenimiento .................................................................................................. 189
Tabla 47. Costos de Cierre y Abandono ..................................................................................... 189
Tabla 48.Cálculo Ahorro Aparente Anual. ................................................................................. 190
Tabla 49. Flujo Neto de Caja y Valor Presente Neto con Proyecto ............................................ 193
Tabla 50. Flujo Neto de Caja y Valor Presente Neto Sin Proyecto ............................................ 194
Tabla 51. Flujo de Caja Incremental y Valor Presente Neto Incremental .................................. 196
Tabla 52. Tasa Interna de Retorno TIR ...................................................................................... 198
Tabla 53. Relación Costo Beneficio ........................................................................................... 198
Tabla 54. Factores RPC .............................................................................................................. 199
Tabla 55. Ahorro en emisiones ................................................................................................... 200
Tabla 56. Costos evitados ........................................................................................................... 201
Tabla 57. Flujo Neto de Caja y Valor Presente Neto con Proyecto a Precios Sociales. ............. 202
Anexos
Anexo 1- Factura CODENSA Marzo/2015 ................................................................................ 220
Anexo 2- Factura CODENSA Mayo/2015 ................................................................................. 221
Anexo 3- Acta No. 001 de 2015 ................................................................................................. 222
Anexo 4- Lista de Chequeo Visita No. 1 .................................................................................... 226
Anexo 5- Lista de Chequeo Visita No. 2 .................................................................................... 227
Anexo 6- Lista de Chequeo Visita No. 3 .................................................................................... 228
Anexo 7- Lista de Chequeo Visita No. 4 .................................................................................... 231
Anexo 8- Formato Control del Visitas ........................................................................................ 232
Anexo 9- Registro fotográfico .................................................................................................... 233
Resumen
El presente estudio expone los resultados obtenidos a partir del análisis de conveniencia
para la implementación de un Sistema Solar Fotovoltaico interconectado a red en el edificio del
Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible ubicado en la ciudad de Bogotá DC.
El Sistema solar fotovoltaico se considera una alternativa para disminuir el consumo de
energía convencional y los impactos de ésta, al reemplazar en un porcentaje el suministro
energético para la entidad por energía solar a través de los paneles o módulos solares, al mismo
tiempo que la entidad mejora su imagen corporativa en cuánto a responsabilidad social y
ambiental se refiere.
Para el desarrollo del análisis de viabilidad se llevaron a cabo cuatro estudios que
responden a la satisfacción de los cuatro objetivos específicos propuestos.
El primero es el estudio técnico, en el cual se evalúan los requisitos técnicos necesarios
para el proyecto como lo son las condiciones físicas y climatológicas del lugar, las características
de la infraestructura y el área disponible, los equipos e insumos necesarios, la ingeniería del
proyecto y los recursos económicos necesarios para la inversión inicial.
El segundo es el estudio ambiental, que corresponde al análisis del cambio de la calidad
ambiental derivado del proyecto, se evalúo con y sin proyecto soportado en la metodología
batalle Columbus, en éste se tuvieron en cuenta los impactos generados por el sistema solar
fotovoltaico en la etapa de operación y abandono, y los impactos adyacentes a la generación
energética a partir de las hidroeléctricas y las plantas térmicas, usualmente utilizadas en el país.
El tercer estudio es la determinación de los factores críticos de éxito para la
administración ambiental del proyecto, para ello se recurrió a las herramientas de planeación
estratégica, visualizando escenarios futuribles que pudiesen afectar positiva o negativamente el
proyecto
Por último se estudia la conveniencia económica del proyecto, mediante el uso de
proyecciones de costos e ingresos que con la aplicación de indicadores financieros pudiera
reflejar la rentabilidad del proyecto, a precios de mercado y a precios económicos o sociales.
En conclusión los resultados indican que el proyecto es viable técnica, ambiental,
administrativa y económicamente.
Palabras clave
Energía renovable, Calidad ambiental, Sistema solar fotovoltaico, Panel solar, Radiación
solar, Requisitos técnicos, Factores de Éxito, Evaluación financiera.
Abstract
This research show the results obtained from the analysis of convenience for the
implementation of a photovoltaic system interconnected to mains in the building of Ministry of
environmental and sustainable development located in Bogotá DC.
The solar photovoltaic system is an alternative to reduce the consumption of conventional
energy and the impacts of this, replacing a percent of energy supply of entity by solar energy
through solar panels or modules, while the entity improve its corporative image as to social and
environmental responsibility refers
For the development of the feasibility study they carried out four studies that respond to
the satisfaction of the four specific objectives proposed.
The first is the technical study, in which the technical requirements for the project such as
the physical and climatological conditions, the characteristics of the infrastructure and the
available area, equipment and supplies needed, project engineering are evaluated and the
financial resources necessary for the initial investment.
The second is the environmental study, which corresponds to the analysis of change in
environmental quality derived from the project was evaluated with and without the project
supported the methodology Batelle Columbus, it took into account the impacts generated by the
photovoltaic solar system in the operation and abandonment stage, and adjacent impacts on
energy generation from hydroelectric and thermal plants, usually used in the country.
The third study is to determine the critical success factors for environmental management
of the project, it was used the tools of strategic planning, visualizing future events scenarios that
could positively or negatively affect the project
Finally the economic feasibility of the project is studied, using cost and revenue
projections that the implementation of financial indicators could reflect the project's profitability,
market prices and economic or social prices.
In conclusion the results indicate that the project is viable technical, environmental,
administrative and economically.
Keywords
Renewable energy, Environmental quality, Photovoltaic solar system, Solar panel, Solar
radiation, Technical requirements, Success factors, Financial evaluation.
23
1. Introducción
La energía solar es la fuente principal de vida en la Tierra: dirige los ciclos biofísicos y
geofísicos y químicos que mantienen la vida en el planeta, los ciclos del oxígeno, del agua, del
carbono y del clima. El Sol nos suministra alimentos mediante la fotosíntesis, y como es la
energía del sol la que induce el movimiento del viento y del agua y el crecimiento de las plantas,
la energía solar es el origen de la mayoría de fuentes de energía renovables, tanto de la energía
eólica, la hidroeléctrica, la biomasa, y la de las olas y corrientes marinas, como de la energía
solar propiamente dicha (GREENPEACE, 2003).
La energía solar es pues una de las soluciones de energía renovable y no contaminante
que se ha ideado, su desarrollo data de la década de los 50, cuándo se diseñaron paneles
fotovoltaicos para suministrar energía a satélites geoestacionarios de comunicaciones.
(Asociación de Empresas de Energía Renovables, 2009)
En la actualidad a nivel mundial, la producción y comercialización de los paneles
fotovoltaicos, ha comenzado a masificarse disminuyendo así los costos de los mismos, por lo
tanto la accesibilidad a este tipo de generación de energía ha mejorado.
Puntualmente, en las empresas la sociedad ha hecho presión para que sean más amigables
y comprometidas con el medio ambiente, con diferentes normas que incluyen, entre otras cosas,
análisis de ciclo de vida, sellos verdes, certificaciones en calidad, certificaciones leed, etc., en
donde es importante no sólo conocer a fondo todo lo que tenga que ver con el producto sino
también con las instalaciones incluyendo el consumo energético.
Por su parte, en Colombia el mercado de la energía solar es incipiente y su avance se ha
dado sobre todo en los proyectos formulados desde las instituciones públicas como el IPSE
24
(Instituto De Planificación Y Promoción De Soluciones Energéticas Para Las Zonas No
Interconectadas), La UPME (Unidad De Planeación Minero Energética), el Ministerio de
Ambiente y Desarrollo Sostenible y El Ministerio De Minas y Energía, entre otros.
El gobierno colombiano ha promovido el uso de energías renovables desde las leyes 142
y 143 de 1993, pero no fue sino hasta la ley 1715 del 2014 que se formuló una normatividad para
la promoción de estas energías, en esta ley en sus artículos 19, 30 y 41 se expresa que todas las
administraciones públicas del país deben incentivar el uso de estas energías por medio de
proyectos de uso eficiente de la energía en los edificios.
Es por esta razón que este proyecto tiene como objetivo realizar un análisis de
conveniencia para la implementación de un sistema fotovoltaico en el Ministerio de Ambiente y
Desarrollo Sostenible quien se encuentra interesado en mejorar su calidad ambiental
demostrando que es una entidad comprometida con el ambiente. Dentro del trabajo se va a
realizar un análisis de la viabilidad técnica, económica, ambiental y administrativa del Ministerio
de Ambiente y Desarrollo Sostenible ubicado en Bogotá DC, ya que cuenta con las necesidades
básicas para realizar el proyecto.
25
2. Planteamiento del problema
El empleo de la energía solar para suplir el uso de recursos no renovables altamente
contaminantes para el ambiente en un mundo globalizado y que cada día demanda más energía,
es una alternativa eficiente y sostenible, a pesar que los costos de inversión son altos, los
beneficios ambientales, sociales y económicos a largo plazo representan una retribución mucho
mayor (SIMEC, 2011). En Colombia el uso de la energía solar es conveniente, al ser un país
ubicado en el trópico, y gozar de brillo solar durante todo el año; por otro lado el gobierno ha
promovido el uso eficiente de la energía desde la expedición de las Leyes 142 y 143 de 1994, y
la integración de energías renovables no convencionales con la ley 1715 de 2014.
Las instituciones públicas en Colombia se abastecen por completo de energía eléctrica
convencional, sin embargo, dentro del marco de uso racional de energía, la implementación de
estrategias de mejoras energéticas promueven diferentes beneficios tales como reducciones de
emisiones de gases efecto invernadero, consumo energético, reducción en el valor de la factura,
además de reconocimiento a nivel nacional e internacional en materia ambiental.
Un caso de interés es el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, que por ser la
entidad rectora del tema ambiental nacional, donde además se evidencia un alto consumo
energético pues es de 70.000 kWh (kilovatios hora) en promedio al mes (MADS, 2015), y hasta
el momento los resultados de los programas que impulsan actitudes y conciencia a nivel
ambiental dentro del edificio del Ministerio no han reflejado una disminución significativa en la
demanda energética en el edificio; se evidencia la necesidad de realizar un estudio de pre-
factibilidad de una alternativa de generación eléctrica renovable y limpia por medio de un
sistema conectado a red de paneles solares fotovoltaicos para así lograr disminuir el consumo
26
energético actual y que su vez el proyecto pueda ser un ejemplo para otras iniciativas a nivel
público en el país.
La pregunta a resolver con el presente trabajo es: ¿Cuáles son los factores que determinan
la conveniencia para la implementación de un sistema fotovoltaico en el edificio del Ministerio
de Ambiente y Desarrollo Sostenible, ubicado en Bogotá DC.?
27
3. Justificación
El estudio proporcionará las bases necesarias para la elaboración del estudio de
factibilidad y la toma de decisiones en cuanto a la implementación de un sistema fotovoltaico en
el edificio del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, puesto que plantea el análisis de
la viabilidad técnica, económica, ambiental y administrativa del proyecto.
El proyecto se enmarca en el Plan Nacional de desarrollo 2014-2018, el Plan Energético
Nacional (UPME 2015) y el Programa de Uso Racional y Eficiente de Energía y Fuentes no
Convencionales – PROURE-, en lo referente a Eficiencia Energética, en el cual el Ministerio de
Ambiente y Desarrollo Sostenible, está comprometido así que aportará al logro de objetivos que
como institución pública, en este ámbito se haya propuesto, se debe tener en cuenta que el
Ministerio no ha implementado un Plan Institucional de Gestión Ambiental (PIGA), pero está en
el proceso de formulación del Sistema de Gestión Ambiental.
Otro de los aportes del presente trabajo es el de incentivar con los resultados del estudio
la generación de nuevas iniciativas a nivel público de proyectos de generación eléctrica con
sistemas fotovoltaicos.
Adicionalmente, para el administrador ambiental este ejercicio es valioso, debido a que
incorpora la aplicación de las herramientas técnicas, administrativas y ambientales adquiridas
durante su proceso de formación, le incentiva a ser creativo, a buscar nuevas soluciones, y a
incursionar en un tema con mucho auge y aceptación a nivel empresarial.
28
4. Objetivos
4.1. Objetivo general
Realizar un análisis de conveniencia para la implementación de un sistema fotovoltaico
en el edificio del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible ubicado en la ciudad
Bogotá DC.
4.2. Objetivos específicos
Elaborar un estudio técnico donde se evalúen los requerimientos necesarios para la
construcción y operación del proyecto
Evaluar el cambio en la calidad ambiental derivado de la construcción y operación del
proyecto.
Determinar los factores de éxito para la administración ambiental del proyecto.
Efectuar el análisis costo-beneficio de la construcción y operación del proyecto.
29
5. Marco Referencial
5.1. Marco teórico
5.1.1. Sector energético a nivel mundial.
A lo largo de las últimas décadas, el desarrollo económico del mundo se ha vinculado al
progreso de varios sectores, entre los que destaca el energético. Tradicionalmente, los
combustibles fósiles han sido la principal fuente de energía, lo cual se explica, principalmente,
por la riqueza petrolera de varias regiones y por el amplio espectro de necesidades que puede
cubrir. Así se transitó de una época de abundancia energética en los años sesenta a periodos de
crisis internacionales en los precios del crudo. Como resultado, los países consumidores, frente a
los altos costos del petróleo y a una dependencia casi total de esta energía, modificaron sus
costumbres y buscaron opciones para reducir su dependencia de fuentes de energía no
renovables.
A pesar de las modificaciones en los hábitos de consumo energético y de la crisis
económica mundial, el apetito por la energía continúa: para el año 2050 (USAID, 2011), la
demanda mundial de energía tendrá un valor equivalente al doble del de la demanda actual. Para
esa fecha, la población mundial habrá aumentado de 6 mil 500 millones a 9 mil millones de
habitantes.
Los estudios de prospectiva energética elaborados por algunos organismos
internacionales muestran que, en las próximas décadas, los combustibles fósiles seguirán siendo
la fuente dominante de energía. Sin embargo, cada día se agotan los suministros fácilmente
accesibles y económicamente factibles.
30
Según la IEA (Agencia internacional de Energía) en el 2007, informó que el suministro
total de energía primaria fue de 12026 Mtoe1, de los cuales el 12,4% se produjo a partir de
fuentes renovables de energía. La figura 1 muestra la distribución de la oferta energética primaria
mundial:
Figura 1. Distribución de la oferta de energía primaria mundial en el año 2007. Sustraído de IEA, 2009.
1 Mtoe: Se define como la tonelada equivalente de petróleo, en este caso son las Mega toneladas equivalentes de petróleo.
31
5.1.2. Energías renovables.
La asociación GoGreenVa (2015), define la "energía renovable" de la siguiente forma:
“La energía renovable se refiere en general a la electricidad suministrada a partir
de fuentes de energía renovables, como la eólica y la solar, geotérmica,
hidroeléctrica y de las diversas formas de biomasa. Estas fuentes de energía se
consideran fuentes de energía renovables debido a que sus fuentes de combustible
se reponen continuamente.”
Las energías renovables se distinguen de las fuentes fósiles de energía no re generables
(carbón, petróleo, gas natural), cuyos medios son limitados. Teóricamente, las fuentes de energía
fósiles como el petróleo o el carbón pueden ser sustituidos en la naturaleza, pero su regeneración
lleva tanto tiempo que no puede desempeñar un papel para el uso sostenible de los seres
humanos.
Todos los recursos renovables disponibles se derivan principalmente de la actividad solar,
la rotación de la tierra y el calor del interior de la Tierra. Una gran parte de la investigación y
aplicación de formas de energía que utilizan recursos sin consumirlos se basa en estos sistemas y
sus derivaciones como el sol, el clima, las mareas y las temperaturas por debajo de la superficie
de la tierra. Las energías renovables son “dióxido de carbono neutral”, es decir, no emiten tanto
dióxido de carbono (CO2) o más de lo que las plantas pueden asimilar en su proceso de
crecimiento.
32
5.1.3. Fuentes de energía renovable.
Existen diferentes fuentes de energía tales como el sol, el viento, los cuerpos de agua
(caídas de agua, olas, mareas, etc.), la vegetación y residuos orgánicos (llamados biomasa) o el
calor interior de la tierra, que pueden ser aprovechadas mediante procesos de transformación de
la energía. En la figura 2 se muestran las principales características técnicas, aspectos
económicos y consideraciones de las fuentes de energía eólica, biomasa, hidroeléctrica,
geotérmica y fotovoltaica (PAMPAGRASS, 2010):
Figura 2. Fuentes de energía. Sustraído de www.fuentesde energía.wordpress.com
33
5.1.4. Historia de la energía solar fotovoltaica.
En la figura 3 se hace un breve resumen del desarrollo de la energía solar fotovoltaica en el
mundo:
34
1839: Edmund Bequerel
descubre el efecto
fotovoltaico
1873: W. Smith
descubre el efecto
fotovoltaico en el selenio
1877: Adams y Day producen la
primera célula
fotovoltaica de selenio
1921: Einstein recibe el premio
nobel por sus teorías explicando el efecto
fotovoltaico
1954: Investigador
es de los laboratorios
Bell. producen la
primera célula de
silicio
1955: Se aplican
elementos solares
fotovoltaicos a la
inductria aeroespacial americana
1958: Se lanza el primer satélite
alimentado con energía
solar fotovoltaica
1959: Hoffman electronic alcanza el
10% de rendimiento
en sus células
comerciales
1962: Se lanza el primer satélite
comercial de Telecom con
una potencia
fotovoltaica de 14W
35
Figura 3. Hitos a nivel mundial. Modificado de ASIF. Historia de la energía solar fotovoltaica. 2008
1963: Sharp consigue
una forma práctica de
producir módulos de silicio y en Japón se instala un
faro de 242 MW
1964: Se lanza la nave
espacial Nimbus con
470W de paneles
fotovoltaicos
1973: La crisis del petroleo induce
interés en las energías renovables
1977: Se alcanza una producción mundial de
paneles solares
fotovoltaicos de 500KW
1983: La producción
mundial excede los
20MW
1994: Se celebra la primera
Conferencia Mundial
Fotovoltaica en Hawai
1998: Se alcanza un
total de 1.000 MWp de sistemas fotovoltaicos instalados
2004: Se producen
más de 1.000 MW
de módulos fotovoltaicos ese año.
2007: Se producen
más de 2.000 MW
de módulos fotovoltaicos ese año.
36
5.1.5. Energías renovables en el mundo.
Según pampagrass (2010), desde 1990, las fuentes de energía renovables han crecido a
una tasa promedio anual del 1,7%, que es ligeramente inferior a la tasa de crecimiento de tep
mundial del 1,9% por año. El crecimiento ha sido especialmente alto para la energía eólica, que
creció a una tasa media anual del 25%. Sin embargo, esto se debe a su base muy baja en 1990, y
la producción sigue siendo pequeña. Las dos principales fuentes de energía renovable en el
mundo son la hidráulica (17,7%) y los combustibles y residuos renovables, que ascienden a
77,4% del total de las fuentes renovables (biomasa, residuos y biogás). En la siguiente figura se
muestra la oferta de energía primaria mundial a partir de fuentes renovables en el año 2007:
Figura 4. Distribución de la oferta de energía primaria mundial a partir de fuentes de energía renovable en el año
2007. IEA, 2009.
37
Los países de la OCDE (PAMPAGRASS, 2010), representan la mayor parte de la
producción y crecimiento en sistemas de aprovechamiento de energía solar y eólica. El
incremento en la producción de energía a parir de fuentes renovables ha sido especialmente alto
para la energía eólica, con una tasa anual promedio de 25%. La segunda tasa de crecimiento más
alta fue la del aprovechamiento de residuos municipales renovables, biogás y biomasa liquida.
Este segmento combinado creció a un promedio anual de 10,4% en el periodo de 1990-2007. En
la figura 5 se muestra el crecimiento anual promedio para algunas fuentes de energía renovable:
Figura 5. Tasa de crecimiento anual promedio en el periodo 1990-2007 para algunas fuentes renovables de
energía.
5.1.6. Energía solar fotovoltaica en el mundo.
Según la EPIA, 2012 (Citado en Aristizabal & Arbelaez, 2013), la energía solar
fotovoltaica es una industria que ha presentado un crecimiento grande y se muestra como una
industria muy llamativa para inversionistas. En 2009 la capacidad instalada mundial era de
23GW, un año después esta capacidad incrementó hasta 40GW y en el 2011 había sobrepasado
los 69GW. Esta capacidad es capaz de producir 85TWh cada año, lo cual es suficiente para
38
alimentar las necesidades eléctricas de más de 20 millones de hogares en el mundo. En la figura
6 se observa el aumento de la capacidad instalada al año 2011:
Figura 6. Aumento en la capacidad instalada de energía solar fotovoltaica en el mundo. EPIA, 2012.
En la tabla 1 se muestran los 6 países con mayor capacidad instalada que son Alemania,
España, Japón, Estados Unidos, Italia y Corea del Sur. Pero los países que más capacidad
instalaron durante 2009 fueron Alemania, Estados Unidos, España, y Japón.
39
Tabla 1. Capacidad instalada durante 2009 y acumulada en los 6 primeros países
Nota: Sustraído de REN 21 2010
Según el consorcio energético Corpoema (2010), “Es conveniente observar que la
magnitud de la cantidad instalada en Alemania en 2009 es del orden de la capacidad total en
todas las fuentes instalada en Colombia”.
5.1.7. Suministro de energía en Colombia.
El Sector eléctrico colombiano es considerado uno de los más robustos a nivel
Latinoamericano. Según Aristizabal & Arbelaez (2013), en el año 2012, Colombia consta de dos
tipos de regiones según el suministro de energía. El 96 % constituyen el sistema de interconexión
nacional (SIN) y el 4 % restante lo constituyen las zonas no interconectadas de Colombia (ZNI),
el cual abarca a dos tercios del territorio nacional. Según Cárdenas, 2011 (Citado en Aristizabal
& Arbelaez, 2013), la cobertura eléctrica es del 93 % en áreas urbanas y 55 % ciento en áreas
rurales. Alrededor de 1,3 millones de personas todavía no tienen acceso a electricidad.
Según datos de la UPME (2013), la generación de energía eléctrica presenta un aumento
del 51% en los últimos 13 años en la generación hidráulica, para el 2013 represento el 71, 3% del
40
total del SIN, le sigue la generación a gas con una participación del 14, 8% el carbón representa
el 9,1 % adicionalmente otros tecnología como la eólica y las pequeñas generadoras son el 4%.
En la figura 7 se muestra la generación de energía eléctrica para el año 2013:
Figura 7. Participación de generación eléctrica en el año 2013. UPME. Boletín estadístico 2000-2013. 2014.
5.1.8. Energías renovables en Colombia.
En 2010, el total de generación eléctrica fue de 56.887,4 GWh. La generación de energías
renovables fue de: 40.557,3 GWh de energía hidroeléctrica, 227.7GWh GWH de biomasa sólida
y 38,6GWh de energía eólica. (Ministerio de relaciones exteriores, 2011)
Energía solar: En Colombia existen zonas para su desarrollo a mayor escala
en el Magdalena, La Guajira, San Andrés y Providencia y Llanos Orientales.
Energía eólica: La zona norte de Colombia cuenta con las mejores
potencialidades para generar este recurso. Así, en la Alta Guajira, Empresas
Públicas de Medellín (EPM) puso en funcionamiento el primer parque eólico,
41
Jepirachí, con 15 aerogeneradores que aportan 19.5 megavatios al Sistema
Interconectado Nacional.
Biomasa: En Colombia existen estudios de producción de biomasa con el
bagazo de la caña y se estima una producción anual de 1.5 millones de
toneladas y de cascarilla de arroz, con la que se producen más de 457.000
toneladas al año. Las zonas más adecuadas para generar esta energía son los
departamentos de Santander, Norte de Santander, los Llanos Orientales, la
Costa Atlántica y Valle del Cauca.
Energía geotérmica: En el Atlas Geotérmico de Colombia se destacan como
zonas de mayor potencialidad los volcanes Chiles - Cerro negro, el volcán
Azufral en Nariño, el Parque Nacional de los Nevados y el Área Geotérmica
de Paipa – Iza Boyacá.
5.1.9. Desarrollo De La Energía Solar En Colombia.
La generación de electricidad con energía solar empleando sistemas fotovoltaicos
ha estado siempre dirigida al sector rural, en donde los altos costos de generación
originados principalmente en el precio de los combustibles, y los costos de
Operación y Mantenimiento en las distantes zonas remotas, hacen que la
generación solar resulte más económica en el largo plazo y confiable. Estas
actividades surgieron con el Programa de Telecomunicaciones Rurales de
Telecom a comienzos de los años 80, con la asistencia técnica de la Universidad
Nacional. En este programa se instalaron pequeños generadores fotovoltaicos de
60 Wp (Wp: vatio pico) para radioteléfonos rurales y ya en 1983 habían instalados
2 950 de tales sistemas. El programa continuó instalando estos sistemas y pronto
42
se escaló a sistemas de 3 a 4 kWp para las antenas satelitales terrenas. Muchas
empresas comenzaron a instalar sistemas para sus servicios de telecomunicaciones
y actualmente se emplean sistemas solares en repetidoras de microondas, boyas,
estaciones remotas, bases militares, entre otras aplicaciones. Estos sistemas son
hoy esenciales para las telecomunicaciones rurales del país. Según un estudio
realizado, entre 1985 y 1994 se importaron 48 499 módulos solares para una
potencia de 2.05 MWp. De estos 21 238 módulos con una potencia de 843.6 kW
en proyectos de telecomunicaciones y 20 829 módulos con 953.5 kWp en
electrificación rural. El estudio anterior también indicó, sobre una muestra de 248
sistemas (con 419 módulos), que 56% de los sistemas funcionaban sin problemas,
37% funcionaban con algunos problemas y 8% estaban fuera de servicio. Como
principal fuente de problemas se encontraron la falta de mínimo mantenimiento,
suministro de partes de reemplazo (reguladores y lámparas) y sistemas sub-
dimensionados. Estos problemas, que se suelen repetir aún hoy en día, indican la
importancia que tiene el asegurar la sostenibilidad del suministro del servicio de
energía para estos usuarios. Estas dificultades se han mostrado como una de las
debilidades más graves del servicio de energía con estos sistemas. Y más que
tratarse de un problema meramente técnico, el problema es de calidad del servicio
y de atención al usuario. En los últimos diez años tampoco se han realizado
estudios sobre el comportamiento de estos sistemas. (Rodríguez Murcia, 2015)
Rodriguez Murcia (2015) afirma que:
43
(…)Durante los últimos años, se han instalado muchos más sistemas en los
programas de electrificación rural, con fuerte financiación del Estado, haciendo
uso actualmente de recursos como el FAZNI (Fondo de Apoyo Financiero para la
Energización de las Zonas No Interconectadas). El IPSE (Instituto para la
Promoción de Soluciones Energéticas) es en la actualidad la institución que lidera
las acciones del Estado en la energización del campo colombiano. Según esta
institución hay en la actualidad más de 15 000 sistemas instalados para estas
aplicaciones. Pero, además, el IPSE tiene en desarrollo soluciones innovadoras
como sistemas híbridos, en donde se combinan por ejemplo la energía solar
fotovoltaica y las plantas diésel, para reducir los costos de generación del diésel y
emplear el generador diésel como respaldo. (pág. 18)
El mercado de sistemas solares fotovoltaicos tuvo su boom hacia finales de los
años ochenta con el programa de telecomunicaciones rurales de Telecom; las
conocidas dificultades de orden público de la década de 90 frenaron el desarrollo
del mercado, que aún se puede estimar en el orden de 300 kW por año. Si se
consideran 30 años de desarrollo de este mercado, entonces la potencia instalada
sería del orden de 9 MWp. (pág. 18)
La generación de electricidad con energía solar tiene, entonces, enormes
perspectivas, teniendo en cuenta que en Colombia cerca de 1 millón de familias
carecen del servicio de energía eléctrica en el sector rural. (pág. 18)
44
5.1.10. Estado actual de la energía solar fotovoltaica en Colombia.
5.1.10.1. Mercado.
Proyectos FV De gran escala
Los proyectos de venta de energía a gran escala FV en Colombia a la fecha son
inexistentes. Según (Solano Peralta, 2015):
El único proyecto que se encuentra en Fase 3 de planeación inscrito es el de
Sucre de 19.9MWp. Si bien está en la fase final de que se apruebe, se desconoce si
la nueva resolución aprobada por la CREG (Comisión de Regulación de Energía y
Gas) le afectará. Esto ya que la nueva legislación definirá el avance que tengan los
proyectos de gran escala, así como el escenario previsto por la UPME para el plan
de expansión de la generación. (Solano Peralta, 2015, pág. 79)
Generación distribuida FV a pequeña y mediana escala
Los proyectos interconectados a la red para autoabastecimiento tampoco han
tenido mayor auge en el país a falta del marco legal, que recién se aprueba. No se
identificó un reglamento de interconexión con las empresas distribuidoras. Desde
que se esperaba la aprobación de la nueva Ley 1715, el sector ha tenido un
crecimiento pronunciado, y en 2015 con la entrada en vigencia de la
reglamentación, se espera que más proyectos se empiecen a sumar. (Solano
Peralta, 2015, pág. 80)
Rural aislado
45
El mercado colombiano de energía solar FV ha tenido especial énfasis a la fecha
en proyectos para zonas rurales.
Los proyectos rurales tuvieron un gran desarrollo durante la década de los ochenta
a través de la instalación de centrales FV de generación para torres de
telecomunicaciones. Las necesidades de acceso a energía en las zonas aisladas han
permitido que se desarrollen programas a nivel institucional y de cooperación, y
presencia de ONGs y empresas en el sector. Algunas iniciativas importantes que
se han dado en las ZNI están:
• Programa de Telecomunicaciones Rurales de Telecom en los 80s
• Soluciones energéticas estructurales del IPSE.
• Luces para aprender del IPSE (Instituto para la Promoción de Soluciones
Energéticas) y la OEI (Organización de Estados Iberoamericanos para la
Educación, la Ciencia y la Cultura) que busca electrificar escuelas mediante
sistemas FV
• Energización de zonas seleccionadas como los proyectos de soluciones híbridas
aisladas en Sierra Nevada
• Sistema híbrido solar-diésel en Titumate del IPSE
• Fondo de apoyo a la electrificación rural (FAER) del Ministerio de Minas y
Energía que tiene asignados 37 US$ Millones de dólares.
