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Micro y pequeña cogeneración y trigeneración (MPCyT)

Ejemplo de Buenas Prácticas y recomendaciones para

México

Dr. Daniel Hesse

Agencia de Energía de Berlín COGENERA, Ciudad de México, 15 de abril de 2013

Contenido

Agencia de Energía de Berlín (BEA)

Estudio de caracterización de la situación en México

Buenas Prácticas a nivel internacional

o Reino Unido

o Alemania

o España

o California

Recomendaciones para México

La Agencia de Energía de Berlín, combina experiencia en CHP a través de

Consulting + Contracting

Servicios de Energía

Consultoría: Asesoría integral sobre uso eficiente de la energía, para clientes del sector industrial, comercial., viviendas y sector público.

Transferencia de Know-how a nivel internacional: Transferencia de modelos exitosos de uso eficiente de energía y desarrollo de las energías renovables en mercados emergentes.

Implementación: Servicios de Planeación, financiamiento, construcción, y operación de sistemas de cogeneración, estaciones de calefacción, sistemas de emergencia, refrigeración, aire comprimido, energía solar e iluminación.

Datos Generales

Trabajos realizado en alrededor de 90 sitios en el entorno de Berlín.

57 unidades de cogeneración (incl. 5 micro-cogeneración), generación de electricidad anual aprox.

12,000 MWh

Suministro de energía eléctrica directa a aprox. 2,500 hogares en Berlín

Reducción de emisiones por más de 5,000 t CO2 por año.

Contenido




o Reino Unido

o Alemania

o España

o California


Recolectar datos básicos con respecto a aplicaciones

de MPCyT en México

Realizar una proyección para establecer un potencial

para Proyectos de MPCyT en México

Brindar una visión general del marco político y

comercial para MPCyT en mercados destacados

Identificar recomendaciones para estimular el

mercado de la MPCyT en México

Ante la falta de información de mercado con respecto a MPCyT, GIZ solicitó la

realización de un estudio que contempló la siguiente estructura:

GARANI

BEA

Micro, pequeña, mediana escala …..

Título de la presentación 03/05/2013

Micro, pequeña, mediana escala …..

La cogeneración ha tenido una importante presencia en México con aplicaciones

orientadas principalmente al sector industrial y capacidades mayores a los 5 MW.

Para resolver el inconveniente de escasa información relativa a aplicaciones de

MPCyT, se ejecutó una encuesta dirigida a los principales actores del mercado

como son proveedores de equipos, desarrolladores, usuarios y autoridades de

regulación.

Los principales hallazgos de dicho trabajo son:

Los principales motivos que generan interés en este tipo de proyectos son los

altos precios de la electricidad (especialmente para el sector comercial) y los

precios comparativamente bajos de los combustibles.

A diferencia de lo que se reporta en otros países, la seguridad de suministro no

es mencionada como factor determinante.

Estado actual de la MPCyT en México


La presente regulación sobre la materia es favorable para el desarrollo de este

tipo de proyectos.

Las opiniones relevadas coinciden en reconocer al sector de hospitales, hotelero

y centros comerciales y PyMI como los de mayor potencial.

La necesidad de mejorar los actuales procesos que se deben seguir para lograr

la interconexión a la red de la generación distribuida, ha sido reiteradamente

remarcado en las encuestas.

Atendiendo a las actuales condiciones de mercado, sólo serían rentables

aquellos proyectos con una capacidad por arriba de los 500 kWe.

A partir de establecer un conjunto de criterios de selección y concentrando la

evaluación en los sectores de hoteles, hospitales y centros comerciales, se

estableció un potencial de cogeneración en pequeña escala de 1671 MWe.



La experiencia internacional ha demostrado que el desarrollo de la CPEyT

requiere de algún esquema de promoción basado principalmente en apoyos

orientados al financiamiento de proyectos (feed-in tariff, subsidios, excepciones

Los actores que constituyen la oferta de este mercado se declaran preparados

para absorber un crecimiento en la demanda tanto en equipos como en servicios

asociados.

Los actores encuestados coinciden que actualmente la promoción corre a cargo

de los propios usuarios así como de los proveedores de equipos y

desarrolladores.

Las principales barreras que enfrentan este tipo de proyectos son la elevada

inversión que extiende los periodos de recuperación de la