46
• Iniciativa Ideas para el Cambio de Colciencias para proyectos en zonas aisladas
Los esfuerzos en zonas remotas se espera que aumenten en particular porque el
IPSE ha ampliado su gama de soluciones para incluir el desarrollo de micro redes
híbridas. (Solano Peralta, 2015, pág. 82)
5.1.10.2. Actores principales del mercado.
Asociaciones, ONGs y sector privado
La Asociación Colombiana de Energías Renovables (ACER) está abierta a
cualquier entidad, individuo o tipo de organización interesada en el desarrollo de
las energías renovables. El Consejo Colombiano de Eficiencia Energética (CCEE)
creado en 2010 busca divulgar beneficios, promover usos, capacitar, y asesorar
sobre ER.
En Colombia como mencionado hay una presencia que data años atrás de
empresas en el sector solar FV rural, ya en el 2010 había más de 30 identificadas
por la UPME. En el SGI&C están registradas más de 20 empresas y se estima que
deben existir decenas más en el país. Además con la recién aprobación de la
nueva Ley 1715 que ha abierto la posibilidad a la generación distribuida
repercutirá en el desarrollo de nuevas empresas instaladoras y generación de
nuevos empleos. (Solano Peralta, 2015, pág. 83)
Academia
Colombia cuenta con varios programas de Investigación +Desarrollo enfocados a
la Energía Solar Fotovoltaica. Esto además de que se ha ampliado la oferta de
47
cursos a nivel técnico y universitario. Entre los grupos de investigación activos en
el campo solar Fotovoltaica está el CIDET (Centro de Investigación y Desarrollo
Tecnológico del Sector Eléctrico), el Laboratorio de Investigación de Fuentes
Alternativas de Energía (LIFAE), el Grupo de Investigación en Energía
(GRINEN) de la Universidad de Medellín, el Programa de Adquisición y Análisis
de Señales de la Universidad Nacional (PAAS-UN), el grupo de investigación en
Potencia, Energía y Control de la Universidad La Salle, el Centro de Investigación
e Innovación en Energía (CIIEN). El Servicio Nacional de Aprendizaje (SENA)
ha iniciado un programa de capacitación para instaladores de sistemas FV que
busca ser accesible a la mayoría de la población. El programa estratégico para la
innovación en gestión empresarial de Colciencias busca fomentar la investigación
y desarrollo de capacidades. Cabe mencionar que la primera edición del Solar
Decathlon exclusivo para Latinoamérica y el Caribe será realizado en Cali,
Colombia en diciembre de 2015.La empresa SGS S.A. de Bogotá ofrece
certificaciones a módulos FV en el país a través de su laboratorio para pruebas de
rendimiento, medición de coeficientes de temperatura, inspecciones y pruebas de
corrosión, resistencia, tensión, clima entre muchas otras. (Solano Peralta, 2015,
pág. 83)
5.1.11. Potencial energético en Colombia.
De acuerdo a Solano Peralta (2015), en Colombia se tiene un promedio multianual a lo
largo de todo el territorio nacional de 4.5kWh/m2/día. Las regiones con mayor potencial están al
48
norte del país y en las zonas costeras, en La Guajira, donde los niveles de radiación oscilan entre
5 – 6 kWh/m2/día.
Por el contrario las zonas con menores niveles de radiación solar se encuentran en la
costa pacífica, con valores de radiación que van de 1,0 a 2,5 kWh/m2/día, Ver Figura 8. Y en la
parte andina en la región Cundi Boyacense se observan valores cercanos al promedio multianual
de radiación que van de 4 a 5 kWh/m2/día
49
Figura 8. Mapa de radiación Solar Global, Promedio Multianual. Sustraído de Atlas de Radiación solar-UPME
5.1.12. Costos de los Sistemas Solares Fotovoltaicos.
El componente que mayor valor suma a los costos de un SFV, es el panel o modulo solar,
por ello es importante observar el comportamiento de los precios de los mismos; los cuales han
disminuido a más de 10 veces desde hace 30 años, lo que ha permitido aumentar la
competitividad frente a otras formas de generación eléctrica convencionales, aunque a la
50
actualidad los costos de generación fotovoltaica siguen siendo superiores a las tradicionales.
(Pontificia Universidad Católica de Chile, 2015)
El promedio global de los precios mundiales de energía fotovoltaica de la fábrica de
paneles se redujo de alrededor de 22 USD/W en 1980 a menos de 1,5 USD/W en 2010 (pág. 2)
Además de los costos del generador fotovoltaico, se tienen los costos de los demás
componentes del sistema, como los inversores, transformadores y baterías, y otros rubros como
los de instalación, operación y mantenimiento.
La rentabilidad de los proyectos fotovoltaicos, dependen en gran medida de las
condiciones climáticas del lugar ya que determinan la eficiencia de los mismos, las políticas
gubernamentales para la promoción de las energías renovables y el mercado.
Los costos medios ponderados de la capacidad de inversión de los sistemas fotovoltaicos
instalados en los EE.UU. se redujeron de los 9,7 USD/W en 1998 a 6,8 USD/W en 2008. (…)
Esta disminución se considera que es debida a un enorme aumento en la capacidad de
producción y el exceso de capacidad de producción y, en consecuencia, el aumento de la
competencia entre empresas fotovoltaicas. (Pontificia Universidad Católica de Chile, 2015)
5.1.13. Sistema Solar Fotovoltaico.
Para comenzar es necesario definir qué es un Sistema Solar Fotovoltaico (el cuál
llamaremos de ahora en adelante SFV), cuál es su funcionalidad y los diferentes tipos y
aplicaciones que existen.
Un SFV es el conjunto de equipos eléctricos y electrónicos que producen energía
eléctrica a partir de la radiación solar. El principal componente de este sistema es el panel solar o
51
módulo fotovoltaico, a su vez compuesto por células capaces de transformar la energía luminosa
incidente en energía eléctrica de corriente continua. El resto de equipos incluidos en un sistema
fotovoltaico depende en gran medida de la aplicación a la que está destinado. Pueden clasificarse
en tres grandes grupos: (Perpiñán, 2015, pág. 1)
5.1.13.1. Sistemas conectados a red.
Producen energía eléctrica para ser inyectada íntegramente en la red convencional.
Dado que no deben satisfacer ninguna demanda de consumo de forma directa ni
garantizar el mismo, no necesitan incorporar equipos de acumulación de energía.
Para permitir el correcto acoplamiento con la red eléctrica estos sistemas
incorporan un equipo inversor que adecúa la potencia producida por el generador
fotovoltaico a las condiciones de la red convencional. Estos sistemas pueden a su
vez ser divididos en sistemas instalados sobre suelo y sistemas en edificación. Los
sistemas sobre suelo, concebidos exclusivamente para producir energía y obtener
el rendimiento económico asociado, suelen superar los 100 kW de potencia. Los
sistemas en edificación abarcan funciones adicionales a la producción de energía,
tales como sustitución de componentes arquitectónicos, efecto estético,
sombreado de acristalamientos, etc. En general, son sistemas más pequeños que
los instalados sobre suelo, normalmente de potencias inferiores a los 100 kW.
(pág. 1)
Este tipo de sistema es el que va a ser analizado para la adopción en las instalaciones del
Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, por tal razón se dará mayor explicación en los
sistemas fotovoltaicos en edificios.
52
- Sistemas fotovoltaicos en edificios.
Los edificios que integran sistemas fotovoltaicos se conocen como Sistemas
Fotovoltaicos Integrados en Edificios (SFIE) o Edificios Fotovoltaicos Conectados a Red
(EFCR) (Building Integrated Photovoltaic Systems, BIPV). Tienen como función específica
entregar toda la energía generada por el sistema a la red eléctrica.
Los primeros EFCR instalados en Europa surgieron al final de los años 80 en Alemania,
Austria y Suiza. En España, el primer edificio institucional que funcionó fue el Instituto Solar de
la Universidad Politécnica de Madrid, en 1994. A día de hoy, los edificios fotovoltaicos
significan un 42% del total de la energía consumida en Europa. (Ballesteros, 2012)
La integración se los SFV en los edificios, suele ser en los techos, como estructura
adicional arquitectónica o como un revestimiento al tejado; pero hoy por hoy la tendencia es a
integrarlos en los elementos mismos que constituyen la construcción, como las tejas y ventanas,
éstas últimas con un tipo de celdas solares semi transparentes, con el fin de aumentar la
eficiencia en cuanto al uso del espacio.
Uno de los más grandes y exitosos proyectos de Sistemas Fotovoltaicos Integrados en
Edificios (SFIE), es el caso de la ciudad de Friburgo en Alemania, también conocida como la
capital solar y ecológica de Alemania, ya que la mayoría de edificios integran paneles solares
para la producción energética y con 36,7 vatios por habitante, Friburgo es la ciudad que emplea
más energía solar por habitante del mundo. (Faircompanies, 2015)
53
Figura 9. Ciudad de Friburgo, Alemania imagen sustraída de www.20minutos.es
5.1.13.2. Sistemas autónomos.
Abarcan una variedad muy amplia de aplicaciones. Su denominador común es la
necesidad de satisfacer una demanda energética determinada. Por esta razón,
prácticamente todos los sistemas autónomos incorporan un equipo de acumulación
de energía. Estos sistemas pueden ser clasificados en tres grupos por razón de su
aplicación asociada: profesionales, electrificación rural y pequeño consumo.
Dentro de las aplicaciones de pequeño consumo se emplean pequeños módulos
fotovoltaicos, frecuentemente de silicio amorfo, alimentando equipos electrónicos
como calculadoras o relojes, cargadores de móviles, pequeñas herramientas
eléctricas, balizas domésticas, entre otras. (pág. 2)
5.1.13.3. Sistemas de bombeo.
Emplean la energía eléctrica que produce el generador fotovoltaico para accionar
una motobomba que eleva y transporta agua desde un acuífero hasta un depósito o
una red de distribución. Para reducir costes y aumentar la fiabilidad, en estos
sistemas es frecuente acumular la energía en forma de energía potencial del agua
54
almacenada en el depósito elevado. Las aplicaciones de los sistemas de bombeo
incluyen el suministro de agua para consumo humano o animal, el riego de
plantaciones individuales o comunitarias y la desalinización del agua extraída con
sistemas de ósmosis inversa. (pág. 2)
5.1.14. Equipos necesarios para una instalación fotovoltaica.
Dentro de una instalación solar fotovoltaica existen varios dispositivos o equipos que se
deben dimensionar para que sea posible la transformación de la radiación solar en energía
eléctrica que se inyecta a la red. (Sardinero, 2010, pág. 8)
5.1.14.1. Paneles solares.
Los paneles solares o módulos fotovoltaicos están formados por la interconexión
de células solares encapsuladas entre materiales que las protegen de los efectos de
la intemperie, son las encargadas de captar la energía procedente del sol en forma
de radiación solar y transformarla en energía eléctrica por el efecto fotovoltaico.
(pág. 8)
Según Sardinero (2010), “el efecto fotovoltaico se produce al incidir la radiación solar
sobre los materiales definidos como semiconductores extrínsecos. Cuando sobre la célula solar
incide la radiación, aparece en ella una tensión análoga a la que se produce entre las bornas de
una pila.”
La mayoría de las células solares están constituidas de silicio mono o poli-
cristalino. Las células solares de silicio mono cristalino se fabrican a partir de un
único cristal de silicio extraído de un baño de silicio fundido, este tipo de células
son las más utilizadas en la tecnología solar y la más comercializada ya que su
55
rendimiento es el mayor de todos los tipos de células solares siendo éste de entre
el 15% y el 18%. Debido a su alto costo, está empezando a utilizarse de forma
masiva el silicio poli-cristalino, mucho más barato de fabricar ya que está formado
por un conjunto de estructuras macro cristalinas de silicio además su rendimiento
es bastante próximo al de las células mono-cristalinas, en torno al 12% y 14%. Por
último existe otra familia de células solares constituidas de silicio amorfo que
aparecen debido a que la fabricación de células solares de silicio cristalino sigue
siendo muy alta, la fabricación de este tipo de células es mucho más simple y por
lo tanto son mucho más baratas pero aunque tienen un buen comportamiento ante
agentes externos, se degradan más rápidamente y su rendimiento es bastante
inferior al de las células cristalinas, inferior al 10%. (pág. 8)
5.1.14.1.1. Célula fotovoltaica.
Como se mencionó anteriormente un SFV está compuesto módulos o paneles solares
fotovoltaicos, y éstos a su vez están compuestos por celdas, pero para que éstas produzcan
energía eléctrica se deben cumplir tres condiciones, según la Revista de energías Renovables:
(Fundación de la energía de la comunidad de Madrid, 2013, pág. 7)
Se ha de poder modificar el número de cargas positivas y negativas
Se han de poder crear cargas que permitan la aparición de una corriente
Es preciso que se establezca una diferencia de potencial o campo eléctrico
La primera condición se alcanza cuando se añaden a un semiconductor puro unas
pequeñas dosis de átomos “contaminantes”, denominados también dopantes, que
son capaces de ceder o aceptar electrones. Para alcanzar la segunda, es preciso
56
exponer la célula fotovoltaica a una radiación luminosa para aprovechar la energía
de los fotones (o partículas de luz). Si la energía es la adecuada, el fotón cede
energía a un electrón de la banda de valencia y lo hace pasar a la banda de
conducción, saltando la banda prohibida. En este proceso aparece, a su vez, en la
banda de valencia lo que se denomina un agujero (de carga positiva) debido a la
ausencia de un electrón que ha ido a parar a la banda de conducción. Con la
creación de estas cargas se puede establecer una corriente eléctrica al cerrar el
circuito. (pág. 7)
Finalmente, y esta es la tercera condición, se puede obtener una diferencia de
potencial uniendo dos semiconductores que contienen una densidad de cargas
positivas o negativas diferente. La existencia de estas cargas positivas y negativas
origina de una manera natural un campo eléctrico (o una diferencia de potencial)
entre las dos regiones de la unión. Un dispositivo constituido por esta unión recibe
el nombre de célula solar (o célula fotovoltaica). Cuando la célula recibe los
fotones de una radiación luminosa, las cargas negativas y positivas creadas se
separan a causa del campo eléctrico y, si entonces se cierra un circuito entre los
dos materiales que forman la unión, aparece una corriente eléctrica. (pág. 8)
i. Tipos de Celdas Fotovoltaicas.
En la fabricación de celdas fotovoltaicas, existen diferentes tipos de tecnologías, pero
todas tienen algo en común, y es el material principal de composición que es el Silicio, así pues
podemos encontrar; las Mono-Cristalinas, las Poli-cristalinas y las de Silicio Amorfo. Cada una
posee características que le diferencian, a continuación se detallan.
57
a. Celdas de Silicio Mono cristalino.
Estas celdas están fabricadas en base a láminas de un único cristal de muy alta
pureza y estructura cristalina casi perfecta. El espesor aproximado de las láminas
es de 1/3 a 1/2 milímetro, las cuales son cortadas de una gran barra o lingote mono
cristalino creado a una temperatura cercana a 1400º C, siendo este un proceso muy
costoso. La eficiencia de estas celdas ha llegado hasta el 24,7% en laboratorio y a
un 16% en paneles comerciales. Los paneles construidos con este tipo de
tecnología son los más desarrollados del mercado, siendo garantizados por
algunos fabricantes por hasta 25 años. (Científicos, 2005, pág. 6)
Figura 10. Celda de silicio monocristalino. Sustraído de www.energiasolar.com.co
b. Celdas de Silicio Poli-cristalino.
Las láminas poli-cristalinas son fabricadas a través de un proceso de moldeo, para
esto se funde el silicio y luego se vierte sobre moldes. Una vez que el material se
ha secado, se corta en delgadas láminas. El proceso de moldeo es menos costoso
58
de producir que el silicio mono cristalino, pero son menos eficientes, debido a que
el proceso deja imperfecciones en la superficie de la lámina. La eficiencia de
conversión alcanza valores alrededor del 19,8% en laboratorio y de 14% en
paneles comerciales. Las características del silicio cristalizado, hacen que los
paneles de silicio poli-cristalino posean un grosor considerable. Empleando silicio
con otros materiales semiconductores, es posible obtener paneles más finos e
incluso flexibles. (pág. 7)
Figura 11. Celda de silicio policristalino. Sustraído de www.logismarket.pt
c. Celdas de Silicio Amorfo.
Es una tecnología de lámina delgada y se fabrica depositando silicio sobre un
substrato de vidrio de un gas reactivo, tal como silano (SiH4). Además es posible
aplicarlo como película sobre substratos de bajo costo como cristal o plástico. La
tecnología de fabricación ha cambiado rápidamente, lo que ha generado un
59
aumento de su eficiencia, llegando a valores entre 5 y 10% para paneles
comerciales y de 13% en laboratorios. Existen tecnologías de lámina delgada que
incluyen láminas de silicio multi-cristalino, seleniuro de cobre e indio/sulfuro de
cadmio, teluro de cadmio/sulfuro del cadmio y arseniuro de galio. Este tipo de
tecnología ofrece una serie de ventajas como: deposición y un ensamblado más
fácil, la capacidad de ser depositadas en substratos o materiales de construcción
baratos, los que incluso pueden ser flexibles, producción en masa, y conveniencia
para grandes aplicaciones. Sus costos son inferiores a las dos tecnologías
anteriores. (pág. 7)
Figura 12. Celda de silicio amorfo. Sustraído de www.agrupasuma.com
5.1.14.2. Inversor de red.
Anteriormente se ha visto que los paneles solares fotovoltaicos generan potencia a partir
de la radiación solar que captan, esta potencia eléctrica no es alterna sino continua con valores de
60
tensión y corriente continua que depende de la disposición de los paneles. A la hora de entregar
la energía eléctrica a la red, es necesario tratarla para que cumpla las características establecidas
para inyectarla a dicha red, como que debe ser senoidal, con una frecuencia de 50Hz y unos
valores de tensión determinados para no crear perturbaciones en a la red de suministro.
(Sardinero, 2010, pág. 12)
El inversor es el equipo electrónico que permite inyectar en la red eléctrica comercial la
energía producida por el generador fotovoltaico. Su función principal es convertir la corriente
continua procedente de los paneles fotovoltaicos en corriente alterna. (pág. 12)
Las instalaciones fotovoltaicas tienen un elevado costo y no pueden permitirse fallos e
imprudencias en la explotación de estas instalaciones, por este motivo los inversores deben tener
un alto rendimiento y fiabilidad. El rendimiento de los inversores oscila entre el 90% y el 97%,
dicho rendimiento depende de la variación de la potencia de la instalación, por lo que se intentará
que el inversor trabaje con potencias cercanas o iguales a la nominal, puesto que si la potencia de
entrada al inversor procedente de los paneles fotovoltaicos varía, el rendimiento disminuye. (pág.
12)
En el mismo orden de ideas, encontramos que existen diferente tipos de inversores según
las necesidades de la aplicación, en este caso se estudian los tipos de inversores necesarios en
instalaciones de Sistemas fotovoltaicos conectados a red.
En primer lugar se tiene que el inversor puede ser monofásico o Trifásico, lo cual
depende de la potencia nominal del mismo y de la conexión que se realice, así pues;
Según el RD 1699/2011, para aquellos inversores o suma de inversores cuya potencia
nominal sea menor o igual a 5kW, la conexión a red debe ser monofásica, mientras que si excede
61
los 5kW de potencia nominal la conexión deberá ser trifásica con un desequilibrio entre fases
inferior a dicho valor. La conexión trifásica puede realizarse con un único inversor o con la
conexión en paralelo de tres inversores monofásicos. (Ballesteros, 2012)
También existe la clasificación según el principio de funcionamiento, los cuales pueden
ser:
- Inversores conmutados por la red: Tienen como principio básico un puente de tiristores.
Se utilizan principalmente en automatización y son los más utilizados en grandes plantas
fotovoltaicas. Entre las ventajas de estos inversores destacan su sencillez de instalación, la
fiabilidad que presentan, son más baratos que los auto conmutados, pueden trabajar con grandes
potencias y sus desventajas pueden resolverse con sistemas de filtrado más sencillos. Entre las
desventajas están el nivel de corriente reactiva que presentan, lo que supone factores de potencia
por debajo de la unidad, un alto nivel de distorsión armónica y presentan fallos de conmutación
en caso de que se produzcan fallos de red. (pág. 46)
- Inversores auto conmutados: se basan en un puente de materiales semiconductores que
se pueden conectar y desconectar. Tienen ventajas como su alta seguridad, ya que un
cortocircuito a la salida no les afecta, la señal de salida es claramente sinusoidal, no precisa de
grandes sistemas de filtrado de la señal, generan una tensión y una corriente totalmente en fase
con la tensión de red y pueden compensar potencia reactiva, adelantando o retrasando la
corriente respecto a la tensión de red. Como inconvenientes están una potencia máxima menor,
aunque pueden conectarse en paralelo, un rendimiento más pequeño, lo que supone mayores
pérdidas, y son más caros que los anteriores. (Ballesteros, 2012)
62
5.1.14.3. Contador de energía eléctrica.
Será necesario un contador bidireccional de energía eléctrica.
Este tipo de medidor, además de poder medir el consumo de energía eléctrica de la
compañía girando en el sentido normal puede girar de manera contraria. (…) Un medidor
bidireccional es la mejor opción para las personas que quieren comenzar a utilizar la energía
fotovoltaica como fuente de electricidad, pues es la manera más práctica de conocer el ahorro
económico de la energía solar y obtener una bonificación tangente del provecho que se le está
dando a los paneles. (Calefacción Solar, 2015)
5.1.14.4. Estructura soporte.
Otro aspecto importante en una instalación de energía solar fotovoltaica es la estructura
soporte, que asegura un buen del generador solar a la vez que proporciona no solo la orientación
necesaria, sino también el ángulo de inclinación idóneo para el mejor aprovechamiento de la
radiación.
Estos elementos, son los encargados de hacer a los módulos y paneles fotovoltaicos
resistentes a la acción ejercida por los elementos atmosféricos, y son precisamente más
importantes cuanto más incontrolado sean éstos.
5.1.14.4.1. Tipos de estructuras.
Suelo: Es la clásica forma de instalar los grandes conjuntos de paneles fotovoltaicos.
Este tipo de estructuras es muy robusto, y no se puede olvidar que en esta disposición la
acción del viento es menor, puesto que a más altura mayor fuerza del aire. Presenta
además esta forma de montaje una gran facilidad para su instalación, tanto de la propia
estructura soporte como de los paneles, ya que se trabaja a ras de suelo. Como
63
inconveniente presenta la fácil accesibilidad y la mayor probabilidad de que puedan
producirse sombras parciales. (Gormaz, 2007)
Figura 13. Tipos de estructuras soporte ubicadas en el piso. Sustraído de Vegas, Alberto. Diseño de una
instalación fotovoltaica de 200 kW en un edificio. (Tesis de pregrado). Universidad Carlos III .Madrid, 2009.
Poste: Este sistema es usado principalmente en instalaciones donde ya se disponga de un
mástil. Las instalaciones para las cuales es recomendado este tipo no deben ser
excesivamente grandes, contando con poco más de un metro de superficie de panel. Este
sistema es un empleado en las instalaciones de repetidores, donde ya se dispone de una
antena que puede hacer las veces de mástil, con lo que tan solo bastaría hacer el marco
soporte de los módulos y los cerrajes de unión con la torre.
64
Figura 14. Tipos de estructura soporte de poste. Sustraído de Vegas, Alberto. Diseño de una instalación
fotovoltaica de 200 kW en un edificio. (Tesis de pregrado). Universidad Carlos III .Madrid, 2009.
Pared: Es mayormente utilizada en las instalaciones domésticas, consiste en acoplar la
estructura a una de las paredes del recinto, donde se va a instalar los módulos. La acción
del viento queda drásticamente disminuida, ya que incide poco por la parte posterior, y
un viento frontal no hará más que ejercer fuerza directa sobre los puntos de apoyo. Esta
opción sólo tiene el inconveniente de que es obligatorio de que una de las fachadas de al
hemisferio donde deben ir orientados los paneles.
65
66
Figura 15. Tipos de estructura soporte en la pared. Sustraído de Vegas, Alberto. Diseño de una instalación
fotovoltaica de 200 kW en un edificio. (Tesis de pregrado). Universidad Carlos III .Madrid, 2009.
Tejado: Es la instalación en la cubierta de un edificio es uno de los métodos más usados
a la hora de realizar el montaje de un equipo solar, debido a que normalmente siempre se
puede disponer de un lugar adecuado para garantizar la perfecta orientación, además de
suficiente espacio. El anclaje normalmente no presenta inconvenientes, pero se debe
ase5gurar el perfecto restablecimiento de la impermeabilidad y no permitir que puedan
producirse depósitos de agua que perjudique posteriormente el techo.
67
Figura 16. Tipos de estructura soporte en el tejado. Sustraído de Vegas, Alberto. Diseño de una instalación
fotovoltaica de 200 kW en un edificio. (Tesis de pregrado). Universidad Carlos III .Madrid, 2009.
Con los tipos de estructura se termina de detallar todo lo que corresponde con la estructuración
de un sistema fotovoltaico, ahora se definirá la forma en la cual se realizará el proyecto, se
especificarán las etapas típicas en la realización de un proyecto, además de las herramientas que
se utilizarán para desarrollar el análisis de los resultados, en el siguiente ítem se hablará de estos
temas.
5.2. Etapas del proyecto
Según Sapag (2008, pág. 18), para determinar si es o no conveniente realizar una
inversión se realiza el estudio del proyecto el cual pretende contestar este interrogante. Se
estimarán los beneficios y costos que probablemente ocasionaría y, por tanto, pueden evaluarse.
68
El proyecto se centrará en el análisis de pre-factibilidad para la implementación de un sistema
solar fotovoltaico conectado a la red.
Figura 17. Etapas de un proyecto sustraído de Sapag, N. (2008). Preparación y Evaluación de proyectos. Bogotá
D.C.: McGraw Hill.
5.2.1. Estudio técnico.
“El estudio técnico tiene por objeto proveer información para cuantificar el monto de las
inversiones y de los costos de operación pertinentes a esta área”. (Sapag, 2008, pág. 24). Con el
estudio técnico se determinarán los requerimientos de equipos necesarios para la operación y el
monto de la inversión correspondiente.
Este estudio que debe definir la función de producción que optimice el empleo de
los recursos disponibles en la producción del bien o servicio del proyecto. De aquí
podrá obtenerse la información de las necesidades de capital, mano de obra y
recursos materiales, tanto para la puesta en marcha como para la posterior
operación del proyecto (Sapag, 2008, pág. 25).
69
5.2.2. Estudio legal.
La actividad empresarial y los proyectos que de ella se derivan se encuentran
incorporados a un determinado ordenamiento jurídico que regula el marco legal en
el cual los agentes económicos se desenvolverán. El conocimiento de la
legislación aplicable a la actividad económica y comercial resulta fundamental
para la preparación eficaz de los proyectos, no sólo por las inferencias económicas
que pueden derivarse del análisis jurídico, sino también por la necesidad de
conocer las disposiciones legales para incorporar los elementos administrativos,
con sus correspondientes costos, y para que posibiliten que el desarrollo del
proyecto se desenvuelva fluida y oportunamente. (Sapag, 2008, pág. 244)
5.2.3. Estudio ambiental.
La evaluación social pretende determinar los costos y beneficios pertinentes del
proyecto para la comunidad, comparando la situación con proyecto respecto de la
situación sin proyecto, en términos de bienestar social, cuantificando y agregando
las externalidades positivas con las externalidades negativas, además de otros
factores que pudieran influir en la toma de decisión.
Lo anterior, que debería mostrar la diferencia fundamental respecto de la
evaluación privada, refleja el hecho de que no todo lo positivo (o negativo) que el
proyecto signifique para sus dueños es necesariamente bueno (o malo) para la
sociedad en la cual está inserto. (pág. 411)
Las principales diferencias que explican un flujo social respecto de uno privado son:
70
Beneficio y costo social no significa lo mismo que beneficio y costo privado,
aunque ambas se miden en una unidad de cuenta real común.
El precio social de un bien producido por el proyecto no es lo mismo que su
precio privado.
Las externalidades, que no son más que efectos indirectos generados positiva o
negativamente por el proyecto, pueden afectar a la sociedad, aunque no
necesariamente al inversionista privado.
La tasa a la cual descontar un flujo social es distinta de lo que se entiende por
la tasa relevante de descuento desde el punto de vista privado.
La rentabilidad social de un proyecto persigue estimar su impacto en el
crecimiento económico del país, pudiendo incorporar información sobre
cambios en la distribución del ingreso que pudiera generar. (Sapag, 2008, pág.
412)
5.2.4. Herramientas de análisis utilizadas en el proyecto.
5.2.4.1. Battelle-Columbus.
El Sistema de Evaluación Ambiental de Battelle es una metodología para análisis del
impacto ambiental desarrollado en los laboratorios Battelle Columbus por un equipo de
investigación interdisciplinario bajo contrato con el U.S. Bureau of Reclamation (Dee, 1972; Dee
et al., 1973). La metodología está basada en una evaluación jerárquica de indicadores selectos de
calidad ambiental.
El sistema de clasificación consta de cuatro niveles:
Nivel I: Categorías,
71
Nivel II: Componentes,
Nivel III: Parámetros,
Nivel IV: Mediciones.
Cada categoría (Nivel I) se divide en varios componentes, cada componente (Nivel II) en
varios parámetros, y cada parámetro (Nivel III) en una o más mediciones. Identifica un total de
cuatro (4) categorías, dieciocho (18) componentes, y setenta y ocho (78) parámetros.
El análisis se basa en la definición de "unidades de impacto ambiental" (UIA). El método
produce dos sumatorias de UIA, uno "con" y otro "sin" el proyecto propuesto. La diferencia entre
los dos resultados es una medida del impacto ambiental. Las calificaciones se basan en magnitud
e importancia de impactos específicos.
Además de los resultados de UIA, señala los principales impactos ambientales negativos
con un distintivo rojo. Estas señales apuntan a la fragilidad de ciertos elementos del medio
ambiente, para los cuales son necesarios estudios más detallados (Ponce, 2015).
Las principales características del son:
Su sistema de clasificación jerárquica
Su unidad de medida (UIA)
Su señalización de áreas ecológicamente sensibles.
5.2.4.2. MEFE y MEFI.
Matriz de evaluación de los factores internos (EFI). Se realizar a través de una
auditoría interna para identificar tanto las fortalezas como debilidades que existen en
todas sus áreas del negocio.
72
Matriz de evaluación de los factores externos (EFE). La Matriz de Evaluación de los
Factores Externos (EFE) permite a los estrategas resumir y evaluar información
económica, social, cultural, demográfica, ambiental, política, gubernamental, jurídica,
tecnológica y competitiva.
La metodología para desarrollar estas matrices es (Rojas, 2014):
Se asignan unos factores determinantes del éxito en el sector industrial como es para
la MEFE (oportunidades y amenazas) y para la MEFI (fortalezas y debilidades). Con un
mínimo de 5 a un máximo de 15.
Asignar un peso relativo a cada factor de 0.0 (no importante) hasta 1.0 (muy
importante). El peso indica la importancia relativa de ese factor para el éxito de la
organización en la industria. Las oportunidades y fortalezas suelen tener pesos más altos que
las amenazas y debilidades; sin embargo, las amenazas y debilidades también pueden tener
pesos altos. La suma de todos los pesos asignados a los factores debe ser igual a 1.0 (F + D
=1.0 O + A = 1.0) (Rojas, 2014).
Asignar una calificación de 1 a 4 a cada factor de éxito, considerado la siguiente
escala: 4: la respuesta es superior, 3: la respuesta está por encima del promedio, 2: la
respuesta es promedio y 1: la respuesta es pobre.
Multiplicar el peso de cada factor por su calificación para determinar el peso
ponderado.
Sumar los pesos ponderados de cada variable para determinar el peso ponderado total
de la organización.
73
El peso ponderado total más bajo que puede obtener la organización es 4.0, y el más
bajo posible es 1.0 y el valor promedio es 2.5.
En el eje x de la matriz MEFI total (Rojas, 2014)
De 1,0 a 1,99 representa una posición interna débil.
Una puntuación de 2,0 a 2,99 se considera la media.
Una puntuación de 3,0 a 4,0 es fuerte.
En el eje y, una puntuación ponderada de MEFE total (Rojas, 2014)
De 1,0 a 1,99 se considera bajo.
Una puntuación de 2,0 a 2,99 es media.
Una puntuación de 3,0 a 4,0 es alta.
5.2.4.3. DOFA.
El análisis DOFA es una herramienta de diagnóstico y análisis para la generación creativa
de posibles estrategias a partir de la identificación de los factores internos y externos de la
organización, dada su actual situación y contexto (Rojas, 2014).
Se identifican las áreas y actividades que tienen el mayor potencial para un mayor
desarrollo y mejora y que permiten minimizar los impactos negativos del contexto.
La metodología para desarrollar esta matriz es:
La parte interna de la empresa que tiene que ver con las fortalezas y debilidades. Se tiene
en cuenta cuatro áreas: capacidad de proceso (equipos, edificios y sistemas), productos y
servicios, recursos financieros. Se consideran áreas como las siguientes:
74
Análisis de recursos.
Análisis de riegos
Análisis de actividades.
Análisis de portafolio
Fortalezas: parte positiva de la institución de carácter interno.
Debilidades: aspectos internos que afectan el completo desempeño de la compañía.
La parte externa mira las oportunidades que ofrecen el mercado y las amenazas que debe
enfrentar su negocio en el mercado seleccionado.
Son influenciables pero no controlables. Puede tener un efecto positivo o negativo en el
futuro de la empresa.
Para encontrarlas debe tener en cuenta las 5 fuerzas de Porter:
El análisis del entorno
Grupos de interés
Oportunidad: se encuentran en aquellas áreas que podrían generar muy altos desempeños.
Amenazas: están en aquellas áreas donde la empresa encuentra dificultad para alcanzar
altos niveles de desempeño.
5.2.4.4. Cuadro de mando integral.
El Cuadro de Mando Integral (CMI), también conocido como Balanced Scorecard (BSC)
o dashboard, es una herramienta de control empresarial que permite establecer y monitorizar los
objetivos de una empresa y de sus diferentes áreas o unidades (Sinnexus, 2015).
75
También se puede considerar como una aplicación que ayuda a una compañía a expresar
los objetivos e iniciativas necesarias para cumplir con su estrategia, mostrando de forma
continuada cuándo la empresa y los empleados alcanzan los resultados definidos en su plan
estratégico. La estructura del cuadro de mando es:
Cuatro son las perspectivas o puntos de vista que componen normalmente un Cuadro de
Mando Integral y, desde las cuales se observa y recopila la información que será medida
después. Aunque las que citamos a continuación son las más frecuentes, no son las únicas, ni
siempre son las mismas: pueden variar en función de las características concretas de cada
negocio (solutions, 2015).
Eso sí, para un buen aprovechamiento del Cuadro de Mando Integral, no se recomienda
utilizar más de siete indicadores en cada perspectiva. Es conveniente no recargar excesivamente
el CMI para que resulte operativo y realmente funcional.
Perspectiva de aprendizaje y crecimiento: Se refiere a los recursos que más importan en
la creación de valor: las personas y la tecnología. Incide sobre la importancia que tiene el
concepto de aprendizaje por encima de lo que es en sí la formación tradicional. Los
mentores y tutores en la organización juegan un papel relevante, al igual que la actitud y
una comunicación fluida entre los empleados.
Perspectiva de procesos internos: Las métricas desde esta perspectiva facilitan una
valiosa información acerca del grado en que las diferentes áreas de negocio se desarrollan
correctamente. Indicadores en procesos de innovación, calidad o productividad pueden
resultar clave, por su repercusión comercial y financiera.
76
Perspectiva del cliente: La satisfacción del cliente como indicador, sea cual sea el
negocio de la compañía, se configura como un dato a considerar de gran transcendencia.
Repercutirá en el posicionamiento de la compañía en relación al de su competencia, y
reforzará o debilitará la percepción del valor de la marca por parte del consumidor.
Perspectiva financiera: Refleja el propósito último de las organizaciones comerciales con
ánimo de lucro: sacar máximo partido de las inversiones realizadas. Desde el punto de
vista de los accionistas, se mide la capacidad de generar valor por parte de la compañía y,
por tanto, de maximizar los beneficios y minimizar los costes.
5.3. Marco contextual
5.3.1. Ubicación del proyecto.
5.3.1.1. Ministerio de ambiente y desarrollo sostenible.
El ministerio de ambiente y desarrollo sostenible se creó en año 1993 a partir de la ley 99
de 1993, reemplazando al instituto nacional de recursos naturales renovables y el ambiente
(INDERENA). En el año 2002 fue fusionado con el ministerio de vivienda, creando el ministerio
de ambiente, vivienda y desarrollo territorial. Finalmente, en el año 2011 se dividieron de nuevo
estos dos campos y se llamó ministerio de ambiente y desarrollo sostenible.
El ministerio es un ente regulador que determina políticas, normas y directrices en
materia de ambiente, biodiversidad, recursos marinos y recurso hídrico, por medio de estrategias
comprometidas con el desarrollo sostenible (MADS, 2015).
Se encuentra ubicado en la Calle 37 # 8-40, el lugar donde se va a realizar el proyecto es
en la terraza del segundo edificio, puesto que al observar la ubicación espacial del edificio y su
diseño arquitectónico, éste tiene las condiciones óptimas para la captura de la radicación solar y
77
su conversión mediante paneles solares que se podrían ubicar en el costado libre del techo del
edificio.
Figura 18. Ubicación del Ministerio de ambiente y desarrollo sostenible sustraído de Google maps
Figura 19. Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible Foto tomada por Viviana J.
La estructura organizacional del Ministerio es:
78
Figura 20. Estructura organizacional del Ministerio sustraído de Página Web Ministerio de Ambiente y Desarrollo
Sostenible
El trabajo se va a desarrollar con el apoyo de la dirección de asuntos ambientales sectorial
y urbana, del Grupo de servicios Administrativos, y la Subdirección Administrativa y Financiera.
79
5.4. Marco normativo
Tabla 2. Normas aplicables al proyecto
NORMA ASUNTO
LEYES
LEY 51 DE 1989 Por la cual se crea la Comisión Nacional de Energía y se
dictan otras disposiciones
LEY 142 DE 1994 Por la cual se establece el régimen de los servicios
públicos domiciliarios y se dictan otras disposiciones.
LEY 143 DE 1994 Por la cual se establece
el régimen para la generación, interconexión, transmisión,
distribución y comercialización de electricidad en el territ
orio
nacional, se conceden unas autorizaciones y se dictan otra
s disposiciones en materia energética.
Ley 697 de 2001
Mediante la cual se fomenta el uso racional y eficiente de
la energía, se promueve la utilización de energías
alternativas y se dictan otras disposiciones.
LEY 697 DE 2001 mediante la cual se fomenta el uso racional y eficiente de
la energía, se promueve la utilización de energías
alternativas y se dictan otras disposiciones
LEY 788 DE 2002 Por la cual se expiden normas en materia tributaria y
penal del orden nacional y territorial; y se dictan otras
disposiciones.
Ley 1715 de 2014 - Por medio de la cual se regula la integración de las
80
energías renovables no convencionales al sistema
energético nacional
DECRETOS
DECRETO 2119 DE 1992 Por el cual se reestructura el Ministerio de Minas y
Energía, el Instituto de Asuntos
Nucleares, IAN y Minerales de Colombia S.A.,
MINERALCO
DECRETO 1682 DE 1997 Por el cual se suprime el Instituto de Ciencias Nucleares y
Energías Alternativas "INEA"
DECRETO NUMERO 3683 DE 2003 Por el cual se reglamenta la Ley 697 de 2001 y se crea
una Comisión Intersectorial.
NORMAS TÉCNICAS
NTC 5710 Reglamenta la protección contra las sobretensiones de los
sistemas fotovoltaicos productores de energía.
NTC 2883 Módulos fotovoltaicos de silicio cristalino para la
aplicación terrestre. Calificación del diseño y aprobación
de tipo.
NTC 4405 Eficiencia energética. Evaluación de la eficiencia de los
sistemas solares fotovoltaicos y sus componentes.
NTC 2050 Código eléctrico colombiano.
NTC 5549 Sistemas fotovoltaicos terrestres. Generadores de
potencia. Generalidades y guía.
RETIE Reglamento técnico de instalaciones eléctricas.
IEC 60364-7-712 Instalaciones eléctricas en edificios. Requerimientos de
instalación especiales-Solar fotovoltaica, poder de
81
abastecimiento.
Nota: Elaboración propia
82
6. Metodología
6.1. Alcance
El presente trabajo corresponde a una Investigación descriptiva, ya que el estudio es un
análisis de conveniencia, que inicia con un estudio técnico de la situación actual y culmina con la
Pre-Factibilidad para la implementación del sistema fotovoltaico en el edificio del Ministerio de
Ambiente y Desarrollo Sostenible. En el cual será necesario identificar y describir las
características propias del lugar en estudio y con la información obtenida se realizará la
formulación del proyecto aplicando referentes teóricos y métodos de evaluación existentes que
permitirán evaluar a nivel de Pre-Factibilidad el proyecto, pero de ninguna forma se busca alterar
o cambiar los patrones de comportamiento normales del entorno; no obstante el estudio servirá
de base para estudios posteriores como el de factibilidad para poder tomar decisiones
administrativas.
6.2. Plan general del trabajo
Para el desarrollo del proyecto se plantearon cuatro objetivos que respondieran al
problema planteado y lograr la determinación de la viabilidad del proyecto se formularon
siguiendo el orden de, viabilidad técnica, ambiental, administrativa y económica del proyecto.
6.2.1 Capítulo I- Estudio Técnico.
El primer objetivo, es el Estudio Técnico del proyecto, que permitirá describir la
localización a nivel macro y micro, las características físicas y condiciones climáticas del lugar,
identificar los insumos necesarios de acuerdo al proceso del SFV, determinar la demanda
energética del edificio, realizar el dimensionamiento del sistema, precisar la oferta de energía del
83
SFV y el porcentaje a satisfacer, el beneficio económico y los costos de inversión necesarios
para la implementación del proyecto.
Previo al inicio de las actividades que se especificaron anteriormente, fue necesario una
serie de reuniones y trámites administrativos con la Subdirección Administrativa y financiera y
el grupo de servicios administrativos de la entidad con el fin obtener los permisos de acceso a la
información y a las instalaciones, decisión que se materializó mediante el Acta administrativa
001 del 07 de Julio de 2015 (Ver Anexo 3). En total se efectuaron cuatro visitas a la entidad, en
la primera se tomaron medidas y se hizo un registro fotográfico con el fin de determinar el área
disponible para la instalación del SFV, en la segunda se hizo la revisión de facturación energética
de los meses Marzo y Mayo de 2015, en la tercera el inventario de luminarias y equipos con
información suministrada por el Ingeniero Eléctrico Germán Manrique y en la cuarta visita se
llevó a cabo una observación de la red eléctrica y la Subestación eléctrica, toda la información
recolectada en las visitas se plasmó en fichas técnicas; estas fichas, el registro fotográfico, el
cronograma, y la planilla de control de acceso se pueden consultar en los Anexos 3:9.
84
Tabla 3. Metodología objetivo N° 1
Nota: Elaboración propia.
Objetivo Actividad Instrumentos Resultados
Analizar y Definir la
localización del
proyecto a nivel
macro y micro.
Establecer el
tamaño del
proyecto,
dimensionar el
SFV, determinar
oferta y demanda
energética
Identificar y
describir el proceso
del sistema
fotovoltaico.
Análisis documental,
Flujogramas
Elaboración de
Matriz de
Evaluación de
conveniencia
técnica.
Matriz de Evaluación
de conveniencia
técnica.
Documento final de
estudio técnico, que
permitió determinar
óptimamente la
localización, el tamaño,
los insumos, el proceso,
los recursos humanos
necesarios para la
ejecución del proyecto,
y en general la viabilidad
técnica del proyecto.
Analizar la
disponibilidad y el
costo de los
suministros e
insumos necesarios
Elaborar un
estudio técnico
donde se
evalúen los
requerimientos
necesarios para
la construcción
y operación del
proyecto.
Visitas técnicas,
Recolección de
información, Análisis
documental.
85
6.2.1. Capítulo II- Estudio Ambiental
Este capítulo permite evaluar la conveniencia ambiental del proyecto, para su elaboración
se hizo uso de la herramienta de evaluación de Impacto ambiental Batelle Columbus, así que se
llevaron a cabo todos los pasos que describe la metodología.
86
Tabla 4. Metodología objetivo N° 2
Nota: Elaboración propia
Objetivo Actividad Instrumentos Resultados
Realizar un análisis
del proyecto
Definir el entorno
del proyecto
Realizar las
previsiones que el
proyecto que
genera sobre el
medio
Identificar las
acciones del
proyecto
potencialmente
impactantes
Identificar los
factores del medio
potencialmente
impactados
Identificar las
relaciones causa-
efecto
Listas de chequeo.
Predecir la
magnitud del
impacto sobre cada
factor
Valorar el impacto
ambiental
Emisión del informe
final de EIA.
Sistema de
evaluación ambiental
Batelle-Columbus.
Evaluar el
cambio en la
calidad
ambiental
derivado de la
construcción y
operación del
proyecto.
Información primaria y
secundaria recolectada y
organizada.
Evaluación y
conveniencia ambiental
del proyecto.
Consulta Información
secundaria,
Interpretación del
evaluador
Listas de registro, de
Chequeo,
Interpretación
información
87
6.2.2. Capítulo III- Planeación Estratégica
Este capítulo se desarrolla con el fin de determinar los factores críticos de éxito para la
administración ambiental del proyecto, para ello se hace uso de herramientas de evaluación de
variables gobernables y no gobernables del ambiente externo e interno, se plantean los objetivos
estratégicos, se elaboran las estrategias, indicadores y metas para responder a dichos objetivos,
simplificando los resultados en el mapa estratégico y el cuadro de mando Integral.
88
Tabla 5. Metodología objetivo N° 3
Nota: Elaboración propia
Objetivo Actividad Instrumentos Resultados
Matriz MEFEResultados MEFE y
MEFI
Matriz MEFI
Elaborar el cuadro
de Mando para la
gestión ambiental.
Mapa estratégico, cuadro de mando
Integral
Interpretación de
Resultados MEFE Y
MEFI
Resultados Matriz
DOFADeterminar los
factores de
éxito para la
administración
ambiental del
proyecto.
Evaluar los factores
internos y externos
de las
organizaciones que
puedan afectar el
proyecto.
Identificar
debilidades,
oportunidades,
fortalezas y
amenazas para la
implementación del
proyecto.
Matriz DOFA
Resultados análisis
DOFA cruzada
Definición de los
factores críticos de
éxito para la
implementación del
proyecto
DOFA Cruzada
89
6.2.3 Capítulo IV- Análisis Costo- Beneficio
Este es el último capítulo del análisis, se elabora con el fin de determinar la viabilidad
financiera del proyecto con la relación costo-beneficio, para ello se valoran los Costos privados y
sociales de Inversión, mantenimiento y cierre del proyecto, se cuantifican los beneficios
monetarios derivados de la producción energética del SFV y se realiza la comparación de la
situación actual y esperada aplicando indicadores financieros.
Tabla 6. Metodología objetivo N° 4
Nota: Elaboración propia
Objetivo Actividad Instrumentos Resultados
Listas de Chequeo
Listas de registro
Flujo de fondos
Indicadores de
decisión:
Valor Presente Neto (VPN)
Identificar los
controles y
cuantificarlos
Evaluar
económicamente
los beneficios.
Relación
Costo/Beneficio
Realizar la
comparación de los
costos y beneficios.
Tasa Interna de
Retorno (TIR)
Identificar el
problema
ambiental.
Viabilidad financiera y
rentabilidad del
proyecto.
Cuantificar la línea
base
Efectuar el
análisis costo-
beneficio de la
construcción y
operación del
proyecto.
90
Capítulo I- Estudio Técnico
En el primer capítulo se definirán y describirán todos los elementos y variables necesarias
técnicamente para dimensionar el sistema solar fotovoltaico en el Ministerio de Ambiente y
Desarrollo Sostenible, dentro de los cuales se encuentra la macro y micro localización, la
caracterización física del edificio, las condiciones meteorológicas del lugar, la descripción del
proceso del sistema solar fotovoltaico, la caracterización energética del edificio,
dimensionamiento del sistema solar fotovoltaico y la matriz de evaluación técnica. Al finalizar
este capítulo se tendrá claro cuáles y cuantos materiales y equipos se necesitan para desarrollar el
sistema solar fotovoltaico en su totalidad.
1. Macro localización
El análisis de conveniencia para la implementación de un sistema fotovoltaico se realizará
en la sede del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible ubicada en el Departamento de
Cundinamarca en la ciudad de Bogotá DC.
1.1 Ciudad de Bogotá D.C.
Características Generales
Ubicada en el Centro del país, en la cordillera oriental, la capital del país tiene una
extensión aproximada de 33 kilómetros de sur a norte y 16 kilómetros de oriente a occidente y se
encuentra situada en las siguientes coordenadas: Latitud Norte: 4° 35'56'' y Longitud Oeste de
Grennwich: 74°04'51''. (Alcaldía Mayor de Bogotá, 2012)
91
Está dentro de la zona de confluencia intertropical, produciendo dos épocas de lluvia; en
la primera mitad del año en los meses de marzo, abril y mayo y en la segunda en los meses de
septiembre, octubre y noviembre. (pág. 2)
La temperatura varía de acuerdo con los meses del año, desde diciembre hasta marzo son
altas, al contrario de abril y octubre en donde son más bajas. (…) Su altura media está en los
2.625 metros sobre el nivel del mar. (pág. 3)
La ciudad de Bogotá se encuentra situada en la Sabana de Bogotá, enmarcada por los
cerros Monserrate y Guadalupe y por el río Bogotá al occidente. Los límites del Distrito Capital
son:
Norte: Municipio de Chia.
Oriente: Cerros Orientales y los Municipios de La Calera, Choachí, Ubaque, Chipaque,
Une y Gutiérrez.
Sur: Departamentos del Meta y Huila
Occidente: Río Bogotá y Municipios de Cabrera, Venecia, San Bernardo, Arbeláez,
Pasca, Sibaté, Soacha, Mosquera, Funza y Cota. (Universidad Distrital Francisco José de
Caldas, 2015)
Otros datos son:
Temperatura media anual: 14.0° C
Temperatura máxima media anual: 19.9° C
Temperatura mínima media anual: 8.2° C
Temperatura mínima absoluta: 5.2° C
Precipitación media anual: 1.013 mm.
92
Presión atmosférica: 752 milibares.
Humedad relativa media anual: 72% (Universidad Distrital Francisco José de Caldas,
2015)
Figura 21. Ubicación ciudad de Bogotá con localidades en Colombia.
93
2. Micro localización
Para la elección del lugar se tuvo en cuenta que:
El edificio no estuviera opacado por sombras de gran tamaño
El edificio tuviese una terraza o techo libre
En el edificio existiera suministro de energía continua, por la red local
Que el espacio disponible fuera continuo y nivelado
En general el lugar goce de buena radiación solar directa y horas de brillo solar
Que se tuviera a disposición una superficie de mediano a gran tamaño, para que el
sistema pueda satisfacer algún porcentaje considerable de energía.
Debido a que el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible cumple con todos los
requisitos anteriormente nombrados, se ha escogido para realizar el presente estudio.
El edificio del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible se encuentra ubicado en
el barrio Sagrado Corazón, entre las calles 37 y 38 y entre las carreras 13 y 8. En las mismas
instalaciones se encuentra ubicada la Autoridad Nacional de Licencias Ambientales ANLA,
como edificio anexo.
Las coordenadas de la ubicación del edificio son:
Latitud: 4°37'31.28"N
Longitud: 74° 4'1.60"O
En la figura número 22 se muestra la ubicación del edificio del Ministerio de Ambiente y
Desarrollo Sostenible.
94
El área disponible para uso de la instalación del Sistema solar fotovoltaico es la terraza
del ala derecha del edificio del Ministerio la cual se muestra en detalle en la figura número 23.
En el numeral 6 del mismo capítulo se hará énfasis en dicho espacio.
Figura 22. Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, Vista Aérea sustraído de Google Earth.
95
Figura 23 Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible- Ubicación Terraza Objetivo sustraído de Google Earth
3. Caracterización física del edificio
El edificio del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, consta de 7 niveles, de
los cuales dos son subterráneos, y el quinto piso abarca el área de la terraza, existe además una
terraza superior que podría ser considerada como un sexto piso, pero no se le denomina como tal,
la ocupación de las dependencias y unidades en el edificio está distribuida según se muestra en la
siguiente tabla.
96
Tabla 7. Ocupación Organizacional de los niveles del Edificio.
NIVEL OCUPACIÓN
Sótano -2 Subestación eléctrica, Plantas de emergencia,
Archivos
Centrales y el Almacén principal.
Sótano -1 Grupo de servicios Administrativos
Primero Área de recursos humanos, finanzas,
presupuesto, tesorería, oficina de educación y
participación y oficina de comunicaciones.
Segundo Dirección de inversiones estratégicas,
dirección de gestión empresarial y despacho
Viceministro
Tercero Dirección integral de recurso hídrico,
planeación de cuencas, ordenamiento,
dirección de asuntos ambientales,
sostenibilidad de los sectores productivos,
fortalecimiento, UTO y control interno
disciplinario
Cuarto Grupo SINA, cambio climático y despacho
del Ministro.
Quinto Grupo de sistemas, oficina jurídica, control
interno, centro de
Cableado y servidores de red, archivos, y
97
Terraza.
Nota: Elaboración propia.
El Área total del edificio es de 7415,15 m2. (PNUD, 2012)
Además, el edificio cuenta con dos ascensores, escaleras de emergencia, un Parqueadero
que está dividido en dos sectores el cual se encuentra ubicado hacia el costado izquierdo y
derecho del edificio, y dos entradas de acceso la principal por la Calle 37 y la del parqueadero
por la Calle 38.
4. Condiciones meteorológicas del lugar
Para determinar las condiciones Meteorológicas y energéticas específicas del lugar se ha
recurrido a la plataforma de la NASA, Atmosfheric Science Data Center, Surface meteorology
and Solar Energy: RETScreen Data. (NASA, 2015). A continuación se presenta la información:
Tabla 8. Información Climática de la Ubicación.
Unit Climate data
location
Latitude °N 4.625
Longitude °E -74.067
Elevation M 1431
Heating design temperatura °C 14.35
Cooling design temperatura °C 24.22
Earth temperature
amplitude
°C 7.8
Frost days at site Day 0
98
Nota: NASA Surface meteorology and Solar Energy: RETScreen Data
A partir de dicha información se han tomado los valores de Radiación Solar diaria
Horizontal en kWh/m2/d, por ser el factor imprescindible a la hora de estimar la producción
energética por metro cuadrado del Sistema Solar Fotovoltaico, el cual se calculará en el Numeral
7- Dimensionamiento del SFV.
Air
temperature
Relative
humidity
Daily solar
radiation -
horizontal
Atmospheric
pressure
Wind
speed
Earth
temperature
Heating
degree-days
Cooling
degree-days
°C % kWh/m2/d kPa m/s °C °C-d °C-d
January 19.2 76.6% 4.86 85.7 1.6 20.6 0 292
February 19.7 75.1% 4.83 85.7 1.7 21.4 0 277
March 19.7 78.8% 4.91 85.7 1.7 21.4 0 305
April 19.6 80.8% 4.65 85.7 1.6 21.2 0 289
May 19.4 79.7% 4.72 85.8 1.6 20.8 1 292
June 18.9 77.8% 4.83 85.9 1.9 20.2 2 267
July 18.9 70.8% 5.00 85.9 2.0 20.3 3 275
August 19.7 63.9% 5.07 85.9 1.8 21.4 0 303
September 20.2 65.0% 5.03 85.8 1.7 22.1 0 307
October 19.7 74.5% 4.70 85.8 1.5 21.4 0 302
November 19.2 81.1% 4.60 85.7 1.5 20.5 0 278
December 19.0 80.7% 4.60 85.7 1.7 20.2 0 286
Annual
19.4 75.4% 4.82 85.8 1.7 20.9 6 3473
Measured at
(m)10.0 0.0
Month
99
Figura 24. Radiación Solar Diaria en kWh/m2/d para un Año. Elaboración Propia a partir de datos de plataforma
NASA.
De acuerdo a la anterior información se puede concluir que el promedio anual de
radiación solar es de 4,81 kWh/m2/d, siendo los meses de Noviembre y Diciembre los que tienen
los valores de radiación más bajos, y el mes de Agosto el valor más alto, en el cual el sistema
SFV podría tener su pico máximo de producción.
5. Descripción del proceso del sistema solar fotovoltaico
Un sistema solar fotovoltaico, tiene la finalidad de convertir la luz solar en energía
eléctrica para poder ser consumida. Existen dos tipos de sistemas fotovoltaicos, los cuales son:
Sistemas aislados o autónomos y Sistemas Interconectados a Red.
El sistema Solar Fotovoltaico, que se analizará en el presente estudio, es un Sistema
Interconectado a Red, ya que la energía producida por éste abastecerá un porcentaje de la energía
total demandada por el edificio, y la red eléctrica local seguirá abasteciendo de forma continua el
restante.
4,86 4,834,91
4,654,72
4,83
5,05,07
5,03
4,7
4,6 4,6
Radiación Solar Diaria
100
5.1 Componentes del sistema solar fotovoltaico conectado a red
Una representación sencilla de los componentes básicos de un sistema solar fotovoltaico
conectado a red se detalla en la figura 25.
Figura 25. Sustraído de http://www.adrformacion.com/cursos/solarfoto/leccion1/tutorial4.html
Los elementos que forman parte de una instalación fotovoltaica conectada a red son:
Paneles o módulos fotovoltaicos: Agrupaciones de paneles fotovoltaicos con estructuras
fijas u orientables (seguidores solares "Trackers").
Inversor de red: Transforma la corriente continua producida, en corriente alterna y
sincroniza la fase con la de la red pública.
Contador de energía eléctrica: Para medir y facturar la energía eléctrica producida e
inyectada a la red. Será necesario otro contador independiente para medir el consumo del
emplazamiento. (ADR infor, 2015)
101
5.2 Instalación sistema fotovoltaico según la Norma Técnica Colombiana, NTC-2050
Según la NTC-2050 del 25 de Noviembre de 1.998: Código Eléctrico Colombiano
(ICONTEC, 1998), la instalación deberá cumplir con una serie de requisitos en cuanto a los
circuitos de conexión, las protecciones contra sobre corriente, los medios de desconexión, el
Puesta a tierra, y el rotulado; todos ellos se tendrán en cuenta a la hora de elegir dichos
aditamentos y en el momento en el cual se fuere a realizar la instalación del SFV. En la figura 26
se ilustra la composición básica del SFV según la Norma.
Figura 26. Sistema Solar Fotovoltaico sustraído de NTC-2050, Capítulo 6, Sección 690.
102
6. Caracterización energética del edificio
La caracterización energética del edificio se realizará para poder determinar todos los
factores que influyen en la determinación de la demanda energética del edificio y así poder
identificar el porcentaje de abastecimiento de energía del sistema fotovoltaico.
6.1 Inventario de luminarias y de equipos
Para determinar el perfil energético del Ministerio se realizó el conteo total de luminarias
y equipos de éste, en las tablas 9 y 10 se muestran los inventarios respectivos:
103
Tabla 9. Inventario de equipos
LOCALIZACIÓN EQUIPO CANTIDAD
CPU's 2
Monitores 2
Impresora Samsung Multiexpress 655n 2
Impresora HP laser jet 3390 1
Horno microondas 1
Bomba de agua potable Ed. Anexo 2
Bomba de agua potable Ed. Principal 2
CPU's 50
Monitores 50
Impresora HP laser jet P4015tn 2
Impresora Samsung Multiexpress 655n 3
Impresora Kyocera FS-1520 2
Impresora Kyocera Km2810 1
Fax Panasonic Kx-F750 1
CPU's 154
Monitores 154
Televisor 2
CPU's 53
Monitores 53
Impresora Samsung Multiexpress 655n 2
Impresora HP laser jet 3390 1
Impresora dell laser Mfp 1
Impresora HP laser jet plus c2037a 1
Impresora laser 1600 N 1
Sotano -2
Sótano -1
Piso 1
Piso 2
INVENTARIO DE EQUIPOS MINISTERIO DE AMBIENTE Y DESARROLLO
SOSTENIBLE
104
Nota: Manrique, G. Auxiliar Administrativo. Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible.
CPU's 178
Monitores 178
Impresora Samsung Multiexpress 655n 3
Fax Panasonic Kx-F750 1
Scaner HP Scanjet 8390 1
Televisor Sony Bravia 42" 1
CPU's 63
Monitores 63
Impresora HP Laser Jet P4015tn 1
Impresora Samsung miltiexpress 655n 1
Fax Panasonic Kx-F700 1
Televisor Sony Bravia 42" 1
Televisor Sony Bravia kx21540/8 1
CPU's 76
Monitores 76
Televisor 2
Ascensores 2
UPS 1 1
UPS 2 1
Aire acondicionado 3
Piso 4
Piso 5
Otros equipos
Piso 3
105
Tabla 10 Inventario de luminarias
Nota: Manrique, G. Auxiliar Administrativo. Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible.
PlantaMarca de
LuminariaTIPO Potencia Lámparas
Total
Luminarias
Luminarias
Buenas
Luminarias
Dañadas
SYLVANIA 4X17 17 W 69 276 251 25
SYLVANIA 2X32 32W 5 10 10 0
SYLVANIA 4X17 17 W 8 32 32 0
SYLVANIA 2X32 32 W 14 28 24 4
SYLVANIA 2X96 96 W 14 28 22 6
SYLVANIA 2X48 48 W 23 46 43 3
Costas y Mares SYLVANIA 4X17 17W 35 140 117 23
SYLVANIA 4X17 17W 47 188 158 30
SYLVANIA 2X32 32W 4 8 8 0
PHILIPS BALA 20 W 17 34 17 17
SYLVANIA 4X17 17W 1 4 4 0
SYLVANIA 2X32 32W 16 32 32 0
LED 18 W 5 1 1 0
ALOJENO 50W 1 1 1 0
SYLVANIA 4X17 17W 85 340 311 29
PHILIPS BALA 20W 5 5 5 0
LED 64 64 58 6
INVENTARIO DE LUMINARIAS DEL MINISTERIO DE AMBIENTE Y DESARROLLO SOSTENIBLE
Mezzanine
Sótano -2
Sótano -1
Piso 1
Piso 2
SYLVANIA 4X17 17W 102 408 387 21
SYLVANIA 2X32 32W 1 1 1 0
PHILIPS BALA 20W 5 10 5 5
SYLVANIA 2X48 48W 2 0
LUMINIA LED 18W 11 11 11
GU 5 9 9
SYLVANIA 4X17 17W 96 384 378 6
SYLVANIA 2X32 32W 7 14 14 0
PHILIPS BALA 20W 127 127 127 0
LED 18W 2 2 2 0
SYLVANIA 4X17 17W 86 344 338 6
SYLVANIA 2X32 32W 2 4 4 0
PHILIPS BALA 20W 21 42 21 21
SYLVANIA 4X17 17W 49 196 182 14
SYLVANIA 2X32 32W 2 4 4 0
SYLVANIA 1x32 20W 2 4 4 0
SYLVANIA 4X17 17W 10 40 40 0
PHILIPS BALA 20W 15 30 30 0
SYLVANIA 4X17 17W 38 152 137 15
SYLVANIA 2X32 32W 2 4 4 0
PHILIPS BALA 20W 26 52 50 2
Atención al Ciudadano
Auditorio
Piso 3
Piso 4
Piso 5
Comunicaciones
106
6.2 Demanda energética del edificio
Para determinar la demanda energética del Ministerio de Ambiente y Desarrollo
Sostenible es necesario especificar los consumos de todos los equipos y luminarias existentes,
describiendo el número total de los equipos, la potencia expresada en W, las horas de uso al día,
el consumo estimado de energía en kWh/día y el número necesario de paneles para abastecer el
consumo mensual. En la tabla 11 se muestra el análisis realizado:
Tabla 11. Perfil energético del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible
PERFIL ENERGETICO ELECTRICO DEL MINISTERIO DE AMBIENTE Y DESARROLLO SOSTENIBLE-CONSUMO ACTUAL
UBICACIÓN EQUIPO TOTAL EQUIP
O
POTENCIA (W)
USO (h/dia
)
CONSUMO
ESTIMADO DE
ENERGIA (Wh/dia)
CONSUMO
ESTIMADO DE
ENERGIA (kWh/dia
)
Sótano -2
CPU 2 177 5,3 1.876
Monitores 2 120 5,3 1.272
Impresora Samsung Multiexpress 655n 2 990 0,6 1.188
Impresora HP laser jet 3390 1 860 0,6 516
Horno microondas 1 1050 0,13 137
Bomba de agua potable Ed. Anexo 2 1320 2,6 6.864
Bomba de agua potable Ed. Principal 2 1320 2,6 6.864
Luminarias Ahorradoras 32 17 15 8.160
Luminarias Ahorradoras 24 32 15 11.520
Luminarias Ahorradoras 22 96 15 31.680
Luminarias Ahorradoras 43 48 15 30.960
SUBTOTAL 101,0
Sótano -1
CPU's 50 177 5,3 46.905
Monitores 50 120 5,3 31.800
Impresora HP laser jet P4015tn 2 230 0,6 276
Impresora Samsung Multiexpress 655n 3 990 0,6 1.782
Impresora Kyocera FS-1520 2 880 0,6 1.056
107
Impresora Kyocera Km2810 1 20 0,6 12
Fax Panasonic Kx-F750 1 70 0,3 21
Luminarias Ahorradoras 251 17 15 64.005
Luminarias Ahorradoras 10 32 15 4.800
SUBTOTAL 150,7
Costas y Mares Luminarias Ahorradoras 117 17 15 29.835
SUBTOTAL 29,8
Mezzanine
Luminarias Ahorradoras 158 17 15 40.290
Luminarias Ahorradoras 8 32 15 3.840
SUBTOTAL 44,1
Piso 1
CPU's 154 177 5,3 144.467
Monitores 154 120 5,3 97.944
Televisor 2 236 5,3 2.502
Luminarias Ahorradoras 4 17 15 1.020
Luminarias Ahorradoras 32 32 15 15.360
Luminarias LED 1 18 15 270
Luminaria Alojena 1 50 15 750
SUBTOTAL 262,3
Piso 2
CPU's 53 177 5,3 49.719
Monitores 53 120 5,3 33.708
Impresora Samsung Multiexpress 655n 2 990 0,6 1.188
Impresora HP laser jet 3390 1 860 0,6 516
Impresora dell laser Mfp 1 860 0,6 516
Impresora HP laser jet plus c2037a 1 860 0,6 516
Impresora laser 1600 N 1 250 0,6 150
Luminarias Ahorradoras 311 17 15 79.305
Bala 5 20 15 1.500
Luminarias LED 58 18 15 15.660
SUBTOTAL 182,8
Piso 3
CPU's 178 177 5,3 166.982
Monitores 178 120 5,3 113.208
Impresora Samsung Multiexpress 655n 3 990 0,6 1.782
Fax Panasonic Kx-F750 1 70 0,06 4
Scaner HP Scanjet 8390 1 170 0,6 102
Televisor Sony Bravia 42" 1 236 5,3 1.251
Luminarias Ahorradoras 387 17 15 98.685
Luminarias Ahorradoras 1 32 15 480
Bala 5 20 15 1.500
108
Luminarias LED 11 18 15 2.970
SUBTOTAL 387,0
Piso 4
CPU's 63 177 5,3 59.100
Monitores 63 120 5,3 40.068
Impresora HP Laser Jet P4015tn 1 700 0,6 420
Impresora Samsung miltiexpress 655n 1 990 0,6 594
Fax Panasonic Kx-F700 1 70 0,06 4
Televisor Sony Bravia 42" 1 236 5,3 1.251
Televisor Sony Bravia kx21540/8 1 200 5,3 1.060
Luminarias Ahorradoras 378 17 8 51.408
Luminarias Ahorradoras 14 32 8 3.584
Bala 127 20 8 20.320
Luminarias LED 2 18 8 288
SUBTOTAL 178,1
Piso 5
CPU's 76 177 5,3 71.296
Monitores 76 120 5,3 48.336
Televisor 2 236 5,3 2.502
Ascensores 2 4290 2,5 21.450
Luminarias Ahorradoras 338 17 8 45.968
Luminarias Ahorradoras 4 32 8 1.024
SUBTOTAL 190,6
Comunicaciones
Luminarias Ahorradoras 182 17 15 46.410
Luminarias Ahorradoras 4 32 15 1.920
Luminarias Ahorradoras 4 20 15 1.200
SUBTOTAL 49,5
Atención al Ciudadano
Luminarias Ahorradoras 40 17 15 10.200
Bala 30 20 15 9.000
SUBTOTAL 19,2
Auditorio
Luminarias Ahorradoras 137 17 1 2.329
Luminarias Ahorradoras 4 32 1 128
Bala 50 20 1 1.000
SUBTOTAL 3,5
TOTAL 1.598.573 1.599
TOTAL MES 31.971
NUMERO DE PANELES NECESARIOS PARA ABASTECER LA DEMANDA ENERGETICA 923 Nota: Elaboración propia a partir de datos suministrados por el Ingeniero German Manrique
En esta tabla se puede observar que el área que más consume energía es el piso 3 con
aproximadamente 387 kWh/día el cual es consumido por diferentes equipos y luminarias.
109
Además, en la tabla se determinó el número total de paneles necesarios para abastecer la
demanda energética del edificio en un mes, este valor se calculó con la siguiente fórmula:
𝑃𝑎𝑛𝑒𝑙𝑒𝑠 𝑁𝑒𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟𝑖𝑜𝑠 = 𝑃𝑛 ∗ 𝑋𝑅 − 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 ∗ 𝐷
Dónde:
Pn = Potencia nominal en kW de un panel fotovoltaico
R-solar = Promedio de Radiación Solar diaria en kWh/m2/d
D= Es el número de días de consumo de energía por mes.
Se reemplazaron las variables para obtener la energía total de la producción de energía
total en un mes por panel:
0,240 𝑘𝑊 ∗ 4,81 𝑘𝑊ℎ 𝑚2⁄ 𝑑⁄ ∗ 30 𝑑
Por último, se procedió a dividir el resultado del consumo total del edificio en kWh/mes
para hallar el número necesario de paneles que satisficiera la demanda energética. Esto da un
total de 923 paneles fotovoltaicos.
6.3 Distribución del consumo
6.3.2 Distribución del consumo del edificio.
En la figura 27 se muestra la distribución de los consumos por piso y área del edificio:
110
Figura 27. Distribución del consumo. Elaboración propia
En la figura 27 se puede observar que las áreas que presentan un mayor consumo son el
piso 3 con el 24% y el piso 1 con el 16%; las áreas que presentan un consumo medio son el piso
2 y el piso 5 con un 12%, el piso 4 con el 11% y el sótano -1 con el 10%; las áreas que consumen
menor energía son el sótano -2 con el 6%, mezzanine y comunicaciones con el 3%, costas y
mares con el 2%, atención al ciudadano con el 1% y el auditorio en donde su valor representativo
es tan bajo que no aporta ningún consumo energético al Ministerio.
6.3.3 Número de equipos.
Con lo que respecta al consumo de energía por equipo en la figura 28 se evidencia que el
en el Ministerio la cantidad de luminarias es mucho mayor a la cantidad de los demás equipos.
6%10%
2%3%
16%
12%24%
11%
12%3%1%0%
DISTRIBUCIÓN DEL CONSUMO
Sotano -2
Sotano -1
Costas y mares
Mezzanine
Piso 1
Piso 2
Piso 3
Piso 4
Piso 5
Comunicaciones
Atención al cuidadano
Auditorio
111
Figura 28. Consumo de energía por equipos. Elaboración propia
6.3.4 Diagrama de Pareto
De acuerdo a la tabla del perfil energético del Ministerio de Ambiente y Desarrollo
Sostenible, se elaboró el diagrama de Pareto para poder identificar de forma clara las principales
cargas energéticas del sistema existente. En la figura 29 se muestra el resultado obtenido:
29%
70%
1%
NÚMERO DE EQUIPOS
Luminarias
Equipo de computo
Otros equipos
112
Figura 29. Perfil eléctrico MADS. Elaboración propia
De acuerdo al diagrama de Pareto, que enuncia que “El 80% de los problemas se pueden
solucionar si se eliminan el 20% de las causas que lo originan”, las luminarias son los equipos
que causan el 80% de los problemas en el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible.
6.4 Consumo de luminarias
Para el objeto de este trabajo se va a realizar un análisis más exhaustivo del consumo de
luminarias del edificio puesto que los paneles fotovoltaicos son más eficientes cuando no se
someten a una potencia de arranque alta tal como sucedería si el sistema abasteciera los demás
equipos. Como las luminarias no necesitan una gran cantidad de energía para encenderse, el
sistema se va realizar para abastecer la energía consumida por éste.
0
20
40
60
80
100
120
0
200000
400000
600000
800000
1000000
1200000
1400000
1600000
1800000
Luminarias Equipo de computo Otros equipos
Perfil Electrico MADS
CONSUMO TOTAL DEL SISTEMA % ACUMULADO
113
En la tabla 12 se muestra el consumo actual de las luminarias del edificio y el número de
paneles fotovoltaicos necesarios para abastecer la demanda de energía:
Tabla 12. Consumo actual de Luminarias
CONSUMO ACTUAL DE LUMINARIAS DEL MINISTERIO DE AMBIENTE Y DESARROLLO SOSTENIBLE
UBICACIÓN EQUIPO TOTAL EQUIPO
POTENCIA (W)
USO (h/dia)
CONSUMO ESTIMADO DE ENERGIA (Wh/dia)
POTENCIA TOTAL (Wh/dia)
Sótano -2
Luminarias Ahorradoras 32 17 15 8160 544
Luminarias Ahorradoras 24 32 15 11520 768
Luminarias Ahorradoras 22 96 15 31680 2112
Luminarias Ahorradoras 43 48 15 30960 2064
Sótano -1
Luminarias Ahorradoras 251 17 15 64005 4267
Luminarias Ahorradoras 10 32 15 4800 320
Costas y mares Luminarias Ahorradoras 117 17 15 29835 1989
Mezzanine
Luminarias Ahorradoras 158 17 15 40290 2686
Luminarias Ahorradoras 8 32 15 3840 256
Piso 1
Luminarias Ahorradoras 4 17 15 1020 68
Luminarias Ahorradoras 32 32 15 15360 1024
Luminarias LED 1 18 15 270 18
Luminaria Alojena 1 50 15 750 50
Piso 2
Luminarias Ahorradoras 311 17 15 79305 5287
Bala 5 20 15 1500 100
Luminarias LED 58 18 15 15660 1044
Piso 3
Luminarias Ahorradoras 387 17 15 98685 6579
Luminarias Ahorradoras 1 32 15 480 32
Bala 5 20 15 1500 100
Luminarias LED 11 18 15 2970 198
Piso 4
Luminarias Ahorradoras 378 17 8 51408 6426
Luminarias Ahorradoras 14 32 8 3584 448
Bala 127 20 8 20320 2540
Luminarias LED 2 18 8 288 36
Piso 5
Luminarias Ahorradoras 338 17 8 45968 5746
Luminarias Ahorradoras 4 32 8 1024 128
Comunicaciones Luminarias Ahorradoras 182 17 15 46410 3094
Luminarias Ahorradoras 4 32 15 1920 128
114
Luminarias Ahorradoras 4 20 15 1200 80
Atención al Ciudadano
Luminarias Ahorradoras 40 17 15 10200 680
Bala 30 20 15 9000 600
Auditorio
Luminarias Ahorradoras 137 17 1 2329 2329
Luminarias Ahorradoras 4 32 1 128 128
Bala 50 20 1 1000 1000
CONSUMO LUMINARIAS DIA (Wh/dia) 637369
TOTAL CONSUMO LUMINARIAS MES (kWh/mes) 12747,38
NUMERO DE PANELES NECESARIOS PARA ABASTECER LA DEMANDA ENERGETICA
368
Nota: Elaboración propia a partir de datos suministrados por el Ingeniero German Manrique
En la tabla se observa que la mayoría de luminarias usadas en el Ministerio son las
ahorradoras y las que menos utilizan son las de tipo led, el consumo total es de 12747,38 kWh al
mes, la cual representa un gran consumo de energía. También se determinan el número de
paneles necesarios para abastecer la demanda de las luminarias que dan un total de 368 paneles,
este valor se determinó de la misma forma que se hallaron los paneles necesarios para abastecer
la demanda completa del edificio.
6.5 Horarios
Para determinar el pico de demanda energética fue necesario revisar el horario de trabajo
del edificio, además es importante para saber en qué momentos hay un mayor consumo de
energía por cuenta del horario de trabajo, cabe anotar que el Ministerio no trabaja los fines de
semana. A continuación se muestra la tabla 13:
115
Tabla 13. Horario de trabajo MADS
Nota: Elaboración propia
6.6 Picos de demanda energética
El pico de demanda energética se halla revisando consumo por hora de Kilovatios hora
(kWh), sin embargo, para este estudio se tuvo en cuenta el cálculo aproximado del número de
equipos y luminarias encendidas a una hora determinada del día, debido a que el valor de los
consumos no se pudieron determinar. En la tabla 14 y figura 30 se muestra el cálculo del pico de
energía en un día de trabajo normal:
Tabla 14. Picos de demanda energética
Horas del día
N° de equipos
funcionando
1:00 17
2:00 17
3:00 17
4:00 17
5:00 17
6:00 167
7:00 3209
8:00 3593
9:00 3987
10:00 3987
11:00 3987
12:00 3987
13:00 3593
Días laborados Horario Entrada Horario Salida
7:00 4:00
8:00 5:00
9:00 6:00
Lun-Vie
HORARIO DE TRABAJO MADS
116
14:00 3593
15:00 3987
16:00 3987
17:00 3593
18:00 3209
19:00 2985
20:00 1685
21:00 495
22:00 17
23:00 17
24:00 17 Nota: Elaboración propia
Figura 30. Picos de demanda energética. Elaboración propia
En la figura se puede observar que entre las 9:00 y las 12:00, y entre las 15:00 y las 16:00
horas es cuando más energía se consume entre equipos y luminarias, esto se debe a que en esos
momentos es cuando más actividad hay en el edificio porque se encuentran todos los
funcionarios trabajando, desde las 16:00 hasta las 19:00 horas se sigue presentando gran
consumo de energía, luego desde las 20:00 hasta las 5:00 horas el consumo baja drásticamente.
117
El cambio más drástico de consumo de energía se da a las 7:00 de la mañana cuando los
funcionarios empiezan a llegar al edificio.
6.7 Facturación Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible
El Ministerio facilitó las facturas de energía de los meses de marzo y mayo del presente
año, dentro de este, los datos más relevantes son el valor del consumo (el valor de la factura), el
precio del kWh y el consumo en kWh.
Es importante aclarar que en la factura de energía se muestran los consumos de los
edificios del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible y del ANLA, por lo cual no se pudo
tener en cuenta el valor del consumo en kWh para compararlo con el cálculo de la demanda
energética del edificio.
En la tabla 15 se muestran los consumos en kWh de los últimos 8 meses, el valor de la
factura y del precio del kWh de los meses de marzo y mayo:
Tabla 15. Facturación MADS
Nota: Elaboración propia a partir de datos de la factura de energía.
MES CONSUMO EN kWh VALOR FACTURA PRECIO DEL kWh
sep-14 74.000 SIN INFORMACIÓN SIN INFORMACIÓN
oct-14 76.000 SIN INFORMACIÓN SIN INFORMACIÓN
nov-14 68.000 SIN INFORMACIÓN SIN INFORMACIÓN
dic-14 72.000 SIN INFORMACIÓN SIN INFORMACIÓN
ene-15 68.000 SIN INFORMACIÓN SIN INFORMACIÓN
feb-15 70.000 SIN INFORMACIÓN SIN INFORMACIÓN
mar-15 70.000 20.870.650$ 298,7237$
abr-15 76.000 SIN INFORMACIÓN SIN INFORMACIÓN
may-15 68.000 20.329.780$ 298,7351$
118
Se puede observar que el precio del kWh no cambia mucho en los dos meses puesto que
al Ministerio esta factura es cobrada en estrato 0 y el valor del kW es bajo. Las facturas de
energía de los respectivos meses se encuentran en los Anexos 1 y 2.
6.8 Plantas de distribución
El Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible cuenta con una Subestación eléctrica,
compuesta por tres plantas de distribución, en la tabla 16 se muestra la descripción de las tres
plantas:
Tabla 16. Descripción de las plantas de distribución
Nota: Manrique, G. Auxiliar Administrativo. Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible.
En la figura 31 se muestra la distribución general de la energía en los edificios del
Ministerio y del ANLA:
EQUIPO DESCRIPCION RED UBICACIÓN OBSERVACIONES
PLANTA ELECTRICA
MARCA: CUMMINS/STANFORD
CAPACIDAD: 300KW/380KVA
MODELO:GMTAB55G3
SERIE: M07J219077-04
REGULADA EN
GENERAL
CUARTO
MAQUINAS -2
PLANTA ELECTRICA
MARCA: CATERPILAR
CAPACIDAD: 260 KW/325
MODELO: SR4
SERIE: 5HA03696
NORMAL EDIFICIO
PRINCIPAL
CUARTO
MAQUINAS -2
PLANTA ELECTRICA
MARCA: DETROIT-DIESEL
CAPACIDAD: 120KW/150KVA
MODELO: 10637005
SERIE: AD425182
REGULADA EN
GENERALRAMPA PISO -2
MINISTERIO DE AMBIENTE Y DESARROLLO SOTENIBLE -INSPECCION
TABLEROS DE DISTRIBUCION
119
Figura 31. Mapa general de distribución eléctrica sustraído de Manrique, G. Auxiliar Administrativo. Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible.
120
De acuerdo a la figura, el sistema fotovoltaico se va a interconectar a la planta Caterpillar
por dos razones importantes:
Es la única planta que solo alimenta al Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible
La planta alimenta el tablero de red normal del Ministerio de Ambiente y Desarrollo
Sostenible en la transferencia número 1, éste se centra en el abastecimiento de energía
para los equipos y la iluminación.
7. Dimensionamiento del sistema solar fotovoltaico
7.1 Plano Edificio
En la figura 32 se muestra el plano general del edificio del Ministerio.
Figura 32. Plano Edificio. Elaboración Propia.
121
7.2 Plano Terraza
En la figura 34 se observan las mediciones realizadas en la terraza del Ministerio de Ambiente y
Desarrollo Sostenible y el plano de ésta.
Figura 33. Plano Terraza. Elaboración propia.
7.3 Área Disponible
El área disponible se calcula de acuerdo al área total de la terraza menos el espacio que
no se puede usar por sus condiciones, este corresponde al área que comprende los equipos de
aireación del edificio, la estación de medición de aire del IDEAM y un área que se ha calculado
prudente para dejar libre según las observaciones realizadas en campo ya que constituyen el
acceso a la terraza y la estructura de techo de la escalera que conecta al quinto piso.
122
ÁREA DISPONIBLE
AD= AT - 82m2 -18m2
AD= 395, 9792 m2
AD= 395 m2
ÁREA TOTAL
AT= b*h
AT= 48.06 Mt*10, 32 Mt
AT= 495, 9792 m2
48.06 Mt
10, 32 Mt
Figura 34. Área total de la Terraza. Elaboración Propia.
Figura 35. Área Disponible de la Terraza para el SFV. Elaboración Propia.
7.4 Selección de la Tecnología para los Paneles Solares Fotovoltaicos
Para realizar la selección del panel solar óptimo a emplear en el Sistema Solar
fotovoltaico, se han tomado 3 referencias de las marcas más reconocidas en el mercado y que son
actualmente comercializadas por empresas Colombianas, para así poder realizar la compra sin
incurrir en costos adicionales como importación y similares, se procede a detallar las
características de cada uno y luego se analiza cuál es la mejor opción.
Tabla 17. Interpretación de las características técnicas de las marcas seleccionadas
OPCIÓN 1.
Marca KYOCERA
Referencia KD215GX-LPU
Empresa comercializadora Alta Ingeniería XXI
AT= 495,9792 m2
82m2
18m2
123
Potencia Nominal 215 W
Voltios 26,6 V
Medidas 1,50m*0,99m*0,045m
Precio (Pesos) $ 1.150.500=
Área Panel (AP) m2 1,485m2
Eficiencia Energética * m2 = Potencia
Nominal/Área Panel
EE= 215W/1,485m2= 144,7
Número Paneles Según Área disponible
(NP= AD/AP)
NP= 395m2/1,485m2=265,9~
265 Paneles
Energía total generada por el sistema
(Et=NP*Pn)
Et= 265*215W=56975W~56,975KW
OPCIÓN 2.
Marca HITRONIC
Referencia 240W POLICRISTALINO
Empresa comercializadora Amvar World S.A.S.
Potencia Nominal 240 W
Voltios 30,60 V
Medidas 1,64m*0,99m*0,045m
Precio (Pesos) $ 801.000=
Área Panel (AP) m2 1,6236m2
Eficiencia Energética * m2 = Potencia EE= 240W/1,6236m2= 147,81
124
Nominal/Área Panel
Número Paneles Según Área disponible
(NP= AD/AP)
NP= 395m2/1,6236m2=243,2~
243 Paneles
Energía total generada por el sistema
(Et=NP*Pn)
Et= 243*240W=58320W~58,32 KW
OPCIÓN 3.
Marca ENERTRES
Referencia ENF-R 240P
Empresa comercializadora GAIAG
Potencia Nominal 240 W
Voltios 30,80 V
Medidas 1,65m*0,99m*0,045m
Precio (Pesos) $ 1´125.000=
Área Panel (AP) m2 1,6335m2
Eficiencia Energética * m2 = Potencia
Nominal/Área Panel
EE= 240W/1,6335m2= 146,92
Número Paneles Según Área disponible
(NP= AD/AP)
NP= 395m2/1,6335m2=241,8~
241 Paneles
Energía total generada por el sistema
(Et=NP*Pn)
Et= 241*240W=57840W~57,84 KW
Nota: Elaboración propia
125
Para determinar que opción de panel representa las mayores ventajas, se ha recurrido al
análisis cuantitativo mediante la Matriz de posición competitiva. Para la elaboración de ésta se
ha tenido en cuenta tres ítems, a saber:
i. Precio (Pesos)
ii. Eficiencia Energética * m2 = Potencia Nominal/Área Panel
iii. Vida Útil
Y se ponderaron de acuerdo a la importancia que cada uno representa para la ejecución
del proyecto.
Figura 36. Matriz de Posición Competitiva. Elaboración Propia.
El resultado del análisis cuantitativo se resume a continuación:
Figura 37. Resultado Matriz de Posición Competitiva. Elaboración Propia.
CLASIFICACIÓN PONDERACIÓN CLASIFICACIÓN PONDERACIÓN CLASIFICACIÓN PONDERACIÓN
2 Precio (Pesos) 0,36 2 0,72 5 1,8 3 1,08
3 Eficiencia Energética * m2 = Potencia Nominal/Área Panel 0,41 3 1,23 5 2,05 4 1,64
4 Vida Útil 0,23 3 0,69 3 0,69 3 0,69
1 2,64 4,54 3,41
OPCIÓN 3
MATRIZ DE POSICIÓN COMPETITIVA
ITEMS
TOTAL
PONDERACIÓN
OPCIÓN 1 OPCIÓN 2
KYOCERA
HITRONIC
ENERTRES
2,64
4,54
3,41
Ponderación Matriz de Posición Competitiva
KYOCERA HITRONIC ENERTRES
126
Conforme a los resultados obtenidos a partir del análisis, se elige el Panel Solar de la
marca HITRONIC, con potencia de 240 watts, en material poli cristalino; comercializado en
Colombia por la empresa Amvar World S.A.S, por ser el que más ventajas tiene frente a las otras
dos opciones estudiadas.
7.5 Oferta Energética del SFV
De acuerdo al panel escogido de marca HITRONIC, con potencia nominal de 240 watts,
considerando un porcentaje de pérdidas del sistema del 10%, y teniendo en cuenta la radiación
solar diaria horizontal por metro cuadrado día; se ha estimado la producción energética anual,
mensual y diaria del sistema, tal como se puede observar en la Tabla 18,
Tabla 18. Producción Energética Anual del Sistema Solar Fotovoltaico.
Nota: Elaboración propia
Los resultados del cálculo, indican que anualmente el sistema (que consta de 243 paneles
solares Fotovoltaicos) será capaz de producir aproximadamente 92,037 KW.
MES
Radiación
Solar Diaria
Horizontal
Kwh/m2 día
Número
días/Mes
Potencia
Nominal Kw
Eficiencia
del Sistema
Número
Paneles
Total Producción
Energética KW
Producción
Energética
Promedio
por Día.
Enero 4,86 31 7.908 255
Febrero 4,83 28 7.098 254
Marzo 4,91 31 7.989 258
Abril 4,65 30 7.322 244
Mayo 4,72 30 7.432 248
Junio 4,83 30 7.606 254
Julio 5 31 8.136 262
Agosto 5,07 31 8.250 266
Septiembre 5,03 30 7.920 264
Octubre 4,7 31 7.648 247
Noviembre 4,6 30 7.243 241
Diciembre 4,6 31 7.485 241
92.037 253 TOTAL ANUAL
0,24 90% 243
PRODUCCIÓN ENERGÉTICA SFV
127
Figura 38. Comportamiento de Producción Energética del SFV Anual
En la figura 38 se evidencia que los meses Julio, agosto y septiembre son aquellos en los
que el sistema es capaz de producir mayor energía, siendo 8.250 KW el pico máximo de
producción mensual en el año. En contraste los meses con menos capacidad de producción
energética son Abril, Mayo, Octubre, Noviembre y Diciembre, y el valor calculado más bajo es
de 7.243 KW que se observa en el mes de Noviembre. En promedio el sistema será capaz de
producir 253 KW diarios de energía.
7.6 Demanda Energética del edificio a satisfacer
7.6.2 Selección de los pisos a alimentar con la energía generada.
Para definir el número de pisos que se puede alimentar con la energía generada con los
paneles se revisó el consumo energético diario en kW de las luminarias por piso, a continuación
se muestra la tabla con los consumos por piso:
6.400
6.600
6.800
7.000
7.200
7.400
7.600
7.800
8.000
8.200
8.400
Producción Energética Anual
128
Tabla 19. Consumo de energía por piso
Nota: Elaboración propia
Los pisos escogidos son: El sótano -2, el piso 2 y el piso 4, debido a que el consumo de
éstos es de 254 kWh diarios y la producción diaria de energía del sistema fotovoltaico oscila
entre 241 kWh y 266 Kwh diarios. Para los meses en los que la producción de energía no es
suficiente (principalmente noviembre y diciembre), como el sistema va a estar conectado a la
red, cuando se consuma toda la energía generada, la iluminación va a ser alimentada por la red
eléctrica convencional.
7.7 Confrontación Demanda Energética del edificio y Oferta del SFV
Gracias a la determinación de la demanda energética total del edificio, y el cálculo de
producción energético del Sistema Solar Fotovoltaico, se puede confrontar dicha información
para poder obtener el porcentaje que el SFV aproximadamente satisfará y el valor que representa
la sustitución.
Así pues, se tiene que por un lado el edificio, según la facturación del presente año,
consume en promedio mensualmente 70.000 KW frente al consumo que se determinó con
PISO kWh/dia
Sótano -2 82,32
Sótano -1 438,39
Piso 1 700,505
Piso 2 96,465
Piso 3 103,635
Piso 4 75,6
Piso 5 46,992
TOTAL PISOS ESCOGIDOS 254,385
CONSUMO DE ENERGÍA POR PISO
129
soporte del inventario de luminarias y equipos para el Ministerio de Ambiente, que es de 31.971
kWh, lo que quiere decir que en aproximación el Ministerio consume el 46% de la energía total
facturada para el edificio, y según el valor del KW para Mayo de 2015 de $298,7351= esto se
traduce en un costo de $9.550.860=, y de éste último valor el 70% está representado por el
consumo lumínico.
En contraste se tiene que el SFV será capaz de producir en promedio mensualmente 7.670
KW lo que equivale al 24% del consumo de la entidad, que en términos monetarios es igual a
$2´291.298=, valor que en proyección anual es de $27´495.600=.
Todos los valores anteriormente presentados pueden variar por razones como el gradual
aumento del precio del Kilovatio facturado por la empresa CODENSA S.A., y por las
variaciones climáticas y de nubosidad en cuanto a la eficiencia energética del SFV.
7.8 Inclinación y Orientación del Sistema
Para determinar el ángulo de inclinación y la orientación al que deben estar los paneles
solares, se ha recurrido a la literatura, que dice;
La energía captada por un panel dependerá de su orientación respecto del sol.
En general los paneles tienen que estar orientados al ecuador:
En hemisferio norte: hacia el sur
En hemisferio sur: hacia el norte. (Viñas, 2015)
La mayor parte de la extensión territorial de Colombia se encuentra ubicada en el
hemisferio norte, sólo una porción correspondiente a la Amazonía está en el Hemisferio Sur, así
como se puede observar en la división del país por la línea del ecuador en la figura 39.
La ciudad de Bogotá se encuentra en el hemisferio norte, por lo cual los paneles se
dispondrán en orientación al SUR.
130
Figura 39. Ubicación Geográfica Colombia, con Línea divisoria del Ecuador sustraído de http://st-
listas.20minutos.es/images/2014
En cuanto a la inclinación de los paneles solares, por carencia de información que se
puede obtener con equipos y personas especializadas en el tema, se ha decidido hacer una
aproximación lo más cercana a la realidad posible, para ello se ha recurrido a información
secundaria en materia general.
La inclinación óptima depende del mes de utilización de la instalación. Como regla
práctica suele tomarse:
Uso en verano: latitud – 15º
Uso en invierno: latitud + 15º
Uso anual: latitud (Viñas, 2015)
Por lo anterior, partiendo de la base de que el Sistema Fotovoltaico que se diseña es para
uso anual (Continuo), se tomará como ángulo de inclinación la latitud del lugar, que como ya se
expuso en el numeral de Micro localización es:
131
Latitud: 4°37'31.28"N
Así pues se ha decidido para mayor exactitud que el ángulo de inclinación del generador
fotovoltaico sea de 5°.
7.9 Estructura
Los paneles fotovoltaicos escogidos precedentemente se instalarán sobre la denominada
estructura soporte, que ha de ser de un material resistente y liviano a su vez, como lo es el
aluminio, esta se caracteriza por ser de tipo fija ya que se diseñará asemejando un techo con la
inclinación y orientación que se determinó, además estará a una altura de 2,0 Mt. desde el piso.
Esta estructura soporte deberá resistir el peso de los módulos fotovoltaicos y las
sobrecargas del viento o inclemencias del tiempo, así como las posibles dilataciones térmicas
provocadas por aumentos de temperatura en las diferentes épocas del año.
A continuación en la Imagen 40 se muestra el Modelo de diseño aproximado de la
estructura que se construirá.
132
Figura 40. Diseño Estructura del Sistema Solar Fotovoltaico Conectado a Red. Elaboración Propia
133
7.10 Inversores
Teniendo en cuenta la información obtenida acerca de las especificaciones y
características de los inversores, se ha escogido aquel que cuenta con un potencia ligeramente
superior a la producción de energía generada por el sistema, así pues se ha determinado que son
necesarios tres inversores Monofásicos con capacidad de 2000 W, para cubrir la entrada de
energía producida por los 243 paneles, en hileras de 9 cada uno.
Figura 41. Inversor de 2000W Marca Fonius Galvo sustraído de Catálogo Enertres
7.11 Cableado
El cableado que se requiere para el sistema es básicamente para realizar la conexión entre
los paneles y un segundo tramo que conectará a los inversores y a la planta CATERPILLAR
presente en la subestación eléctrica en el sótano -2. Los tipos y calibre de cable a usar son:
o Cable de cobre aislado #10 para conexión de paneles
Figura 42. Cable de cobre aislado #10. Sustraído de www.interelectricas.com.co
134
o Cable de cobre aislado #4 de combiner a inversores
Figura 43. Cable de cobre aislado #10. Sustraído de www.interelectricas.com.co
Cable de cobre Cable RV-K 0,6/1kV para conexiones entre el inversor y la red
Figura 44. Cable RV-K 0,6/1kV. Sustraído de www.construnario.con
7.12 Presupuesto
A continuación se muestra el presupuesto general para el desarrollo del proyecto, en este
se incluyeron los medidores de energía eléctrica para el control del consumo de la iluminación de
los pisos sótano -2, piso 2 y piso 4.
135
Tabla 20. Presupuesto para la instalación fotovoltaica
Nota: Elaboración propia
El valor total de la inversión del sistema fotovoltaico a instalar es de $ 367.912.627
millones de pesos. Para que los valores fueran más reales, se recurrió a la Empresa GAIAG, que
nos facilitó diferentes precios de los materiales necesarios para la instalación.
Cabe destacar que la mano de obra será subcontratada por la Empresa GAIAG, por esta
razón no se incurrirá en gastos de nómina y de dotación, sin embargo se garantiza que el personal
se encuentra capacitado y es idóneo para realizar la construcción del sistema.
Nota: La empresa GAIAG ha facilitado información para realizar el presupuesto, pero los
costos pueden ser mayores o menores según la empresa que finalmente se contrate para realizar
ARTÍCULO CANTIDAD PRECIO UNITARIO PRECIO TOTAL
Módulos fotovoltaicos HITRONIC de 240W 243 810.000$ 196.830.000$
Inversor de conexión a red 3 17.100.000$ 51.300.000$
Estructura soporte para módulos fotovoltaicos con tornillería, canaletas para cables y montaje incluido1 35.364.300$ 35.364.300$
TOTAL EQUIPOS PRINCIPALES 283.494.300$
Cable de cobre aislado #10 (para conexiones entre modulos solares y caja de conexión de grupo)660 3.453$ 2.278.980$
Cable de cobre aislado #4 (para conexión al inversor 180 16.032$ 2.885.760$
Cable RV-K 0,6/1kV de cobre para conexiones entre el inversor y la red 900 19.500$ 17.550.000$
Canaleta para conexión de paneles 242 7.040$ 1.703.680$
Tablero combiner de fusibles 3 356.789$ 1.070.367$
Tubería de 2" tipo IMC de combiner a inversores 60 34.159$ 2.049.540$
Tablero fotovoltaico 1 3.060.000$ 3.060.000$
TOTAL CABLEADO Y CONEXIONES 30.598.327$
Sistema de puesta a tierra 1 2.133.000$ 2.133.000$
Mano de obra (5 personas) 1 45.000.000$ 45.000.000$
Medidor de energía eléctrica 3 117.000$ 351.000$
Canaleta para cable 900 7.040$ 6.336.000$
TOTAL OTROS 53.820.000$
367.912.627$
EQUIPOS PRINCIPALES DE LA INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA
GRAN TOTAL
136
la instalación, de todos modos en cuanto a la mano de obra, la empresa contratista
subcontratará al personal necesario.
8. Matriz de evaluación técnica
Para finalizar este primer capítulo, y determinar si es viable o no la implementación del
proyecto, se ha recurrido a realizar una matriz de evaluación Técnica, que recoge los aspectos
primordiales que se tienen en cuenta para el proyecto, y se evalúan para medir el grado de
viabilidad de cada uno, y del proyecto en su conjunto, con soporte en la información
anteriormente analizada.
A cada uno de los requisitos se le ha asignado una calificación según su trascendencia
para el proyecto, la calificación de importancia se ha valorado según se muestra en la Tabla 21.
Tabla 21. Valoración de Importancia para la Matriz de Evaluación Técnica.
VALORACIÓN DEFINICIÓN
3 Indispensable para la ejecución optima del
proyecto.
2 Se requiere para el desarrollo global del
proyecto pero no afecta los resultados de
este.
1 Su implementación no afecta ni la ejecución
ni los resultados del proyecto.
Se definieron tres factores que influyen en el alcance de cada uno de los requisitos
definidos, los cuales son:
137
Recursos Económicos: Se refiere a la inversión necesaria para el cumplimiento de cada
requisito, y se califica según se muestra en la Tabla 22.
Tabla 22. Valoración del Factor Recursos Económicos
Normatividad: Alude al grado de compromiso normativo que se requiere para el
cumplimiento del requisito, se califica según se muestra en la Tabla 23.
Tabla 23. Valoración del Factor Normatividad
VALORACIÓN DEFINICIÓN
3 Baja
2 Moderada
1 Alta
Tiempo: Apunta al tiempo necesario para dar cumplimiento al requisito, se califica según
se muestra en la Tabla 24
Tabla 24. Valoración del Factor Tiempo
VALORACIÓN DEFINICIÓN
3 Corto Plazo.
2 Mediano Plazo.
VALORACIÓN DEFINICIÓN
3 Baja Inversión
2 Mediana Inversión.
1 Alta Inversión
138
1 Largo
Plazo.
Finalmente, el resultado de la viabilidad de cada uno de los ítems que componen el
proyecto se obtiene mediante la sumatoria de cada uno de los factores que se evaluaron
(RE+T+N) y la multiplicación por el factor de Importancia (I), [(RE+T+N)*I].
Los rangos de viabilidad son los siguientes:
Tabla 25 Rangos de viabilidad para la evaluación técnica
DEFINICION PORCENTAJE CALIFICACION
Viable > 66.6 % - 100 % > 18 - 17
Medianamente Viable 66.59 % - 29.62 % 16.9 - 8
No Viable 29.629 % - 0 % 7.9 - 3
Teniendo en cuenta lo anterior, los resultados de viabilidad se muestran en la Tabla 26 y
posteriormente en la Tabla 27 se expone la explicación de cada uno de los ítems y su
calificación.
Resultados Matriz de Conveniencia Técnica: Gracias a los resultados obtenidos en la matriz se
puede concluir que el proyecto es viable técnicamente pues tan sólo 4 de los ítems analizados
arrojó que son medianamente viables y se pueden manejar, pero ningún requisito arrojó un valor
que representara no viabilidad.
139
CALIFICACIÓN VIABILIDAD
RE+N+T I*(RE+N+T)
Área Disponible 3 3 2 1 6 18 VIABLE
Sombra 3 3 3 1 7 21 VIABLE
Radiación Solar Diaria Horizontal Kwh/m2 día 3 3 3 1 7 21 VIABLE
Brillo Solar Diario (Horas) 3 3 3 1 7 21 VIABLE
Acceso a Red Eléctrica 3 3 2 1 6 18 VIABLE
Requerimiento de Materiales 3 1 3 3 7 21 VIABLE
Demanda de Insumos 3 1 3 3 7 21 VIABLE
Equipos Necesarios 3 1 3 3 7 21 VIABLE
Diseño del Proyecto 3 1 3 3 7 21 VIABLE
Modificaciones al Edificio 3 2 2 1 5 15 Medianamente viable
Obra Civil 3 2 2 3 7 21 VIABLE
Mantenimiento 2 3 3 1 7 14 Medianamente viable
Absolescencia Tecnológica 2 3 3 1 7 14 Medianamente viable
Garantías por Fabricación 2 3 3 1 7 14 Medianamente viable
Representación de la Tecnología 3 2 3 1 6 18 VIABLE
Costos de Inversión 3 1 2 3 6 18 VIABLE
Costos de Mantenimiento 3 3 3 2 8 24 VIABLE
Costos de cierre y abandono 3 3 2 1 6 18 VIABLE
Rec
urs
os
Eco
nó
mic
os
Asp
ecto
s
Tecn
oló
gico
s
Loca
lizac
ión
e
Infr
aest
ruct
ura
Ingi
ener
ía d
el
Pro
yect
oMATRIZ DE EVALUACIÓN TÉCNICA
ITEM REQUISITOS IMPORTANCIA ECONÓMICO NORMATIVO TIEMPO VIABILIDAD
Tabla 26. Matriz de Evaluación Técnica
Nota: Elaboración propia
140
Tabla 27. Explicación de los requisitos
MATRIZ DE EVALUACIÓN TÉCNICA
ITEM REQUISITOS EXPLICACIÓN
Loca
liza
ció
n e
Infr
aest
ruct
ura
Área Disponible
De alta importancia ya que es necesario que exista un área disponible para la ubicación de los
paneles solares. En el edificio se cuenta con una terraza la cual está disponible para ello, pero se
necesitan permisos por parte del ministerio para usarla por lo tanto el grado de cumplimiento
normativo se califica como moderado. Se tiene en cuenta que la disponibilidad de éste ítem debe
ser a largo plazo, y la inversión nula.
Sombra
La sombra es un ítem importante a tener en cuenta, ya que a mayor sombra menor capacidad de
absorción de radiación solar y así mismo menor producción de energía, lo que afecta directamente
la eficiencia del sistema. El espacio seleccionado para el proyecto no tiene sombras, ya que los
edificios circundantes se encuentran a una distancia considerable y no producen sombra
directamente; en cuanto a la normatividad y la inversión no aplica así que se evalúan con la menor
calificación.
141
Radiación Solar Diaria
Horizontal Kwh/m2 día
Es importante para determinar la eficiencia del sistema, el lugar por su ubicación cuenta con
niveles óptimos de radiación solar. No requiere inversión ni cumplimiento normativo, pero el
requisito es a largo plazo.
Brillo Solar Diario (Horas)
Está directamente relacionado con el ítem anterior, ya que es factores fundamentales para la
producción de energía, por la ubicación el sitio cuenta con un promedio de 5 horas de brillo solar,
valor óptimo para el desarrollo del proyecto.
Acceso a Red Eléctrica
Es altamente importante por ser un sistema interconectado a Red. La energía del edificio es
suministrada por la empresa CODENSA S.A. ESP. Se requieren permisos por parte de la empresa
para realizar la conexión, es a largo plazo, y la inversión es baja.
Inge
nie
ría
de
l Pro
yect
o
Requerimiento de Materiales
Son necesarios para el desarrollo del proyecto, su inversión es alta pero el grado de cumplimiento
normativo es bajo y es a corto plazo.
Demanda de Insumos
Son necesarios para la construcción del proyecto, su inversión es alta, pero se realiza en el corto
plazo, y no implica grado de compromiso normativo.
Equipos Necesarios
Se refiere a los Paneles, inversores, medidores y tableros necesarios para el funcionamiento del
proyecto, su inversión es alta, se efectúa en el corto plazo, y el grado de cumplimiento normativo
es mínimo.
Diseño del Proyecto Es de vital importancia el diseño inicial del proyecto, se realiza una sola vez, y su inversión es alta.
142
Modificaciones al Edificio
Para la instalación de los paneles es necesario la construcción de una estructura ligera en la terraza
considerada a largo plazo, la inversión al igual que el cumplimiento normativo son moderados. La
calificación da resultado "Medianamente viable"
Obra Civil
Se refiere al trabajo humano realizado para la instalación del sistema solar fotovoltaico, que en
este caso se toma en cuenta como subcontratación de la empresa instaladora, así que el grado de
cumplimiento normativo es moderado, la inversión es media, y se ejecutará en el corto plazo.
Mantenimiento
Se debe efectuar un mantenimiento periódico (1-2 veces/año), que consiste en remover partículas
de polvo de los paneles solares. La inversión necesaria es baja, así como el cumplimiento
normativo y el tiempo de ejecución es a largo plazo, durante la vida útil del panel
aproximadamente 25 años.
Asp
ect
os
Tecn
oló
gico
s
Obsolescencia Tecnológica
Es un requisito de importancia moderada, alude a la probabilidad de que una tecnología más
económica, eficiente e innovadora de producción de energía similar salga al mercado y el sistema
solar fotovoltaico se vuelva obsoleta, en tal caso se considera una inversión baja, la normativa
mínima pero se evalúa a largo plazo por la vida útil de los paneles.
Garantías por Fabricación
Se tiene en cuenta porque es probable que algún panel o equipo del sistema tenga defectos de
fabricación, por ello se debe asegurar que la empresa proveedora se haga responsable, y en caso
extraordinario los costos de inversión sean mínimos, el grado de compromiso normativo es bajo, y
143
se estima a largo plazo por la vida útil de los aditamentos.
Representación de la
Tecnología
La representación de la tecnología hace alusión a que en dado caso de la necesidad de cambio de
alguna parte del sistema, estos repuestos se puedan adquirir localmente y de forma sencilla. Se
evalúa como inversión y normatividad baja, y en el largo plazo.
Re
curs
os
Eco
nó
mic
os
Costos de Inversión
Absolutamente indispensables para la construcción del proyecto, además de que la inversión se
considera alta, se requiere de un grado de compromiso normativo moderado, pero estos costos
son a corto plazo.
Costos de Mantenimiento
Son necesarios para asegurar un funcionamiento óptimo del sistema, la inversión es baja, al igual
que la normatividad, y se evalúa en el largo plazo.
Costos de cierre y abandono
Son necesarios para asegurar la adecuada disposición final de los residuos resultantes, del
desmonte del sistema solar fotovoltaico, implican la contratación de personal para realizar la labor.
El monto de inversión se considera bajo, la normatividad moderada por el cumplimiento de
normas en materia de residuos especiales, y el tiempo a largo plazo.
144
Capitulo II- Estudio Ambiental
El estudio ambiental se realizará con la finalidad de analizar el cambio en la calidad
ambiental con la implementación del proyecto, para lo cual se hace una descripción de todas las
actividades del proyecto en cada una de las etapas, luego se procederá a identificar los impactos
en los diferentes componentes ambientales para su posterior análisis, se aplicará la Matriz
Battelle-Columbus para la priorización de impactos y por último se realizarán los planes de
manejo respectivos. Para el objeto de este trabajo, se analizará la producción de energía utilizada
actualmente por el Ministerio la cual es abastecida por la red eléctrica de la empresa CODENSA
S.A., proveniente en forma aproximada en un 70% de hidroeléctricas y un 30% de centrales
térmicas (Según los reportes de XM S.A. E.S.P.), con relación a la implementación del sistema
solar fotovoltaico que suplirá el 24% del consumo actual de energía.
1. Descripción de actividades
Con el fin de identificar todas las actividades del proyecto se realiza la tabla 28 que se
muestra a continuación:
145
Tabla 28 Descripción de actividades
ACTIVIDADES DEL POA EN QUE CONSISTE COMO SE REALIZA
Determinación área disponible
Se identifica el área
efectiva disponible
para realizar el
proyecto
Se halla restando el área que no
se puede usar al área total de la
terraza
Inventarios
Se determina el
número de luminarias
y equipos existentes
Se realiza un conteo manual de
todos los equipos y luminarias
del lugar
Dimensionamiento del sistema fotovoltaico Se estipula la cantidad
de paneles, el tipo de
estructura, el
cableado, las
protecciones y los
inversores
Los paneles se calculan de
acuerdo al área disponible, el
tipo de estructura se escoge de
acuerdo a las características del
techo, para el cableado y las
protecciones se estima la
cantidad de acuerdo a la
distancia entre conexiones y
los inversores se halla de
acuerdo a la potencia total
producida por el sistema
Caracterización fisica y energética Se precisa la demanda
energética del edificio
y la disponibilidad de
conexión a la red
Se realizan calculos como
consumos totales, consumo de
luminarias, consumo por pisos.
Para la conexión se revisan las
características eléctricas del
edificio y de las plantas
eléctricas.
Levantamiento de la estructura
Se realiza el montaje
de la estructura que
soportará a los
paneles fotovoltaicos
Se ingresa todo el material
necesario para la instalación y
se procede construir la
estructura.
Instalación de equipos y cableados
Se lleva a cabo la
instalación de los
paneles y todos los
equipos necesarios
para que funcione
correctamente el
sistema Fotovoltaico.
La mano de obra conecta todo el
cableado con los inversores y
éstos se bajan a la subestación
eléctrica para proceder a
conectarla a la red del edificio y
se realizan todas las
protecciones del sistema
Generación de energía eléctrica
Se revisa la
generación de energía
de todo el Sistema
Fotovoltaico
Se toma nota de los valores de
la energía real producida por los
paneles y el valor de la
disminución de la factura de
energía del edificio
Mantenimiento
Se efectúa una
mantenimiento anual
Se realiza un limpieza general
de los paneles, se revisan todas
las conexiones y que todos los
circuitos se encuentren en
perfectas condiciones.
DISEÑO DEL POA
CONSTRUCCIÓN
OPERACIÓN
146
Nota: Elaboración propia
2. Selección de parámetros
En la tabla 29 se muestran los parámetros seleccionados para realizar el análisis.
Residuos peligrosos
Se desmonta todo el
sistema fotovoltaico y
se separa el material
Se hace separación en la fuente
y el material peligroso es
llevado a una empresa
responsable para su disposición
Residuos sólidos
Se desmonta todo el
sistema fotovoltaico y
se separa el material
Se hace separación en la fuente
y los residuos sólidos son
dispuestos de acuerdo a la
normatividad.
Otros residuos
Se desmonta todo el
sistema fotovoltaico y
se separa el material
Se contacta una empresa
recuperadora de materiales
para realizar una venta de
partes.
ABANDONO
147
Tabla 29. Selección de parámetros
SELECCIÓN DE INDICADORES
SUB COMPONENTE INDICADOR GENERAL INDICADOR ESPECÍFICO SELECCIÓN DE INDICADORES AMBIENTALES
ECO
LOG
ÍA
Especies y poblaciones
Pastizales y praderas En la producción de energía hidroeléctrica se disminuye la disponibilidad de los pastizales y las praderas, con la implementación del sistema fotovoltaico se mejora este aspecto.
Cosechas En la producción de energía hidroeléctrica se limita la producción de alimentos por cuenta de las tierras que se inundan, con la implementación del sistema fotovoltaico se mejora este aspecto.
Vegetación natural En la producción de energía hidroeléctrica se disminuye la cantidad de vegetación natural al inundar las tierras, con la implementación del sistema fotovoltaico se mejora este aspecto.
Hábitats y comunidades
Usos de suelo En la energía hidroeléctrica y térmica se cambian los usos del suelo en la zona de influencia del proyecto, con la implementación del sistema fotovoltaico se mejora este aspecto.
Accesos viales
Para poder movilizar toda la maquinaria y equipos necesarios para el transporte de la energía generada es necesario crear nuevos accesos viales, con la implementación del sistema fotovoltaico se mejora este aspecto.
Características fluviales Con las hidroeléctricas se cambian las características fluviales de la zona de influencia del proyecto.
CO
NTA
MIN
AC
IÓN
Agua
Pérdidas de caudal en las cuencas hidrográficas
Con las hidroeléctricas se baja drásticamente el caudal del rio intervenido, con la implementación del sistema fotovoltaico se mejora este aspecto.
Alteraciones en la calidad del agua
En la producción de energía hidroeléctrica se alteran diferentes características del agua, se genera eutrofización, sedimentación, pérdida de oxígeno en el agua, entre otros, que afectan la calidad del agua, con la implementación del sistema fotovoltaico se mejora este aspecto.
148
Temperatura Con la energía térmica se produce un aumento drástico de la temperatura del agua, con la implementación del sistema fotovoltaico se mejora este aspecto.
Atmosférica
Monóxido de Carbono
En la energía térmica se genera gran cantidad de monóxido de carbono por la combustión del carbón vegetal, en la energía fotovoltaica se genera en menor medida por el uso de algunos equipos que generan emisiones.
Partículas sólidas
En la energía térmica se genera gran cantidad de partículas sólidas debido a la combustión del carbón vegetal, en la energía fotovoltaica se genera en menor medida por el uso de algunos equipos que generan emisiones
Hidrocarburos En la energía térmica se usan hidrocarburos, en la energía fotovoltaica se usan en menor medida por el uso de algunos equipos que necesitan de este combustible.
Dióxido de carbono Los tres tipos de producción de energía estudiados producen dióxido de carbono.
Dióxido de sulfuro En la energía térmica se genera gran dióxido de sulfuro por la combustión del carbón vegetal.
Ruido Ruido Las hidroeléctricas producen ruido en sus turbinas, la central de carbón en la producción de energía y el sistema fotovoltaico en la construcción del sistema.
Uso de energía Disponibilidad de energía Todas las energías estudiadas generan energía que estará disponible para los usuarios.
Suelo Aceites Para la energía térmica es necesario el uso de aceites contaminantes, con la implementación del sistema fotovoltaico se mejora este aspecto.
ASP
ECTO
S
ESTÉ
TIC
OS Paisajismo
Arquitectura y alteración del paisaje
Todas las energías estudiadas alteran el paisaje con sus construcciones, pero el sistema fotovoltaico puede intervenir la arquitectura de un edificio agregando la estructura del sistema.
149
Suelo Relieve y caracteres topográficos
La hidroeléctrica cambia la topografía del área de influencia del proyecto debido a la creación del embalse.
Biota
Pérdida de la biodiversidad Con la pérdida de tierras para la inundación en una hidroeléctrica se pierde biodiversidad.
Alteración del microclima En las hidroeléctricas se generan pequeños cambios del clima en la zona de influencia del proyecto.
ASP
ECTO
S D
E IN
TER
ÉS H
UM
AN
O
Estilos de vida
Oportunidades de empleo
En todas las energías estudiadas se genera empleo para la construcción y operación, menos en el sistema fotovoltaico en donde se genera empleo solo en la construcción mas no en la operación del proyecto.
Interacciones sociales Todas las energías interactúan con la sociedad que se encuentra en las zonas aledañas a las construcciones.
Actividad pesquera Con la hidroeléctrica se altera el nivel del caudal del rio y con esto la disponibilidad de los peces disminuye y no se puede pescar.
Productividad
Esto se ve afectado con las hidroeléctricas debido a que los medios de subsistencia tales como la pesca, la agricultura y la ganadería se disminuyen por las zonas inundables y por la disminución de los caudales.
Reubicación de comunidades
Con la compra de predios para la inundación de las hidroeléctricas es necesario reubicar las comunidades a las que se les compraron los predios.
Nota: Elaboración propia
150
3. Funciones de transformación
Para establecer la calidad ambiental y poder conmensurar las unidades de peso relativo se
elaboran las funciones de transformación. En estas gráficas se muestran dos líneas las cuales
representan: la línea roja la situación sin proyecto y la línea verde la situación con proyecto. Las
gráficas fueron consolidadas con información secundaria, interpretación informada del evaluador
y datos del libro Guía metodológica para la evaluación del impacto ambiental de Vicente Conesa
(Conesa, 2010):
151
3.1. Componente de Ecología
Este componente se encuentra
integrado por los pastizales y praderas, las
cosechas, la vegetación natural, los usos del
suelo, los accesos viales y las características
fluviales.
Figura 45. Pastizales y pradera. Tomado de Conesa,
Vicente. Guía metodológica para la evaluación del
impacto ambiental.2010.
Figura 46. Cosechas. Tomado de Conesa, Vicente.
Guía metodológica para la evaluación del impacto
ambiental.2010.
Figura 47. Vegetación natural. Tomado de Conesa,
Vicente. Guía metodológica para la evaluación del
impacto ambiental.2010.
Figura 48. Usos del suelo. Tomado de Conesa,
Vicente. Guía metodológica para la evaluación del
impacto ambiental.2010.
Figura 49. Accesos viales. Elaboración propia.
Situación sin proyecto Situación sin proyecto
152
Figura 50. Características fluviales. Tomado de
Conesa, Vicente. Guía metodológica para la
evaluación del impacto ambiental.2010.
3.2. Componente de contaminación
En el componente de contaminación
se muestran las gráficas que tienen que ver
con la contaminación del agua, del aire, del
suelo, por ruido y con el uso de la energía.
Figura 51. Pérdidas de caudal en las cuencas
hidrográficas. Tomado de Conesa, Vicente. Guía
metodológica para la evaluación del impacto
ambiental.2010.
Figura 52.Alteraciones en la calidad del agua.
Elaboración propia.
Figura 53. Temperatura. Tomado de Conesa,
Vicente. Guía metodológica para la evaluación del
impacto ambiental.2010.
Figura 54. Monóxido de carbono. Modificado de
Conesa, Vicente. Guía metodológica para la
evaluación del impacto ambiental.2010.
Situación sin proyecto Situación sin proyecto
153
Figura 55. Partículas sólidas. Modificado de Conesa,
Vicente. Guía metodológica para la evaluación del
impacto ambiental.2010.
Figura 56. Hidrocarburos. Modificado de Conesa,
Vicente. Guía metodológica para la evaluación del
impacto ambiental.2010.
Figura 57. Dióxido de carbono. Elaborado a partir
de Pacto de los alcaldes. Anexo técnico al documento
de instrucciones de la plantilla del PAES: factores de
emisión. SF.
Figura 58. Dióxido de sulfuro, Elaboración propia.
Figura 59. Ruido. Modificado de Conesa, Vicente.
Guía metodológica para la evaluación del impacto
ambiental.2010.
Figura 60. Disponibilidad de energía. Elaboración
propia.
Situación sin proyecto Situación sin proyecto
154
Figura 61. Aceites. Elaboración propia.
3.3. Componente de aspectos estéticos
En este componente se revisan
aspectos que tengan que ver con las
alteraciones al ambiente sobre todo de
carácter estético, como la alteración del
paisaje, del microclima, el relieve y la
perdida de la biodiversidad.
Figura 62. Arquitectura y Alteración del paisaje.
Elaboración propia.
Figura 63. Relieve y caracteres topográficos.
Tomado de Conesa, Vicente. Guía metodológica para
la evaluación del impacto ambiental.2010.
Figura 64. Perdida de la biodiversidad. Tomado de
Conesa, Vicente. Guía metodológica para la
evaluación del impacto ambiental.2010.
Figura 65. Alteración del microclima. Elaboración
propia.
Situación sin proyecto Situación sin proyecto
155
3.4. Componente aspectos de interés
humano
Este componente se refiere a todas
las utilidades que los habitantes de las zonas
aledañas al proyecto están perdiendo del
ecosistema por cuenta de la realización de
éste.
Figura 66. Oportunidades de empleo. Elaboración
propia.
Figura 67. Interacciones sociales. Tomado de
Conesa, Vicente. Guía metodológica para la
evaluación del impacto ambiental.2010.
Figura 68. Actividad pesquera. Elaboración propia
Figura 69. Productividad. Elaboración propia.
Figura 70. Reubicación de comunidades.
Elaboración propia.
Situación sin proyecto Situación sin proyecto
156
4. Calificación por componentes
Para determinar el peso de cada componente se asignó un peso relativo de acuerdo al
grado de importancia de la energía consumida por el Ministerio de Ambiente y Desarrollo
Sostenible, se hizo un comparativo entre la producción de energía generada por hidroeléctricas y
por plantas de carbón, que son el tipo de energías que se consumen actualmente, versus la
producción de energía mediante el sistema solar a instalar. De acuerdo a los parámetros
escogidos se estableció un peso así:
Energía generada por una central hidroeléctrica 35%
Energía generada por una central térmica 15%
Energía generada por un sistema fotovoltaico 50%
Para definir las unidades de peso relativo primero se halló el porcentaje de cada energía
así: 350 puntos para la hidroeléctrica, 150 puntos para la central térmica y 500 puntos para el
sistema fotovoltaico. Luego se determinó que impactos se encontraban en cada tipo de energía y
se dividió el total de puntos de cada energía entre el total de impactos, se analizó que impactos se
compartían y este resultado se multiplicó por el valor de cada energía.
En las siguientes tablas se muestra el proceso para determinar los puntos:
Tabla 30. Determinación de los pesos relativos
Nota: Elaboración propia
ENERGÍA
PESO
ASIGNADO
N° DE
IMPACTOS
PESO DE CADA
PARÁMETRO
HIDROELÉCTRICA (H) 350 21 16,67
TÉRMICA (T) 150 16 9,38
FOTOVOLTAICA (FV) 500 10 50
157
Tabla 31. Determinación de los pesos relativos totales de cada parámetro
IMPACTOS COMPARTIDOS
PESO TOTAL DE CADA PARÁMETRO
H+T 130,2
T+FV 237,5
H+T++FV 456,3
H 166,7
T 9,375
FV 0
PUNTOS 1.000 Nota: Elaboración propia
De acuerdo a las tablas anteriores, se precisaron los pesos de cada parámetro así:
Para los impactos que se encuentran en los tres tipos de energía se les asignó un valor de
458 puntos.
Para los impactos que se encuentran en las energías generadas por la central
hidroeléctrica y térmica se les asignó un valor de 130 puntos.
Para los impactos que se encuentran en las energías generadas por la central térmica y
fotovoltaica se les asignó un valor de 237 puntos.
Para los impactos que se encuentran en la central hidroeléctrica se les asignó un valor de
166 puntos.
Para los impactos que se encuentran en la central térmica se les asignó un valor de 9
puntos.
Para una sumatoria total de unidades de pesos relativos igual a 1.000 puntos.
A continuación se muestra la figura 71 con los pesos relativos asignados para cada
parámetro:
158
Figura 71.Calificación por componentes
159
5. Justificación de la calificación ambiental
En la tabla 32 se muestra la justificación de la calificación ambiental con proyecto y sin
proyecto para cada parámetro, cabe anotar que aunque con la implementación del sistema
fotovoltaico varios impactos se dejarían de afectar, a estos no se les puso un valor de 1 en la
calificación del impacto debido a que el sistema va a abastecer el 24% de la energía total
consumida por el Ministerio, lo que significa que los impactos de los otros dos tipos de energía
se van a seguir generando y éstos sólo se van a disminuir:
160
Tabla 32. Justificación de la calificación
SUB COMPONENTE
INDICADOR GENERAL INDICADOR ESPECÍFICO JUSTIFICACIÓN CALIFICACIÓN SIN POA
JUSTIFICACIÓN CALIFICACIÓN CON POA
ECO
LOG
ÍA
Especies y poblaciones
Pastizales y praderas Se le asignó un valor de 0,4 debido a que con las hidroeléctricas este tipo de vegetación se ve afectada
Se le asignó un valor de 0,8 debido a que con la implementación del proyecto se recuperarían estos espacios.
Cosechas
Se le asignó un valor de 0,4 debido a que con las hidroeléctricas las cosechas se disminuyen en la zona de inundación.
Se le asignó un valor de 0,8 debido a que con la implementación del proyecto se recuperarían estos espacios.
Vegetación natural Se le asignó un valor de 0,4 debido a que con las hidroeléctricas la vegetación natural disminuye.
Se le asignó un valor de 0,8 debido a que con la implementación del proyecto se recuperarían estos espacios.
Hábitats y comunidades
Usos de suelo Se le asignó un valor de 0,3 debido a que con las hidroeléctricas los usos del suelo son modificados.
Se le asignó un valor de 0,8 debido a que con la implementación del proyecto los usos del suelo no cambian.
Accesos viales
Se le asignó un valor de 0,5 debido a que para las hidroeléctricas es necesario la creación de accesos viales para la movilización del personal.
Se le asignó un valor de 0,8 debido a que con la implementación del proyecto no es necesario hacer nuevas carreteras.
Características fluviales
Se le asignó un valor de 0,4 debido a que con las hidroeléctricas y las centrales térmicas las características fluviales de la zona de influencia son modificadas.
Se le asignó un valor de 0,8 debido a que con la implementación del proyecto las características fluviales no cambian.
161
CO
NTA
MIN
AC
IÓN
Agua
Pérdidas de caudal en las cuencas hidrográficas
Se le asignó un valor de 0,2 debido a que con las hidroeléctricas a construir un embalse y contener el agua de un río, éste aguas abajo se ve afectado porque ya no recibe la misma cantidad de agua de antes y su caudal baja drásticamente.
Se le asignó un valor de 0,8 debido a que con la implementación del proyecto el caudal de los ríos no se modifica.
Alteraciones en la calidad del agua
Se le asignó un valor de 0,3 debido a que con las hidroeléctricas y las centrales térmicas la calidad del agua, con impactos como la sedimentación, la eutrofización, la disminución de DBO y DQO, entre otros, se ve afectado drásticamente.
Se le asignó un valor de 0,8 debido a que con la implementación del proyecto la calidad del agua no se ve afectada.
Temperatura
Se le asignó un valor de 0,2 debido a que con las centrales térmicas la temperatura del agua se modifica en un alto nivel.
Se le asignó un valor de 1 debido a que con la implementación del proyecto la temperatura del agua no se ve afectada.
Atmosférica
Monóxido de Carbono Se le asignó un valor de 0,5 debido a que en las centrales térmicas con la combustión del carbón se genera este tipo de emisión.
Se le asignó un valor de 0,9 debido a que con la implementación del proyecto se disminuyen estas emisiones, pero igual son producidas por algunos equipos usados durante la construcción del sistema en menor cantidad.
Partículas sólidas Se le asignó un valor de 0,5 debido a que en las centrales térmicas con la combustión del carbón se genera este tipo de emisión.
Se le asignó un valor de 0,7 debido a que con la implementación del proyecto se disminuyen estas emisiones, pero igual son producidas por algunos equipos usados durante la construcción del sistema en menor cantidad.
162
Hidrocarburos Se le asignó un valor de 0,7 debido a que en las centrales térmicas con la combustión del carbón se utiliza este tipo de componente.
Se le asignó un valor de 0,9 debido a que con la implementación del proyecto estas emisiones no son generadas.
Dióxido de carbono
Se le asignó un valor de 0,04 debido a que con las hidroeléctricas y las centrales térmicas se generan emisiones de dióxido de carbono.
Se le asignó un valor de 1 debido a que con la implementación del proyecto se disminuyen las emisiones a 0,020 Ton eq de CO2.
Dióxido de sulfuro Se le asignó un valor de 0,2 debido a que en las centrales térmicas con la combustión del carbón se genera este tipo de emisión.
Se le asignó un valor de 0,8 debido a que con la implementación del proyecto se disminuyen estas emisiones, pero igual son producidas por algunos equipos usados para la construcción del sistema en menor cantidad.
Ruido Ruido Se le asignó un valor de 0,2 debido a que con las turbinas de las hidroeléctricas se genera gran cantidad de ruido.
Se le asignó un valor de 0,8 debido a que con la implementación del proyecto se elimina el ruido, sin embargo, en su construcción es generado y por esto la calidad baja.
Uso de energía Disponibilidad de energía
Se le asignó un valor de 0,7 debido a que con las hidroeléctricas y con las centrales térmicas el recurso es limitado pero hay en gran cantidad.
Se le asignó un valor de 0,8 debido a que con el sistema fotovoltaico el recurso a utilizar es ilimitado.
Suelo Aceites
Se le asignó un valor de 0,4 debido a que con las centrales térmicas se utilizan diferentes tipos de aceites para la producción de energía.
Se le asignó un valor de 1 debido a que en el sistema fotovoltaico no se utilizan aceites.
163
ASP
ECTO
S ES
TÉTI
CO
S Paisajismo
Arquitectura y alteración del paisaje
Se le asignó un valor de 0,9 debido a que con las hidroeléctricas y las centrales térmicas se modifican el paisaje de una región.
Se le asignó un valor de 0,3 debido a que con la implementación del proyecto se modifica el paisaje y el edificio debido a que se incluye una estructura en éste.
Suelo Relieve y caracteres topográficos
Se le asignó un valor de 0,3 debido a que con las hidroeléctricas el relieve y las características topográficas se modifican al inundar una gran área.
Se le asignó un valor de 0,8 debido a que con la implementación del proyecto el relieve natural no es modificado.
Biota
Pérdida de la biodiversidad
Se le asignó un valor de 0,4 debido a que con las hidroeléctricas se usan suelos para inundar, se pierde la biodiversidad de la zona.
Se le asignó un valor de 0,8 debido a que con la implementación del proyecto no se pierde biodiversidad.
Alteración del microclima Se le asignó un valor de 0,4 debido a que con las hidroeléctricas el clima de la zona de afectación se modifica.
Se le asignó un valor de 0,8 debido a que con la implementación del proyecto el microclima puede cambiar levemente por la sombra generada.
ASP
ECTO
S D
E IN
TER
ÉS H
UM
AN
O
Estilos de vida
Oportunidades de empleo Se le asignó un valor de 1 debido a que con las hidroeléctricas y las centrales térmicas se generan muchos empleos.
Se le asignó un valor de 0,1 debido a que con la implementación del proyecto sólo se generarán cinco empleos y sólo para la etapa de construcción del proyecto.
Interacciones sociales
Se le asignó un valor de 0,4 debido a que con las hidroeléctricas y las centrales térmicas se generan interacciones con la comunidad.
Se le asignó un valor de 0,6 debido a que con la implementación del proyecto la interacción con la comunidad aledaña aumenta.
Actividad pesquera
Se le asignó un valor de 0,4 debido a que con las hidroeléctricas la actividad pesquera se ve afectada por la pérdida del caudal del río.
Se le asignó un valor de 0,8 debido a que con la implementación del proyecto la actividad pesquera se recuperaría.
164
Productividad
Se le asignó un valor de 0,4 debido a que con las hidroeléctricas la productividad se ve afectada por la pérdida del caudal del río y por la pérdida de tierras.
Se le asignó un valor de 0,8 debido a que con la implementación del proyecto la productividad se recuperaría.
Reubicación de comunidades
Se le asignó un valor de 0,4 debido a que con las hidroeléctricas es necesario reubicar a las comunidades que pierden su tierra.
Se le asignó un valor de 0,8 debido a que con la implementación del proyecto no sería necesario reubicar a la comunidad.
Nota: Elaboración propia
165
6. Calificación del impacto ambiental
Para establecer que parámetro genera más impactos al ambiente se tomaron en cuenta los
pesos relativos asignados y este valor se multiplicó por el grado de la calidad ambiental con y sin
proyecto para obtener las unidades de impacto ambiental (UIA) y que estas fueran
conmensurables, estas unidades se determinaron así:
𝑈𝐼𝐴 = 𝐶𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐴𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 ∗ 𝑈𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜
Luego de hallar las UIA, se calcula el cambio en la calidad ambiental con la siguiente
fórmula:
𝐶𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜 𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 = 𝑈𝐼𝐴𝑐𝑜𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑦𝑒𝑐𝑡𝑜 − 𝑈𝐼𝐴𝑠𝑖𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑦𝑒𝑐𝑡𝑜
De acuerdo a este resultado se priorizan los impactos negativos para realizar su posterior
plan manejo. En la siguiente tabla se muestran los resultados de la metodología:
166
Tabla 33. Matriz Battelle-Columbus
Nota: Elaboración propia
COMPONENTE AMBIENTAL SUB-COMPONENTE COMPONENTE ESPECIFICO UPRCALIDAD
AMBIENTAL
CALIFICACIÓN
SIN POA
CALIDAD
AMBIENTAL
CALIFICACIÓN
CON POA
CAMBIO
TOTALPRIORIZACIÓN
Pastizales y praderas 17 0,4 6,8 0,8 13,6 6,8
Cosechas 18 0,4 7,2 0,8 14,4 7,2
Vegetación natural 16 0,4 6,4 0,8 12,8 6,4
Uso del suelo 26 0,3 7,8 0,8 20,8 13
Accesos Viales 17 0,5 8,5 0,8 13,6 5,1
Características fluviales 26 0,4 10,4 0,9 23,4 13
Pérdidas de caudal en las cuencas hidrográficas 16 0,2 3,2 0,8 12,8 9,6
Alteraciones en la calidad del agua 26 0,3 7,8 0,8 20,8 13
Temperatura 26 0,2 5,2 1 26 20,8
Monóxido de Carbono 59 0,5 29,5 0,9 53,1 23,6
Particulas sólidas 59 0,4 23,6 0,7 41,3 17,7
Hidrocarburos 59 0,7 41,3 0,9 53,1 11,8
Dioxido de carbono 76 0,04 3,04 1 76 72,96
Dioxido de sulfuro 59 0,2 11,8 0,8 47,2 35,4
Ruido Ruido 76 0,3 22,8 0,9 68,4 45,6
Uso de energía Disponibilidad de energía 76 0,7 53,2 0,8 60,8 7,6
Suelo Aceites 9 0,4 3,6 1 9 5,4
Paisajismo Arquitectura y alteración del paisaje 88 0,9 79,2 0,05 4,4 -74,8 1
Suelo Relieve y caracteres topográficos 26 0,3 7,8 0,8 20,8 13
Pérdida de la biodiversidad 17 0,4 6,8 0,8 13,6 6,8
Alteración del microclima 16 0,4 6,4 0,8 12,8 6,4
Oportunidades de empleo 66 1 66 0,1 6,6 -59,4 2
Interacciones sociales 76 0,4 30,4 0,6 45,6 15,2
Actividad pesquera 17 0,4 6,8 0,8 13,6 6,8
Productividad 16 0,4 6,4 0,8 12,8 6,4
Reubicación de comunidades 17 0,4 6,8 0,8 13,6 6,8
Biota
Estilos de vida
ECOLOGÍA
CONTAMINACIÓN
ASPECTOS DE INTERÉS
HUMANO
Especies y poblaciones
Hábitats y comunidades
Agua
Atmosférica
ASPECTOS ESTÉTICOS
167
En la tabla se puede observar que el mayor impacto negativo es el de arquitectura y
alteración del paisaje, seguido por las oportunidades de empleo, sin embargo se demuestra
que la mayoría de impactos del proyecto son positivos, siendo el dióxido de carbono el
parámetro que más se reduciría con la implementación del proyecto.
De acuerdo a los resultados, se realizará el plan de manejo ambiental para el
parámetro de arquitectura y alteración del paisaje.
7. Plan de manejo ambiental
Tabla 34. Manejo del paisaje
PLAN DE MANEJO AMBIENTAL N° 1: MANEJO DEL PAISAJE
OBJETIVO
Minimizar la alteración del paisaje generada por la implementación del proyecto en el Ministerio de Ambiente y desarrollo sostenible
JUSTIFICACIÓN
La instalación de la estructura en el techo del Ministerio altera el paisaje afectando la visibilidad de los habitantes del sector aledaño y deteriora la calidad ambiental de la zona
ETAPA DE APLICACIÓN Operación
IMPACTOS A MANEJAR
Alteración del paisaje por la adición de tres estructuras tipo pérgola que sostendrán los paneles fotovoltaicos
Alteración de la fachada del edificio debido al desplazamiento de cables hasta el sótano -2
TIPO DE MEDIDA DESCRIPCIÓN DE LA MEDIDA
Mitigación
Las estructuras soporte del sistema fotovoltaico serán de color blanco para que se integre con el edificio.
La estructura se encontrará a 2 metros del suelo y la forma de pérgola se asemejará a un techo para que sea acorde con la estructura y proporcione otros posibles espacios.
El cableado será protegido con canaletas de color blanco para que no altere ni la fachada del edificio ni la terraza de éste.
168
DISEÑO - PLANO - FOTO – DIBUJO
INDICADORES VERIFICABLES DE APLICACIÓN
Grado de integración de la estructura con el edificio, con la fachada y con el paisaje de la zona.
RESULTADOS ESPERADOS
Integración del sistema fotovoltaico con la estructura y color del edificio para que éste se mimetice con el paisaje. Nota: Elaboración propia
Tabla 35. Manejo de residuos
PLAN DE MANEJO AMBIENTAL N° 1: MANEJO DE RESIDUOS
OBJETIVO
Disponer adecuadamente los residuos generados por la construcción del sistema fotovoltaico y su respectivo abandono
JUSTIFICACIÓN
La instalación de la estructura genera diferentes tipos de residuos, en su mayoría reciclables, que deben ser dispuestos de una forma diferente a los residuos no reciclables. Posteriormente en la etapa de abandono se debe realizar la separación de todos los tipos de residuos para su correcto aprovechamiento y disposición.
ETAPA DE APLICACIÓN Construcción y abandono
IMPACTOS A MANEJAR
Generación de material particulado, polvo, molestia por parte de los funcionarios de la entidad debido a la obstrucción parcial de las zonas comunes del edificio.
Disposición inadecuada de los residuos aprovechables que generan basuras innecesarias.
TIPO DE MEDIDA DESCRIPCIÓN DE LA MEDIDA
Mitigación Contactar a una empresa de manejo de residuos aprovechables para que realice la correcta disposición de éstos
169
Capacitar al personal que realiza la instalación la instalación del sistema fotovoltaico la forma adecuada para que realice la separación en la fuente.
Colocar la señalización correspondiente para que los residuos se encuentren en un solo punto y no generen desorden.
Durante la etapa de abandono, contactar una empresa de aprovechamiento de residuos para que compre los residuos que sean recuperables.
DISEÑO - PLANO - FOTO – DIBUJO
INDICADORES VERIFICABLES DE APLICACIÓN
Monto de residuos vendido en la etapa de abandono del proyecto
Cantidad de residuos dispuestos en el relleno sanitario de Doña Juana, se verifica revisando el monto de la factura del acueducto y alcantarillado.
RESULTADOS ESPERADOS
Obtener alguna ganancia con la venta de los residuos.
Disminuir al máximo posible la disposición inadecuada de los residuos aprovechables.
Minimizar el desorden durante la etapa de construcción con los residuos sólidos generados
170
Capítulo III - Planeación Estratégica
Este capítulo se elabora con el fin de dar cumplimiento al tercer objetivo
correspondiente a la determinación de los Factores de Éxito para la administración
ambiental del proyecto. Para ello se ha recurrido a la evaluación y análisis de las variables
gobernables y no gobernables del Ambiente Externo e Interno con el uso de las Matrices
MEFE, MEFI, DOFA y DOFA CRUZADA, para finalmente concluir con la formulación de
unas estrategias con metas e indicadores que responden a las necesidades técnicas, económicas y
ambientales del proyecto.
1. Matriz De Evaluación De Ambiente Externo
Por medio de la aplicación de esta herramienta, se pueden establecer los factores
externos que inciden positiva o negativamente en el proyecto, estas variables se
caracterizan por estar fuera de control directo de la administración del mismo. El primer
paso es realizar la identificación de dichos factores según el conocimiento del
comportamiento acerca del mercado, la experiencia e interpretación subjetiva del
evaluador, luego se clasifican dependiendo si son Amenazas (-) u Oportunidades (+) y se
califican según su nivel de importancia (Tabla 36)
Tabla 36. Grado de Importancia de la MEFE.
1= Amenaza importante
2= Amenaza menor
3= Oportunidad menor
4= Oportunidad importante
171
Posterior a la clasificación y calificación de importancia, a cada factor se le asigna
un valor de ponderación que va desde 0,01 hasta 0,99 dependiendo el peso que tenga cada
uno frente al total de éstos, de tal modo que la sumatoria de todos sea igual a 1. Para
obtener el resultado se multiplica el valor ponderado por el grado de importancia y
finalmente se suman estos valores para poder evaluar el nivel de aceptabilidad.
En la Tabla 37 se evidencian los resultados obtenidos.
172
Tabla 37. Matriz de Evaluación del Ambiente Externo (MEFE) L
os
fa
cto
res
ex
tern
os
cla
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qu
e f
ac
ilit
en
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el S
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So
lar
Fo
tovo
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ico
MATRIZ AMBIENTE EXTERNO IT
EMS
Factor Externo Clave Variables Ponderación Clasificación Resultado Ponderado
1
Probabilidad de Aumento de nubosidad y opacidad debido a la mayor contaminación atmosférica en la ciudad, lo que reduciría la eficiencia del sistema Amenazas 0,0556 2 0,1112
2 Riesgo por Obsolescencia Tecnológica Amenazas 0,062 2 0,124
3 Nuevos Impuestos
Amenazas 0,079
1 0,079
4 Incertidumbre en el comportamiento de la moneda local
Amenazas 0,056 1 0,056
5
Riesgo de incorporación de las partidas presupuestarias de la entidad en el proyecto y vigencia para costos de mantenimiento
Amenazas 0,055 1 0,055
6 Puede haber Divergencia entre las administraciones de la entidad
Amenazas 0,043 2 0,086
7
Normatividad Actual de incentivos de uso de energías renovables (LEY 1715/14) Oportunidad 0,06 4 0,24
8
La ley 1715 plantea Beneficios tributarios para quienes implementen el uso de energías renovables, así que representa una oportunidad a futuro cuando el gobierno Nacional expida el Decreto Reglamentario y el proyecto se pueda beneficiar en cuanto a la devolución del IVA de los equipos adquiridos, y la depreciación acelerada.
Oportunidad 0,08 4 0,32
173
9 Mejora de la Imagen de la entidad en el tema Ambiental
Oportunidad 0,096 4 0,384
Eval
uar
:
FE
CH
A:
__
DE
20
15
__
10
Se presenta un Aumento de los proveedores de Sistemas Solares en el país
Oportunidad 0,0894 4 0,3576
11 En el lugar se presentan valores óptimos de radiación Solar Diaria
Oportunidad 0,071 3 0,213
12 Aumento de la conciencia ambiental en la sociedad Oportunidad 0,098 3 0,294
13
Incertidumbre en cuanto a precios en los combustibles fósiles en el futuro Amenazas 0,059 2 0,118
14
Escasez del recurso Hídrico con el consecuente aumento de los precios de energía hidroeléctrica. Oportunidad 0,096 4 0,384
1 2,8218 Nota: Elaboración propia
174
2. Matriz De Evaluación De Ambiente Interno
Esta matriz se elabora utilizando la misma metodología de la MEFE, pero en esta se
evalúan los Factores Internos que podrían afectar el proyecto de manera positiva o negativa,
definiendo así si son debilidades o Fortalezas (Tabla 38) y se caracterizan por ser variables
que se pueden manejar o controlar a nivel administrativo. Los resultados se pueden apreciar
en la Tabla 39.
Tabla 38. Grado de Importancia de la MEFI.
1 = Debilidad importante
2 = Debilidad menor
3 = Fortaleza menor
4 = Fortaleza importante
175
Tabla 39. Matriz de Evaluación del Ambiente Interno (MEFI)
Lo
s f
ac
tore
s In
tern
os
cla
ve
qu
e f
ac
ilit
en
o
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el
Sis
tem
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r F
oto
vo
lta
ico
MATRIZ AMBIENTE INTERNO IT
EMS
Factor Interno Clave Variables Ponderación Clasificación Resultado Ponderado
1 No se cuenta con competencias técnicas para la administración del proyecto Debilidad 0,06 2 0,12
2 No se dispone de planos del edificio y la red eléctrica actualizados Debilidad 0,05 2 0,1
3 No existe un sistema de seguimiento de ahorros energéticos para el proyecto Debilidad 0,05 1 0,05
4
Disminución de emisiones Contaminantes a la Atmósfera por la producción de energía a partir de los paneles solares que no generan emisiones contaminantes. Fortaleza 0,12 4 0,48
5 Rebaja en los costos de Facturación de la energía Fortaleza 0,12 4 0,48
6 Disminución en el consumo de energía eléctrica Fortaleza 0,12 4 0,48
7 Fácil Instalación del Sistema Solar Fotovoltaico en el lugar Fortaleza 0,08 3 0,24
8 El sistema es completamente silencioso Fortaleza 0,08 4 0,32
9 El sistema no requiere de mantenimientos complejos Fortaleza 0,085 4 0,34
Eval
uar
:
FE
CH
A:
__
DE
20
15
__
10 Por la implementación del sistema No se afecta Flora o Fauna Fortaleza 0,08 3 0,24
11 Dificultad para obtener los recursos económicos necesarios para la inversión Debilidad 0,08 1 0,08
12 Recuperación de la Inversión a largo Plazo Debilidad 0,075 2 0,15
1 3,08 Nota: elaboración propia
176
2.1.Interpretación de resultados Matrices MEFE y MEFI
A partir del resultado ponderado obtenido de la Matriz de evaluación de ambiente
Externo MEFE = 2.8, se observa que es un valor superior al nivel mínimo de aceptabilidad
de 2.50, lo que significa que el entorno es favorable para la implementación del proyecto
debido a que predominan las oportunidades sobre las amenazas.
En relación con la Matriz de evaluación de ambiente interno MEFI y el resultado
que arrojó de 3.8, se puede afirmar que se cuenta con unas condiciones internas favorables
para el proyecto, siendo este un valor considerablemente superior al nivel mínimo de
aceptabilidad. De todos modos se deben desarrollar estrategias Ofensivas que potencialicen
las Fortalezas y aprovechen las oportunidades.
3. Matriz DOFA
La Matriz DOFA se construye a partir de la priorización de las Debilidades,
Oportunidades, fortalezas y amenazas, que son variables gobernables y no gobernables que
inciden en el proyecto y que se han determinado a partir de la aplicación de las matrices
MEFE y MEFI anteriormente desarrolladas. En la Tabla 40 se exponen los resultados
obtenidos.
177
Tabla 40. Matriz DOFA
MATRIZ DOFA FORTALEZAS DEBILIDADES
F1. Disminución de emisiones Contaminantes a la Atmósfera por la producción de energía a partir de los paneles solares que no generan emisiones contaminantes.
D1. No existe un sistema de seguimiento de ahorros energéticos para el proyecto
F2. Rebaja en los costos de Facturación de la energía, derivado del funcionamiento del sistema.
D2. Dificultad para obtener los recursos económicos necesarios para la inversión
F3. Disminución en el consumo de energía eléctrica
D3. No se cuenta con competencias técnicas para la administración del proyecto
F4. El sistema es completamente silencioso D4. No se dispone de planos del edificio y la red eléctrica actualizados
F5. El sistema no requiere de mantenimientos complejos
D5. Recuperación de la Inversión a largo Plazo
OPORTUNIDADES AMENAZAS
O1. Normatividad Actual de incentivos de uso de energías renovables (LEY 1715/14)
A1. Nuevos Impuestos
O2. La ley 1715 plantea Beneficios tributarios para quienes implementen el uso de energías renovables, así que representa una oportunidad a futuro cuando el gobierno Nacional expida el Decreto Reglamentario y el proyecto se pueda beneficiar en cuanto a la devolución del IVA de los equipos adquiridos, y la depreciación acelerada.
A2. Incertidumbre en el comportamiento de la moneda local
O3. Mejora de la Imagen de la entidad en el tema Ambiental
A3. Riesgo de incorporación de las partidas presupuestarias de la entidad en el proyecto y vigencia para costos de mantenimiento
O4. Se presenta Aumento de los proveedores de Sistemas Solares en el país
A4. Riesgo por Obsolescencia Tecnológica
O5. Escasez del recurso Hídrico con el consecuente aumento de los precios de energía hidroeléctrica. A5. Incertidumbre en cuanto a precios en los
combustibles fósiles en el futuro O6. En el lugar se presentan valores óptimos de radiación Solar Diaria
Nota: Elaboración propia
178
4. DOFA Cruzada
La DOFA cruzada permite generar estrategias Ofensivas, de Re-Orientación,
Defensivas y de Supervivencia, a partir del cruce de las Debilidades, Fortalezas, Amenazas
y Oportunidades, con el fin de atender a los diferentes escenarios previstos.
El cruce se da de la siguiente forma:
a) FO- Fortalezas~ Oportunidades = (Estrategias ofensivas)
b) FA- Fortalezas~ Amenazas= (Estrategias de reorientación)
c) DO- Debilidades~ Oportunidades= (Estrategias defensivas)
d) DA- Debilidades~ Amenazas= (Estrategias de supervivencia
En la Tabla 41 se exponen las estrategias que han derivado del cruce de dichas
variables para atender a las situaciones que se puedan presentar en el ambiente externo y en
el interno.
179
Tabla 41. Matriz DOFA Cruzada
ESTRATEGIAS OFENSIVAS ESTRATEGIAS REORIENTACION
F1, O1, O2. Hacer los trámites para favorecerse del decreto que reglamente la ley 1715/14 y acceder a los beneficios tributarios.
D2. Apoyarse en las ventajas normativas, los beneficios tributarios y el aumento de la conciencia ambiental para facilitar la obtención de los recursos necesarios para la inversión del proyecto.
F1, F2, F3, F4, O3, O. Realizar Conferencias en las cuáles se expongan los beneficios obtenidos del proyecto con el fin de potenciar la mejora en la imagen de la entidad en el tema ambiental.
D1, D3, D4, O3. Capacitar a un funcionario que realice la administración del proyecto y que lleve un sistema ordenado de la disminución ahorros energéticos
O3, F1. Levar a cabo un seguimiento de la disminución de emisiones contaminantes por la producción de energía a partir de la radiación solar.
D2, D5, O5. Usar el argumento de escasez del recurso hídrico y gradual aumento de costos de generación eléctrica para ratificar la rentabilidad del proyecto a largo plazo.
D3, 06. Contar con asesoramiento técnico y personal idóneo para la instalación y mantenimiento del sistema.
ESTRATEGIAS DEFENSIVAS ESTRATEGIAS SUPERVIVENCIA
A1, A6, F2, Implementación de la tecnología de iluminación LED, para maximizar los beneficios y hacer más rentable el proyecto unido a la disminución en los costos de la facturación energética.
D2, D5, A1, A2, A4, A5. Ahorrar los superávits derivados del proyecto e invertirlos en más mecanismos de ahorro y uso eficiente de la energía, y así lograr un mejoramiento continuo de los resultados.
A2, F5, Potenciar la ventaja que se tiene de que los mantenimientos no son complejos y delegar la función a algún empleado de la entidad que ya esté previamente capacitado para ello, y disminuir los costos para combatir un posible entorno con nuevos impuestos.
D1, A1, A2, A4, A5. Llevar a cabo reuniones periódicas, para analizar el desempeño del sistema y la situación del entorno para la toma de decisiones pertinentes para afrontar los desafíos con antelación a su ocurrencia.
180
A3. Adquirir los insumos necesarios de importación lo antes posible para disminuir el riesgo a una mayor volatilidad devaluativa en la moneda local.
A4, F1, F2, F3. Asegurar la eficiencia del sistema para así respaldar válidamente la vigencia del presupuesto.
A5. Teniendo en cuenta que el caso sea de extrema diferencia referente al costo beneficio con la nueva tecnología, y que ya se haya recuperado el valor total de la inversión, se procurará recuperar el valor de salvamento por la venta de paneles y demás componentes e invertir en la nueva tecnología.
Nota: Elaboración propia
5. Cuadro de Mando Integral
El cuadro de mando Integral se desarrolla con el fin de plantear unos objetivos
estratégicos que sean acordes con las perspectivas que dirigen el proyecto, esto es, los
factores determinantes que inciden en el mismo, y significan su futuro. En este caso las
perspectivas son la Económica, Ambiental y Técnica.
Luego de identificar las perspectivas y proponer los objetivos, se procede a formular
estrategias con sus correspondientes indicadores y metas para así lograr dar cumplimiento a
los mismos. (Ver Tabla 42)
Para finalizar se diagrama el Mapa Estratégico de la Gestión Ambiental (Ver Figura
72) con el fin de mostrar las interrelaciones entre las estrategias manifestadas y las
perspectivas.
181
Tabla 42. Cuadro de Mando Integral
OBJETIVOS ESTRATEGIAS INDICADORES META TÉ
CN
ICO
Garantizar la eficiencia del sistema FV.
Contar con asesoramiento técnico y personal idóneo para la instalación y mantenimiento del sistema.
Porcentaje de Implementación del Sistema
100%
Número de Mantenimientos del Sistema en etapa de funcionamiento (25 Años)
1/Anual
Capacitar a un funcionario que realice la administración del proyecto y que lleve un sistema de seguimiento ordenado de ahorros energéticos
Porcentaje Disminución Consumo energético Mensual en Kwh= 1-(Consumo en KWh de Factura n (Presente)/Consumo en KWh de Factura Mes Anterior)*100
17%-18%/ Mes
AM
BIE
NTA
L
Disminuir las emisiones contaminantes a la atmósfera y demás impactos ambientales derivados del uso de energías térmicas e hidroeléctricas, gracias a la generación del 24% de energía demandada por el edificio que será producida por el sistema solar fotovoltaico.
Levar a cabo un seguimiento de la disminución de emisiones contaminantes por la producción de energía a partir de la radiación solar.
Disminución de Emisiones de Co2= (Consumo energético en KWh Factura Mes anterior - Consumo en KWh Factura Mes Actual) *0,241 Kg Co2/KWh= KgCo2
+/- 1800 KgCo2/ Mes
X= 1 − [𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙 𝐾𝑤ℎ
𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜𝐴𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 𝐾𝑤ℎ ] ∗ 100
X= 𝐾𝑊ℎ𝐴𝑛𝑡. −𝐾𝑊ℎ𝐴𝑐𝑡. =
𝐷𝑖𝑓 𝐾𝑊ℎ ∗ 0,241𝐾𝑔 𝐶𝑜2
𝐾𝑊ℎ=KgCo2
182
Potenciar la mejora en la imagen de la entidad en el tema ambiental, y generar conciencia en cuanto al uso de energías renovables
Divulgar la implementación del proyecto, en los medios como la página web del ministerio, las redes sociales, los folletos y revistas informativas
Número de Publicaciones Por medio. 1 Artículo en Página Web, En redes Sociales, folleto y revista.
1 Publicación por Medio/Primer Año
Realizar Conferencias en las cuáles se expongan los beneficios derivados del proyecto e incluir el proyecto en los informes de gestión y rendición de cuentas de la entidad.
1 Conferencia de socialización del proyecto, previo al inicio de la instalación del SFV; una segunda al finalizar el primer año de funcionamiento del SFV, y otras dos durante los restantes 24 años de vida útil del proyecto.
4 Conferencias/25 Años
ECO
NÓ
MIC
O
Disponer de los recursos económicos necesarios tanto para la inversión inicial como para los mantenimientos anuales durante la vida útil del sistema, que está proyectada para 25 años.
Implementación de la tecnología de iluminación LED, para maximizar los beneficios y hacer más rentable el proyecto unido a la disminución en los costos de la facturación energética.
Porcentaje de sustitución de bombillas ahorradoras y halógenas por LED.
100%/5 Años
Usar el argumento de escasez del recurso hídrico y gradual aumento de costos de generación eléctrica para ratificar la rentabilidad del proyecto a largo plazo.
Realizar Proyección del incremento de precio anual de energía Facturada por la empresa CODENSA S.A. Proyección a 25
Años
Realizar un seguimiento efectivo de los ahorros monetarios en facturación energética para así poder calcular la eficiencia financiera del sistema
Asegurar la eficiencia del sistema para así respaldar válidamente la vigencia del presupuesto.
Valor Factura Anterior-Valor Factura Actual
+/- $2´400.000= /Mes
X=𝑛° 𝐵. 𝐿𝐸𝐷
𝑛°𝐵. 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠*100=% Sustitución
X= $ 𝐹𝑎𝑐𝑡. 𝑀𝑒𝑠𝐴𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 −
$ 𝐹𝑎𝑐𝑡. 𝑀𝑒𝑠 Actual= Ahorro $
183
Figura 72.Mapa estratégico de la gestión ambiental. Elaboración propia.
184
185
Capítulo IV- Análisis Costo Beneficio
En este capítulo se determina por medio de herramientas e indicadores financieros
la viabilidad financiera del proyecto. Para ello se tiene en cuenta el presupuesto necesario
para la Inversión Inicial, los Costos de Mantenimiento durante la vida útil del proyecto, los
ahorros monetarios que se obtendrán de la disminución de la facturación energética, el
valor de salvamento de los equipos, entre otros rubros.
1. Costos del proyecto
1.1. Presupuesto de Inversión Inicial
La Inversión está representada por los equipos, estructura y mano de obra necesaria,
para llevar a cabo la instalación del sistema en el área disponible determinada.
La duración de esta etapa es de 20 a 30 días, se tomó este tiempo como un mes, el
cual será representado en la proyección financiera como año 0.
Las actividades a realizar en términos generales son:
Recepción de los materiales necesarios
Instalación y adecuación de la Estructura Soporte
Instalación de los módulos solares sobre la estructura
Conexión mediante cableado de módulos solares
Conexión de módulos solares a Inversor
Tendido del cableado desde el inversor hasta la Red Eléctrica, y conexión a
medidores de los tres pisos seleccionados.
186
El costo de inversión inicial que se ha calculado es de $316.246.607= (Ver Tabla
43), este valor no tiene concepto de IVA, pues se ha considerado la situación ideal de la
reglamentación y aplicación del incentivo de devolución del IVA, planteado en la ley
1715/2014.
Los precios de cada uno de los conceptos, se han establecido mediante cotizaciones
aleatorias a distintos proveedores nacionales.
Los conceptos de equipos y estructura aquí considerados, por suponerse como
subcontratación, no contemplan valores de importación, instalación y transporte, así como
en la mano de obra no se describen costos por prestaciones sociales, dotación, seguros,
herramientas, y demás requisitos propios del trabajo a realizar, para mayor claridad,
significa que todos estos costos ya están incluidos dentro de la cotización del subcontratista.
187
Tabla 43. Presupuesto de Inversión Inicial.
Nota: Elaboración Propia
1.2. Costos de Operación
En la etapa de operación se determinaron dos costos, Ahorro Aparente e Imagen que
suman $ 4.151.215,03= (Ver Tabla 45).
1.2.1. Ahorro Aparente.
Representa uno de los beneficios del sistema, pues se refiere al precio de
disminución de consumo en la facturación eléctrica, pero en este caso se toma como
Código CONCEPTO CANTIDAD PRECIO UNITARIO PRECIO TOTAL
1 Equipos
1.1 Módulos fotovoltaicos HITRONIC de 240W 243 810.000$ 196.830.000$
1.2 Inversor de conexión a red 3 17.100.000$ 51.300.000$
1.3
Cable de cobre aislado #10 (para conexiones
entre modulos solares y caja de conexión de
grupo) 660 3.453$ 2.278.980$
1.4
Cable de cobre aislado #4 (para conexión al
inversor 180 16.032$ 2.885.760$
1.5
Cable RV-K 0,6/1kV de cobre para
conexiones entre el inversor y la red 900 19.500$ 17.550.000$
1.6 Canaleta para conexión de paneles 242 7.040$ 1.703.680$
1.7 Tablero combiner de fusibles 3 356.789$ 1.070.367$
1.8
Tubería de 2" tipo IMC de combiner a
inversores 60 34.159$ 2.049.540$
1.9 Tablero fotovoltaico 1 3.060.000$ 3.060.000$
1.10 Sistema de puesta a tierra 1 2.133.000$ 2.133.000$
1.11 Medidor de energía eléctrica 3 117.000$ 351.000$
1.12 Canaleta para cable 900 7.040$ 6.336.000$
287.548.327$
2 Estructura de Soporte
2.1
Estructura soporte para módulos
fotovoltaicos con tornillería, canaletas para
cables y montaje incluido 1 35.364.300$ 35.364.300$
35.364.300$
3 Mano de Obra
3.1 Mano de obra (5 personas) 1 45.000.000$ 45.000.000$
45.000.000$
- IVA 16% 51.666.020$
316.246.607$ TOTAL INVERSIÓN
Plan de Inversión
Total Equipos
Total Estructura
Total Mano de Obra
188
negativo para el año 0, debido a que en durante el primer mes no se obtendrá dicho
beneficio porque es el tiempo que se requiere para la instalación del SFV.
1.2.2. Imagen.
Este costo es el presupuesto necesario de la estrategia para dar cumplimiento al
objetivo de “Potenciar la mejora en la imagen de la entidad en el tema ambiental, y generar
conciencia en cuanto al uso de energías renovables” mediante conferencias y publicaciones.
(Ver Tabla 44)
Tabla 44. Presupuesto para Imagen.
PRESUPUESTO DE IMAGEN
Concepto Cantidad Valor Unitario Valor Total
Publicaciones
Artículo 1 $ 200.000,00 $ 200.000,00
Conferencias
Conferencista 4 $ 250.000,00 $ 1.000.000,00
Lugar-Auditorio 1 $ - $ -
Refrigerios 200 $ 1.500,00 $ 300.000,00
Folletos Informativos 200 $ 1.200,00 $ 240.000,00
Diseño Folleto 4 $ 30.000,00 $ 120.000,00
TOTAL $ 1.860.000,00 Nota: Elaboración Propia
Tabla 45. Costos de Operación
Costos de Operación
Código CONCEPTO CANTIDAD PRECIO UNITARIO PRECIO TOTAL
4.1 Ahorro Aparente 1 $ 27.494.580,30 $ 2.291.215,03
4.2 Imagen 1 $ 1.860.000,00 $ 1.860.000,00
TOTAL Costos de Operación $ 4.151.215,03 Nota: Elaboración Propia
189
1.3. Mantenimientos
Son los costos por un (1) mantenimiento anual preventivo necesarios para el
correcto funcionamiento del Sistema durante la vida útil del mismo, este importe representa
el 0,5% de la inversión inicial, según Breyer (2009), a partir de cálculos estimados a nivel
mundial.
La sumatoria de los Mantenimientos es de $39.530.825,85= durante la vida útil del
proyecto.
Tabla 46. Costo Mantenimiento
Nota: Elaboración Propia
1.4. Costos de Cierre y Abandono
Equivalen al valor de recuperación de los equipos utilizados, después de una
depreciación lineal de 25 años, se toma el porcentaje del 10% de salvamento o valor
residual sobre la inversión, por ser un importe de maquinaria y equipo, lo que da como
resultado $ 31.624.660,67= que se obtiene en el año 25.
Tabla 47. Costos de Cierre y Abandono
Costos de Cierre-Abandono
Código CONCEPTO CANTIDAD PRECIO UNITARIO PRECIO TOTAL
6 Valor de salvamento Equipos 1 10% $ 31.624.660,67
TOTAL Costos de Mantenimiento $ 31.624.660,67 Nota: Elaboración Propia
Código CONCEPTO CANTIDAD PRECIO UNITARIO PRECIO TOTAL
5 Mantenimiento Preventivo 25 1.581.233,03$ 39.530.825,84$
39.530.825,84$ TOTAL Costos de Mantenimiento
Costos de Mantenimiento
190
2. Beneficio por Ahorro Aparente energético
Los beneficios anuales por el concepto de la disminución en el precio de la
facturación energética generada por el edificio o Ahorro aparente es del 24%, que
representan una cifra positiva anual de $27’494.580,30=
Tabla 48.Cálculo Ahorro Aparente Anual.
Nota: Elaboración Propia
MES Total Producción Energética KW Valor KW 2015 Beneficios
Enero 7.908 2.362.349,99$
Febrero 7.098 2.120.564,27$
Marzo 7.989 2.386.654,01$
Abril 7.322 2.187.361,11$
Mayo 7.432 2.220.289,12$
Junio 7.606 2.272.033,15$
Julio 8.136 2.430.401,23$
Agosto 8.250 2.464.426,85$
Septiembre 7.920 2.366.113,20$
Octubre 7.648 2.284.577,16$
Noviembre 7.243 2.163.841,09$
Diciembre 7.485 2.235.969,13$
27.494.580,30$
298,7351
Total Anual
AHORRO APARENTE
191
3. Evaluación Financiera a Precios de Mercado
Para realizar la evaluación financiera y calcular los indicadores se tomó una tasa
interna de oportunidad TIO o de descuento del 7% a precios constantes (no incluye
inflación).
3.1. Flujo Neto De Caja y Valor Presente Neto Con Proyecto
Se toman los costos de Inversión, Operación, Mantenimiento como negativos y el
Valor de desecho como positivo, se realiza la proyección a 25 años y así se obtiene el VPN
que es de -$ 332.998.034= (Ver Tabla 49).
3.2. Flujo Neto De Caja y Valor Presente Neto Sin Proyecto
Se consideran los valores del Ahorro Aparente que anteriormente se calcularon
como un costo en el cual se está incurriendo actualmente y tipifican la situación sin
proyecto, se realiza la proyección a 25 años y así se obtiene el VPN que es de
$ -347.904.959= (Ver Tabla 50).
3.3. Flujo De Caja Incremental y Valor Presente Neto Incremental
Es el resultado de confrontar los Flujos de Caja de la situación con proyecto y sin
proyecto, se obtuvo un valor negativo en el año 0 pues en el cuál se realiza la inversión y es
un alto costo y los demás hasta el 25 arrojaron valores positivos debido a que reflejan el
ahorro energético por el cambio tecnológico. (Ver Tabla 51).
El resultado del VPN del Flujo de caja incremental proyectado es de $ 14.906.924=,
positivos, lo que quiere decir que el proyecto a la tasa de oportunidad calculada del 7% es
192
rentable, porque además de recuperar la inversión se obtiene una ganancia equivalente al
valor obtenido. (Ver Tabla 51).
193
Tabla 49. Flujo Neto de Caja y Valor Presente Neto con Proyecto
TIO 7%
FACTOR 0 1 2 3 4 5 6
Inversión ($ 316.246.607)
Operación ($ 4.151.215)
Mantenimiento ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233)
Cierre
FLUJO NETO CAJA ($ 320.397.822) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233)
VPN= ($ 332.998.035)
CO
N P
RO
YEC
TO
AÑOS
7 8 9 10 11 12 13 14
($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233)
($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233)
AÑOS
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233)
($ 31.624.661)
($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) ($ 1.581.233) $ 30.043.428
AÑOS
194
Nota: Elaboración Propia
Tabla 50. Flujo Neto de Caja y Valor Presente Neto Sin Proyecto
FACTOR 0 1 2 3 4 5 6
Ahorro Aparente (18%) (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$
FLUJO NETO CAJA (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$
VPN= (347.904.959)$ SIN
PR
OYE
CTO
AÑOS
7 8 9 10 11 12 13 14
(27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$
(27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$
AÑOS
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
(27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$
(27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$
AÑOS
195
Nota: Elaboración Propia
196
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
25.913.347,27$ 25.913.347,27$ 25.913.347,27$ 25.913.347,27$ 25.913.347,27$ 25.913.347,27$ 25.913.347,27$ 25.913.347,27$ 25.913.347,27$ 25.913.347,27$
0 1 2 3 4 5 6
(292.903.241,40)$ 25.913.347,27$ 25.913.347,27$ 25.913.347,27$ 25.913.347,27$ 25.913.347,27$ 25.913.347,27$
Tabla 51. Flujo de Caja Incremental y Valor Presente Neto Incremental
FLUJO DE CAJA INCREMENTAL FCI= (FNC CP- FNC SP)
Nota: Elaboración Propia
(292.903.241)$ 25.913.347$ 25.913.347$ 25.913.347$ 25.913.347$ 25.913.347$ 25.913.347$
Valor Presente Neto
de Flujo de Caja
Incremental
VPN de FCI
14.906.924$
25.913.347$ 25.913.347$ 25.913.347$ 25.913.347$ 25.913.347$ 25.913.347$ 25.913.347$ 25.913.347$ 57.538.008$
25.913.347$ 25.913.347$ 25.913.347$ 25.913.347$ 25.913.347$ 25.913.347$ 25.913.347$ 25.913.347$ 25.913.347$ 25.913.347$
17 18 19 20 21 22 23 24 25
25.913.347,27$ 25.913.347,27$ 25.913.347,27$ 25.913.347,27$ 25.913.347,27$ 25.913.347,27$ 25.913.347,27$ 25.913.347,27$ 57.538.007,94$
197
198
3.4. Tasa Interna de Retorno
El resultado de la TIR, arrojado por los valores del flujo de Caja Incremental, es de
7,54%, es decir que esta es la tasa de rentabilidad del proyecto, y es 0,54% más que la
esperada (TIO), por lo tanto es favorable para el análisis. (Tabla 52).
Tabla 52. Tasa Interna de Retorno TIR
Tasa Interna de Retorno TIR 7,54% Nota: Elaboración Propia
3.5. Relación Costo Beneficio
El RCB Resulta del cociente de los beneficios en valor presente del proyecto los
costos en valor presente del proyecto, el valor hallado es de 1,044 lo que se interpreta como
que los ingresos netos son mayores a los egresos netos y en consecuencia el proyecto
genera rentabilidad. (Tabla 53).
Tabla 53. Relación Costo Beneficio
Relación Costo Beneficio RBC
1,044
Nota: Elaboración Propia
199
4. Evaluación Económica y Social
La Evaluación Económica y Social según (Murillo, 2005) consiste en determinar la
conveniencia de ejecutar o no un programa o proyecto desde el punto de vista de la sociedad en
su conjunto. En la evaluación económica se analiza el aporte del programa a la economía del país
eliminando sus distorsiones y especificidades. En la evaluación social, se trata de determinar
cómo se benefician los individuos con aspectos de redistribución del ingreso y de equidad social.
Para este tipo de evaluación también se ha utilizado una Tasa de descuento o TIR del 7%,
asimismo también se manejan precios constantes en todo el período de análisis.
4.1. Cálculo del Nuevo Flujo de Caja y Valor Presente Neto Con y Sin Proyecto a precios
económicos o sociales, NVPNES
Para definir el nuevo valor del FNC y el VPN con el ajuste social, se remite a los Factores
de Razón Precio Cuenta RPC para aplicarlos en los rubros correspondientes, en este escenario se
aplican para el costo de Mantenimiento Preventivo Nacional, y la inversión Inicial en términos
internacionales, puesto que los implementos allí valorados son producto de la importación. (Ver
Tabla 54).
Tabla 54. Factores RPC
Nota: Elaboración propia
Factores de Razón Precio Cuenta
FACTOR RPC
Mantenimiento 0,77
Inversión (Equipos Importados) 1,18
200
También se incluyeron otros valores que inciden en el proyecto como el Ahorro en
emisiones de CO2, (Ver Tabla 55) y el Beneficio por Imagen corporativa que hace alusión a la
mejora de la imagen de la entidad en el tema ambiental ante la sociedad, para este concepto se
trasladó el valor del presupuesto necesario para la divulgación y exposición de los beneficios
ambientales, sociales y económicos, a través de publicaciones electrónicas e impresas y
realización de conferencias (Ver Tabla 44) pero la diferencia es que aquí se considera como un
valor positivo.
Tabla 55. Ahorro en emisiones
Nota: Elaboración propia
Con respecto a los Costos Evitados por la implementación del proyecto se incorporó, la
Capacidad de Generación evitada que según la (Unidad de Planeación Minero Energética, 2015)
lo argumenta como que la energía renovable puede evitar o diferir la necesidad de capacidad de
generación adicional, dependiendo del sistema y del grado en el que los aportes de generación de
energía renovable pueden ser considerados confiables. En este sentido, la capacidad de
generación evitada puede ser valorada en 0,01USD/KWh o aún más dependiendo del mercado
(…)
Ahorro en Emisiones
Variable Valor
Factor de Emisión KgCO2/KWh 0,3564
Producción SFV - KWh/Año 92037
Conversión Toneladas CO2 1000
Precio Ton CO2 $ 27.654,00
Total Ahorro-Año $ 907.106,14
201
El otro factor que se tuvo en cuenta fue la Cobertura de Riesgo evitada que como se
expone por la (Unidad de Planeación Minero Energética, 2015) es que los participantes del
mercado generalmente pueden comprar coberturas financieras que absorben el riesgo de
incrementos en los precios de combustibles por encima de cierto nivel, a través del pago de una
prima. Dado que la generación de energías renovables como la eólica, solar o la geotérmica no se
relaciona con los precios de los combustibles fósiles, estas pueden servir como sistemas de
cobertura contra tal riesgo. En otros estudios, este valor ha sido estimado en el orden de
0,01USD/KWh o más. (Ver
Tabla 56).
Tabla 56. Costos evitados
Nota: Elaboración propia
El nuevo valor Presente Neto con Proyecto a precios Sociales dio como resultado un
valor de -$ 303.377.299,83=con una diferencia de $ 29.620.734,84= menos con respecto al VPN
con proyecto a precios de mercado que retomando fue de -$ 332.998.034,67=, aunque se
esperaba que la diferencia fuera mayor, se obtuvo este resultado por la razón principal de que el
valor de inversión inicial al relacionarse con el RPC para equipos importados que es de 1,18
aumentó el concepto de inversión de $316.246.606,68= a $ 373.170.995,88= (Ver Tabla 57)
Costos Evitados
Equivalencia Factor Valor
0,01 Capacidad de Generación $ 2.761.110,00
0,01 Cobertura de Riesgo $ 2.761.110,00
Precio Dólar-2015 $ 3.000,00
Producción SFV KWh/Año 92037
Total Costos Evitados $ 5.522.220,00
202
En cuanto al valor Presente Neto Sin Proyecto el VPN resultado es de-$ 347.904.958,82=
que es el mismo que en la evaluación a precios de mercado, pues el rubro de ahorro aparente no
es afectado por RPC. (Ver Tabla 58)
Tabla 57. Flujo Neto de Caja y Valor Presente Neto con Proyecto a Precios Sociales.
Nota: Elaboración Propia
TIO 7%
FACTOR 0 1 2 3 4 5 6
Inversión 373.170.996$
Operación 4.151.215$
Mantenimiento 1.217.549$ 1.217.549$ 1.217.549$ 1.217.549$ 1.217.549$ 1.217.549$
Cierre
Beneficios Intrínsecos
Ahorro emisiones 907.106$ 907.106$ 907.106$ 907.106$ 907.106$ 907.106$
Beneficio por Imagen
corporativa 1.860.000$
Costos Evitados
Capacidad de Generación 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$
Cobertura de Riesgo 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$
FLUJO NETO CAJA (369.939.991)$ 5.211.777$ 5.211.777$ 5.211.777$ 5.211.777$ 5.211.777$ 5.211.777$
VPN= (303.377.300)$
AÑOS
CO
N P
RO
YEC
TO
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
1.217.549$ 1.217.549$ 1.217.549$ 1.217.549$ 1.217.549$ 1.217.549$ 1.217.549$ 1.217.549$ 1.217.549$ 1.217.549$
907.106$ 907.106$ 907.106$ 907.106$ 907.106$ 907.106$ 907.106$ 907.106$ 907.106$ 907.106$
2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$
2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$
5.211.777$ 5.211.777$ 5.211.777$ 5.211.777$ 5.211.777$ 5.211.777$ 5.211.777$ 5.211.777$ 5.211.777$ 5.211.777$
AÑOS
17 18 19 20 21 22 23 24 25
1.217.549$ 1.217.549$ 1.217.549$ 1.217.549$ 1.217.549$ 1.217.549$ 1.217.549$ 1.217.549$ 1.217.549$
31.624.661$
907.106$ 907.106$ 907.106$ 907.106$ 907.106$ 907.106$ 907.106$ 907.106$ 907.106$
2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$
2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$ 2.761.110$
5.211.777$ 5.211.777$ 5.211.777$ 5.211.777$ 5.211.777$ 5.211.777$ 5.211.777$ 5.211.777$ 36.836.437$
AÑOS
203
Tabla 58. Flujo Neto de Caja y Valor Presente Neto Sin Proyecto a Precios Sociales.
Nota: Elaboración Propia
FACTOR 0 1 2 3 4 5 6
Costo factura (18%) (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$
FLUJO NETO CAJA (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$
VPN= (347.904.959)$
AÑOS
SIN
PR
OYE
CTO
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
(27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$
(27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$
AÑOS
17 18 19 20 21 22 23 24 25
(27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$
(27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$ (27.494.580)$
AÑOS
204
4.2 Flujo De Caja Incremental y Valor Presente Neto Incremental a Precios Sociales
El nuevo Flujo De Caja Incremental da como resultado para el año 0 -$342.445.411=, es
decir -$ 9.542.169= frente al FCI a precios de mercado, esto debido a la razón anteriormente
explicada del RPC aplicado a la inversión en equipos importados. Para los años 1 hasta 25 es de
$32.706.357= esto es $ 6.793.010= más que en la evaluación privada, por los nuevos ingresos
sociales calculados.
El VPNES del flujo de caja incremental es de $ 44.527.659 =, lo que es $ 29.620.735=
más que el privado, por la misma razón de inserción de nuevos rubros sociales a favor del
proyecto. (Ver Tabla 59)
4.3 Tasa Interna de Retorno y RBC
La nueva TIR calculada es de 8,38%, esto significa que en esta evaluación el proyecto es 0,83%
más rentable. (Ver Tabla 60)
La Relación Beneficio- Costo es 1,11 lo que es 0,07 pesos más que en el privado, debido a los
nuevos rubros sociales con proyecto, esto significa que los beneficios son superiores a los sacrificios. El
proyecto es viable porque genera aportes económicos y sociales a la comunidad.
Tabla 60. Tasa Interna de Retorno y RBC a Precios Sociales.
Nota: Elaboración Propia
Tasa Interna de Retorno TIR 8,38%
Relación Costo Beneficio RBC 1,11
205
Tabla 59. Flujo De Caja Incremental y Valor Presente Neto Incremental a Precios Sociales
Nota: Elaboración Propia
FACTOR 0 1 2 3 4 5 6 7
FLUJO DE CAJA
INCREMENTAL FCI= (FNC CP- FNC SP) (342.445.410,60)$ 32.706.357,01$ 32.706.357,01$ 32.706.357,01$ 32.706.357,01$ 32.706.357,01$ 32.706.357,01$ 32.706.357,01$
Valor Presente Neto de
Flujo de Caja
Incremental
VPN de FCI
($ 84.064.635,62)
AÑOS
FLUJO DE CAJA
INCREMENTAL FCI= (FNC CP- FNC SP) (342.445.411)$ 32.706.357$ 32.706.357$ 32.706.357$ 32.706.357$ 32.706.357$ 32.706.357$ 32.706.357$
8 9 10 11 12 13 14 15 16
32.706.357,01$ 32.706.357,01$ 32.706.357,01$ 32.706.357,01$ 32.706.357,01$ 32.706.357,01$ 32.706.357,01$ 32.706.357,01$ 32.706.357,01$
AÑOS
32.706.357$ 32.706.357$ 32.706.357$ 32.706.357$ 32.706.357$ 32.706.357$ 32.706.357$ 32.706.357$ 32.706.357$
17 18 19 20 21 22 23 24 25
32.706.357,01$ 32.706.357,01$ 32.706.357,01$ 32.706.357,01$ 32.706.357,01$ 32.706.357,01$ 32.706.357,01$ 32.706.357,01$ 64.331.017,68$
AÑOS
32.706.357$ 32.706.357$ 32.706.357$ 32.706.357$ 32.706.357$ 32.706.357$ 32.706.357$ 32.706.357$ 64.331.018$
Valor Presente
Neto de Flujo de
Caja Incremental
VPN de FCI
44.527.659$
206
5. Plazo de Recuperación- Pay-back
El análisis del Pay-back muestra cifras positivas a partir del año 11, esto quiere decir
que este será el tiempo que el proyecto se tome para recuperar el desembolso inicial
necesario para la instalación del SFV, respecto a los ingresos por ahorro aparente de la
facturación energética calculados.
Tabla 62. Plazo de Recuperación- Pay-back
Nota: Elaboración Propia
n A FCL PR
0 316.246.606,68$ 316.246.606,68$
1 27.494.580,30$ (288.752.026,38)$
2 27.494.580,30$ (261.257.446,07)$
3 27.494.580,30$ (233.762.865,77)$
4 27.494.580,30$ (206.268.285,47)$
5 27.494.580,30$ (178.773.705,17)$
6 27.494.580,30$ (151.279.124,86)$
7 27.494.580,30$ (123.784.544,56)$
8 27.494.580,30$ (96.289.964,26)$
9 27.494.580,30$ (68.795.383,95)$
10 27.494.580,30$ (41.300.803,65)$
11 27.494.580,30$ (13.806.223,35)$
12 27.494.580,30$ 13.688.356,96$
13 27.494.580,30$ 41.182.937,26$
14 27.494.580,30$ 68.677.517,56$
15 27.494.580,30$ 96.172.097,86$
16 27.494.580,30$ 123.666.678,17$
17 27.494.580,30$ 151.161.258,47$
18 27.494.580,30$ 178.655.838,77$
19 27.494.580,30$ 206.150.419,08$
20 27.494.580,30$ 233.644.999,38$
21 27.494.580,30$ 261.139.579,68$
22 27.494.580,30$ 288.634.159,99$
23 27.494.580,30$ 316.128.740,29$
24 27.494.580,30$ 343.623.320,59$
25 27.494.580,30$ 371.117.900,89$
PAY-BACK
207
Conclusiones
Los factores que determinan la conveniencia del proyecto son: en la parte técnica las
condiciones meteorológicas, la relación oferta-demanda del edificio, el espacio disponible y
el presupuesto; en el área ambiental los impactos positivos son mayores a los negativos y
éstos no son significativos y con la aplicación de medidas son imperceptibles; y
financieramente los beneficios sociales y económicos derivados del proyecto y los costos son
menores a los ingresos, es decir, que el proyecto es viable.
El edificio del Ministerio de Ambiente y Desarrollo sostenible cumple con los requisitos
básicos para implementar un sistema solar fotovoltaico, cuenta con una terraza amplia, en
total 395 m2, esta no se ve afectada por sombras que afecten la eficiencia del sistema, tiene
un brillo solar de 5 horas/día el cual es suficiente para que el sistema funcione correctamente
y su promedio anual de radiación solar es de 4,81 kWh/m2/d que es un promedio alto debido
a las características meteorológicas de Bogotá.
El mayor consumo energético del Ministerio son las luminarias que representan el 70% del
total del consumo, en contraste con un 29% que consumen los equipos de cómputo y un 1%
que corresponde a otros equipos del edificio, este valor representa un gran consumo que
podría ser disminuido con diferentes alternativas.
El Ministerio consume un total de 31.971 kWh/mes y de acuerdo con el análisis realizado, se
necesitan 923 paneles para abastecer la demanda energética total del edificio.
Según la matriz de posición competitiva, los paneles óptimos para realizar el sistema solar
fotovoltaico son los paneles marca HITRONIC, de los cuales, de acuerdo a los cálculos
208
realizados, se instalarán 243 paneles que producirán en promedio 253 kWh/día y anualmente
92037 kWh/año.
De acuerdo a los datos analizados anteriormente, el sistema satisfará el 24% del total del
consumo energético, lo que representa un ahorro mensual de $2.291.293 y un ahorro anual de
$27.495.600 millones de pesos.
Según la matriz de evaluación técnica el proyecto el viable, salvo por cuatro ítems que son
medianamente viables, los cuales son: las modificaciones al edificio, el mantenimiento, la
obsolescencia tecnológica y la garantía por fabricación, esto es debido a que todos los ítems
son cambios a largo plazo y a que la tecnología fotovoltaica es mejorada constantemente
porque es una tecnología emergente.
De acuerdo al estudio ambiental, el proyecto trae beneficios ambientales puesto que el origen
de la energía consumida actualmente por el Ministerio (Hidroeléctrica y térmica) genera
grandes impactos que con la implementación de éste se ven disminuidos, lo que significa una
mejora ambiental generalizada.
Según la matriz Battelle-Columbus, los únicos impactos negativos del proyecto son
arquitectura y alteración del paisaje, debido al impacto sobre el edificio y el paisaje; y a las
oportunidades de empleo, que en contraste con las otras energías no hay una alta demanda de
mano de obra para la construcción y operación del sistema solar fotovoltaico.
El impacto positivo más relevante es el de dióxido de carbono, debido a que el sistema solar
fotovoltaico no genera emisiones de CO2 durante su vida útil de operación, lo que representa
una ventaja comparada con las centrales hidroeléctricas y térmicas.
Los factores críticos de éxito se han enmarcado en tres perspectivas, La técnica, la Ambiental
y la económica, y para cada uno de ellos se generó estrategias, metas e indicadores que deben
209
aplicarse y evaluarse periódicamente para así asegurar el éxito de la administración ambiental
del proyecto.
Aplicando las estrategias formuladas, el proyecto representará una mejora en la imagen en el
tema ambiental para la entidad, haciéndola ser reconocida por su promoción en la eficiencia
energética y las energías renovables, lo que es un asunto de especial importancia a nivel
nacional e internacional como medida para hacer frente al calentamiento global.
Uno de los grandes retos a los que se enfrenta el proyecto es el logro de la financiación
económica, debido a que se requiere un gran importe en inversión.
De acuerdo a la evaluación financiera, el plazo de recuperación de la inversión es de 11 años,
esto significa que a partir del año 12 el Ministerio podrá a obtener ingresos libres por
concepto de la energía ahorrada con la implementación del proyecto.
La tasa interna rentabilidad del proyecto a precios de mercado es de 7,54% y de 8,38% a
precios económicos o sociales.
La implementación de un sistema solar fotovoltaico en el edificio del Ministerio de Ambiente
y Desarrollo Sostenible ubicado en Bogotá D.C., es conveniente.
Esto quiere decir que financieramente el proyecto es viable por tener una tasa de rentabilidad
superior a la esperada que se tomó del 7%. Además se debe considerar y dar importancia a
los beneficios ambientales, sociales y otros provechos como el de la buena imagen, que no
son valorados económicamente.
210
Recomendaciones
Se recomienda realizar un cambio de todas las bombillas del edificio por bombillos tipo led,
que además de no contener materiales contaminantes como los bombillos ahorradores, duran
aproximadamente 40.000 horas, son 50% más eficientes que los ahorradores y consumen
menor energía. Se realizó el cálculo del porcentaje de abastecimiento del sistema solar
fotovoltaico con el escenario de que la iluminación se cambiaran por led, y el resultado que
se obtuvo es que se pasaría de tener un cubrimiento del 24% a un cubrimiento del 33%, lo
que representa un ahorro de $ 1.869.185 mensuales más.
Se recomienda instalar sensores de movimiento de acuerdo al área de cada piso, para que no
se consuma energía en los tiempos en donde no hay funcionarios y las luces aun así se
encuentren encendidas, con este sistema se evitará el desperdicio energético, pues las luces se
apagan cuando no detecta movimiento y así el consumo de energía disminuye.
Se recomienda realizar campañas de sensibilización y concienciación a los funcionarios del
Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible sobre el uso eficiente de energía y buenas
prácticas operativas, para que las luces y los equipos se mantengan apagados durante su no
uso.
Se recomienda realizar el plano eléctrico del edificio para tener una visión clara de los
circuitos del edificio y poder así realizar un estudio más detallado y exacto sobre pérdidas de
energía y posibles reducciones de consumo.
211
Glosario
1. Amperio (A)2:
Unidad de medida de la corriente eléctrica en el sistema internacional. Equivale al paso
de 6,3x1018 electrones por segundo en alguna región, zona o punto de un sistema. También se lo
puede definir como la cantidad de corriente eléctrica que atraviesa a un elemento cuya resistencia
eléctrica sea de 1 Ω (ohmio) y que esté sometido a una diferencia de potencial de 1 V (voltio).
2. Análisis costo-beneficio3:
Es una herramienta analítica que pone en una balanza los costos y beneficios de un
proyecto.
3. Autogeneración4:
Aquella actividad realizada por personas naturales o jurídicas que producen energía
principalmente, para atender sus propias necesidades.
4. Batería5:
Dispositivo que convierte directamente la energía química de sus componentes activos en
energía eléctrica, mediante reacción electroquímica que involucra el traspaso de electrones desde
un material a otro, a través de un circuito eléctrico.
2 UPME. (2003). Formulación de un programa básico de normalización para aplicaciones de energías alternativas y difusión. Documento ANC-0603-12-01. Guía de especificaciones para la energización rural dispersa en Colombia. Versión 1. Pp, 8. 3 Fedesarrollo. (2013). Análisis costo beneficio de energías renovables no convencionales en Colombia. WWF. Pp, 29. 4 República de Colombia. Ley 1715 del 13 de mayo del 2014 5 UPME. (2003). Formulación de un programa básico de normalización para aplicaciones de energías alternativas y difusión. Documento ANC-0603-12-01. Guía de especificaciones para la energización rural dispersa en Colombia. Versión 1. Pp, 8.
212
5. Campo fotovoltaico6:
Se indica con este término al módulo o conjunto de módulos fotovoltaicos de una
instalación de generación de electricidad con energía solar fotovoltaica.
6. Celda fotovoltaica7:
Dispositivo compuesto de varios elementos semiconductores que convierte directamente
la irradiancia solar en energía eléctrica. Se le denomina también “celda solar”.
7. Cogeneración8:
Producción combinada de energía eléctrica y energía térmica que hace parte integrante de
una actividad productiva.
8. Corriente9:
Se refiere al flujo de electrones a través de un conductor y su unidad es el Ampere (A).
También se expresa en miliamperes (mA) o milésimos de amper.
6 UPME. (2003). Formulación de un programa básico de normalización para aplicaciones de energías alternativas y difusión. Documento ANC-0603-12-01. Guía de especificaciones para la energización rural dispersa en Colombia. Versión 1. Pp, 9. 7 UPME. (2003). Formulación de un programa básico de normalización para aplicaciones de energías alternativas y difusión. Documento ANC-0603-12-01. Guía de especificaciones para la energización rural dispersa en Colombia. Versión 1. Pp, 9. 8 República de Colombia. Ley 1715 del 13 de mayo del 2014 9SYSCOM. Glosario de términos eléctricos. Recuperado de: http://www.syscom.com.mx/catalogos_energia_glosario.htm
213
9. Corriente Alterna10:
Es una corriente cuya polaridad cambia periódicamente con respecto a su neutro. En un
semiciclo es positivo y en otro semiciclo es negativo con respecto al neutro. Es la misma que
recibimos de la compañía eléctrica a través de cables.
10. Corriente Directa11:
Corriente que fluye en una sola dirección (o el de las baterías), existe un positivo (+) y un
negativo (-). Es la misma que recibimos procedente de una batería o acumulador o de un módulo
solar.
11. Eficiencia energética12:
Es la relación entre energía aprovechada y la total utilizada en cualquier proceso de la
cadena energética, que busca ser maximizada a través de buenas prácticas de reconversión
tecnológica o sustitución de combustibles.
12. Generación distribuida (GD)13:
Es la producción de energía eléctrica, cerca de los centros de consumo, conectada a un
sistema de distribución local.
10 SYSCOM. Glosario de términos eléctricos. Recuperado de: http://www.syscom.com.mx/catalogos_energia_glosario.htm 11 SYSCOM. Glosario de términos eléctricos. Recuperado de: http://www.syscom.com.mx/catalogos_energia_glosario.htm 12 República de Colombia. Ley 1715 del 13 de mayo del 2014 13 República de Colombia. Ley 1715 del 13 de mayo del 2014.
214
13. Kilovatio14:
Es una medida de potencia eléctrica equivalente a 1000 Vatios o el consumo de energía
de mil joules por segundo.
14. Kilovatios hora15:
Es una medida de energía que equivale a 1,000 vatios consumidos en un periodo de una
hora. Normalmente las utilidades nos cobran en base a kilovatios hora consumidos en un mes.
15. LCOE16:
El costo nivelado de energía, es un indicador que permite comparar los costos unitarios
de diferentes tecnologías de producción de energía a lo largo de la vida del proyecto.
16. Potencia
Describe la relación de energía por unidad de tiempo, medido en W, por ejemplo, 1 watt
= 1 joule/seg., pero también es el resultado de multiplicar el voltaje por la corriente (Volts X
Amperes).
17. Potencia nominal del generador:
Suma de las potencias máximas de los módulos fotovoltaicos en condiciones estándar de
medida.
14 Máximo solar industries. Diccionarios de términos fotovoltaicos. Recuperado de: http://www.maximosolar.com/es/aprende/107-diccionario-de-terminos-fotovoltaicos 15 Máximo solar industries. Diccionarios de términos fotovoltaicos. Recuperado de: http://www.maximosolar.com/es/aprende/107-diccionario-de-terminos-fotovoltaicos 16 Fedesarrollo. (2013). Análisis costo beneficio de energías renovables no convencionales en Colombia. WWF. Pp, 30.
215
18. Radiación solar17:
Es la energía emitida por el sol, que se propaga en todas las direcciones a través del
espacio mediante ondas electromagnéticas. Esta energía es el motor que determina la dinámica
de los procesos atmosféricos y el clima.
19. Sistema fotovoltaico18:
Instalación de módulos fotovoltaicos que tiene asociados otros componentes, proyectada
para generar potencia eléctrica a partir de la energía de la radiación solar.
20. Watt19:
Unidad fundamental de medición de potencia. 1 watt = 1 joule/seg, o también 1 watt = 1
volt x 1 ampere.
21. Watt pico20:
Máxima potencia que un dispositivo produce o consume durante su arranque.
17 Sistema de Información Ambiental en Colombia SIAC. Radiación solar. Recuperado de: https://www.siac.gov.co/contenido/contenido.aspx?catID=660&conID=723 18 UPME. (2003). Formulación de un programa básico de normalización para aplicaciones de energías alternativas y difusión. Documento ANC-0603-12-01. Guía de especificaciones para la energización rural dispersa en Colombia. Versión 1. Pp, 14. 19 SYSCOM. Glosario de términos eléctricos. Recuperado de: http://www.syscom.com.mx/catalogos_energia_glosario.htm 20 SYSCOM. Glosario de términos eléctricos. Recuperado de: http://www.syscom.com.mx/catalogos_energia_glosario.htm
216
Bibliografía
ADR infor. (13 de 08 de 2015). adrFormación. Obtenido de Curso de Energía Solar Fotovoltaica:
http://www.adrformacion.com/cursos/solarfoto/leccion1/tutorial4.html
Alcaldía Mayor de Bogotá. (12 de Marzo de 2012). Obtenido de Bogota.gov.co:
http://www.bogota.gov.co/politicas-de-privacidad-y-terminos-de-uso
Aristizabal, S., & Arbelaez, S. (2013). Configuración de la cadena de suministro para la comercialización
de sistemas de energía fotovoltaica en Colombia. (tesis de pregrado). Envigado: Escuela de
Ingeniería de Antioquia.
Asociación de Empresas de Energía Renovables. (2009). Inicio:APPA Solar Fotovoltaica:¿Qué es la
Energía Solar Fotovoltaica?: APPA. Obtenido de Sitio web de APPA:
http://www.appa.es/09fotovoltaica/09que_es.php
Ballesteros, C. O. (2012). Análisis comparativo de inversores fotovoltaicos de conexión a red igual o
superior a 100 kW. Leganés: Escuela Politécnica Superior de la Universidad Carlos III de.
Calefacción Solar. (17 de Agosto de 2015). Beneficios de un medidor bidireccional: Beneficios de un
medidor bidireccional. Obtenido de Calefacción Solar y Energías Renovables: http://calefaccion-
solar.com/beneficios-de-un-medidor-bidireccional.html
CEMAER. (10 de Agosto de 2015). CEMAER. Obtenido de Centro de Estudios en Medio Ambiente y
Energías Renovables.: http://www.cemaer.org/tipos-de-sistemas-de-energia-solar-fotovoltaica/
Científicos, T. (04 de Julio de 2005). Textos Científicos.com. Obtenido de Celdas Solares:
http://www.textoscientificos.com/energia/celulas
Conesa, V. (2010). Guía metodológica para la evaluación del impacto ambiental. Madrid: Ediciones
Mundi-prensa.
Consorcio energético Corpoema. (2010). Formulación de un plan de desarrollo para las fuentes no
convencionales de energía en Colombia. Bogotá: UPME.
Faircompanies. (03 de Otubre de 2015). home:news. Obtenido de Faircompanies.com:
http://faircompanies.com/news/view/friburgo-brisgovia-capital-alemana-la-ecologia/
Fundación de la energía de la comunidad de Madrid. (2013). Energías Renovables para Todos. Energías
Renovables, 5-6.
Gormaz, I. (2007). Técnicas y procesos en las instalaciones singulares en los edificios. Madrid: Paraninfo.
GREENPEACE. (2003). GUIA SOLAR: Cómo disponer de energía solar fotovoltaica conectada a la red
eléctrica. Madrid: GREENPEACE.
217
ICONTEC. (1998). Código Eléctrico Colombiano-NTC-2050. Bogotá DC.
MADS. (3 de 05 de 2015). Ministerio de ambiente y Desarrollo Sostenible. Obtenido de Objetivos y
funciones.
Ministerio de relaciones exteriores. (2011). Colombia: un país con diversidad energética. Bogotá.
Murillo, R. C. (2005). Manual Metodológico General Para La Identificación, Preparación y Evaluación De
Programas o Proyectos Madre . Bogotá DC.: Departamento Nacional de Planeación- DNP.
NASA. (09 de Agosto de 2015). Atmosfheric Science Data Center. Obtenido de NASA Surface
meteorology and Solar Energy: RETScreen Data: https://eosweb.larc.nasa.gov/cgi-
bin/sse/retscreen.cgi?email=rets%40nrcan.gc.ca&step=1&lat=4.625453&lon=-
74.066960&submit=Submit
PAMPAGRASS. (2010). Guía para el desarrollo de proyectos de energía renovable en Guatemala.
Tegucigalpa: Banco Centroamericano de Integración Económica.
Perpiñán, O. (20 de Abril de 2015). Energía Solar Fotovoltaica. Obtenido de
http://www.researchgate.net/publication/249012821_Energa_Solar_Fotovoltaica
PNUD. (2012). Auditoría Energética en las Instalaciones del Ministerio de Ambiente y Desarrollo
Sostenible. Bogotá DC.
Ponce, V. (15 de 10 de 2015). Sistema de evaluación ambiental de Battelle para la planificación de los
recursos hídricos. Obtenido de http://ponce.sdsu.edu/el_sea_de_battelle.html
Pontificia Universidad Católica de Chile. (03 de Octubre de 2015). Mercados Eléctricos. Obtenido de
Evolución de Costos ERNC: http://web.ing.puc.cl/power/alumno12/costosernc/C._Foto.html
Republica de Colombia. (2014). Ley 1715. Colombia.
Rodríguez Murcia, H. (22 de Abril de 2015). Desarrollo de la energía solar en Colombia y sus
perspectivas. Revista de Ingeniería, 23-28. Obtenido de Desarrollo de la energía solar en
Colombia y sus perspectivas:
http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0121-49932008000200012&lng=
Rojas, F. (2014). Matrices: DOFA, MEFE, MPC, MEFI. Pamplona: Universidad de Pamplona.
Sapag, N. (2008). Preparacion y evaluacion de proyectos. Bogotá D.C.: McGraw Hill.
Sardinero, I. B. (2010). Proyecto de Fin de Carrera: "Instalación solar fotovoltaica conectada a red sobre
la azotea de una nave industrial.". Madrid: UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID ESCUELA
POLITÉCNICA SUPERIOR.
Sinnexus. (15 de 10 de 2015). Cuadro de mando integral. Obtenido de Sinnexus:
http://www.sinnexus.com/business_intelligence/cuadro_mando_integral.aspx
218
Solano Peralta, M. (2015). Estado actual de la energía solar fotovoltaica en Latinoamérica y el Caribe.
Quito: OLADE.
solutions, L. (15 de 10 de 2015). Cuadro de mando integral: Todo lo que debes saber. Obtenido de
Lantares: http://www.lantares.com/blog/bid/331346/Cuadro-de-Mando-Integral-Todo-lo-que-
Debes-Saber
Universidad Distrital Francisco José de Caldas. (27 de Agosto de 2015). Obtenido de Universidad Distrital
Francisco José de Caldas Web Site:
https://www.udistrital.edu.co/universidad/colombia/bogota/caracteristicas/
UPME. (2014). Boletín estadístico 2000-2013. Bogotá: UPME.
USAID. (2011). Energías Renovables: Impulso político y tecnológico para un México sustentable. México
D.F.: Ecde, bussines by desing.
Viñas, L. P. (22 de Agosto de 2015). Dimensionado de Sistemas Fotovoltaicos. Barcelona, Catalunya,
España.
219
ANEXOS
220
Anexo 1- Factura CODENSA Marzo/2015
221
Anexo 2- Factura CODENSA Mayo/2015
222
Anexo 3- Acta No. 001 de 2015
223
224
225
226
FECHA HORA
ÁREA (m2)
La Estructura de la terraza es básicamente de concreto, y los muros
perimetrales hechos con ladrillo y cubierta de cemento.
ELEMENTOS QUE PUEDAN AFECTAR LA ESTRUCTURA DEL PROYECTO
En la terraza se encuentra una estación de medición de calidad de aire, un
muro de separación, elementos de calefacción y los motores de los
ascensores
495,9792 M2
10,32 M 48,06 M
MEDIDAS
LARGO ANCHO
MATERIAL DE LA TERRAZA
FORMATO VISITA 1-RECONOCIMIENTO TERRAZA DEL MINISTERIO DE
AMBIENTE Y DESARROLLO SOSTENIBLE
10/07/2015 14:20
PLANO DE LA TERRAZA
Anexo 4- Lista de Chequeo Visita No. 1
227
13 de Julio de 2015 13:20-14:40
CONSUMO MES Marzo 20870650 PRECIO DEL KWh 298,7237 CONSUMO kWh 70000
CONSUMO MES Mayo 20329780 PRECIO DEL KWh 298,7351 CONSUMO kWh 68000
EMPRESA DISTRIBUIDORA DE ENERGIA
FORMATO VISITA 2-REVISIÓN FACTURAS DE ENERGÍA
CODENSA S.A. ESP.
CONSUMO ULTIMOS 6 MESES (kWh) 70549
Anexo 5- Lista de Chequeo Visita No. 2
228
Anexo 6- Lista de Chequeo Visita No. 3
FORMATO VISITA 3-CONTEO DE LUMINARIAS
Nº DE CONTADORES DE ENERGIA
(Información suministrada por el Ingeniero Germán Manrique-Aux. Oficina administrativa)
PISO -2
TIPOS DE LUMINARIAS ACTUALES MARCA POTENCIA CANTIDAD
SYLVANIA 4X17 17 W 32
SYLVANIA 2X32 32 W 28
SYLVANIA 2X96 96 W 28
SYLVANIA 2X48 48 W 46
EQUIPOS ELECTRICOS CANTIDAD POTENCIA
CPU 2 130
Monitores 2 80
Impresora Samsung Multiexpress 655n 2 99
Impresora HP laser jet 3390 1 86
Horno microondas 1 105
Bomba de agua potable Ed. Anexo 2 132
Bomba de agua potable Ed. Principal 2 132
PISO -1
TIPOS DE LUMINARIAS ACTUALES MARCA POTENCIA CANTIDAD
SYLVANIA 4X17 17 W 276
SYLVANIA 2X32 32W 10
EQUIPOS ELECTRICOS CANTIDAD POTENCIA
CPU's 50 130
Monitores 50 80
Impresora HP laser jet P4015tn 2 100
Impresora Samsung Multiexpress 655n 3 99
Impresora Kyocera FS-1520 2 70
Impresora Kyocera Km2810 1 70
Fax Panasonic Kx-F750 1 50
PISO 1
TIPOS DE LUMINARIAS ACTUALES MARCA POTENCIA CANTIDAD
SYLVANIA 4X17 17W 140
SYLVANIA 4X17 17W 188
SYLVANIA 2X32 32W 8
PHILIPS BALA 20 W 34
SYLVANIA 4X17 17W 4
229
SYLVANIA 2X32 32W 32
LED 18 W 1
ALOJENO 50W 1
EQUIPOS ELECTRICOS CANTIDAD POTENCIA
CPU's 154 130
Monitores 154 80
Televisor 2 150
PISO 2
TIPOS DE LUMINARIAS ACTUALES MARCA POTENCIA CANTIDAD
SYLVANIA 4X17 17W 340
PHILIPS BALA 20W 5
LED 64
EQUIPOS ELECTRICOS CANTIDAD POTENCIA
CPU's 53 130
Monitores 53 80
Impresora Samsung Multiexpress 655n 2 99
Impresora HP laser jet 3390 1 86
Impresora dell laser Mfp 1 55
Impresora HP laser jet plus c2037a 1 86
Impresora laser 1600 N 1 80
PISO 3
TIPOS DE LUMINARIAS ACTUALES MARCA POTENCIA CANTIDAD
SYLVANIA 4X17 17W 408
SYLVANIA 2X32 32W 1
PHILIPS BALA 20W 10
SYLVANIA 2X48 48W
LUMINIA LED 18W 11
GU 5 9
EQUIPOS ELECTRICOS CANTIDAD POTENCIA
CPU's 178 130
Monitores 178 80
Impresora Samsung Multiexpress 655n 3 99
Fax Panasonic Kx-F750 1 70
Scaner HP Scanjet 8390 1 140
Televisor Sony Bravia 42" 1 150
PISO 4
TIPOS DE LUMINARIAS ACTUALES MARCA POTENCIA CANTIDAD
SYLVANIA 4X17 17W 384
SYLVANIA 2X32 32W 14
PHILIPS BALA 20W 127
230
LED 18W 2
EQUIPOS ELECTRICOS CANTIDAD POTENCIA
CPU's 63 130
Monitores 63 80
Impresora HP Laser Jet P4015tn 1 100
Impresora Samsung miltiexpress 655n 1 99
Fax Panasonic Kx-F700 1 60
Televisor Sony Bravia 42" 1 150
Televisor Sony Bravia kx21540/8 1 170
PISO 5
TIPOS DE LUMINARIAS ACTUALES MARCA POTENCIA CANTIDAD
SYLVANIA 4X17 17W 344
SYLVANIA 2X32 32W 4
PHILIPS BALA 20W 42
EQUIPOS ELECTRICOS CANTIDAD POTENCIA
CPU's 76 130
Monitores 76 80
Televisor 2 160
Ascensores 2 429
OTRAS ÁERAS
TIPOS DE LUMINARIAS ACTUALES MARCA POTENCIA CANTIDAD
Comunicaciones
SYLVANIA 4X17 17W 196
SYLVANIA 2X32 32W 4
SYLVANIA 1x32 20W 4
Atención al Ciudadano
SYLVANIA 4X17 17W 40
PHILIPS BALA 20W 30
Auditorio
SYLVANIA 4X17 17W 152
SYLVANIA 2X32 32W 4
PHILIPS BALA 20W 52
231
(Información suministrada por el Ing. Germán Manrique-Aux. Ofic.
administrativa)
CARACTERÍSTICAS
La energía que es suministrada por la empresa del servicio CODENSA S.A.
ESP. llega a la subestación eléctrica ubicada en el sótano -2, el cuál
consta de tres transformadores monofásicos que realizan el cambio de
nivel de tensión de 11,4 kV a 220 V, éstos a su vez distribuyen la energía
a todo el edificio en los tableros eléctricos ubicados en cada piso.
Además se cuenta con tres plantas eléctricas de respaldo, que funcionan
con Diesel, son automáticas y suministran la energía cuando el
abastecimiento de la red pública falla.
Como se mencionó anteriormente existen tres transformadores de
energía o plantas eléctricas, la cual consta de 5 transferencias y dos UPS,
que mantienen el flujo de energía en el edificio. A continuación se
muestra el diagrama de distribución de Tableros que elaboró el
Ingeniero Germán Manrique.
N° DE SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
FORMATO VISITA 4-REVISIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO
1
3
CARACTERÍSTICAS
N° DE PLANTAS ELÉCTRICAS
Anexo 7- Lista de Chequeo Visita No. 4
232
Anexo 8- Formato Control del Visitas
233
Anexo 9- Registro fotográfico
Caracterización y medición de la terraza del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible
234
235
236
Terraza adyacente del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible.
Oficinas del Sótano -1 del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible.
237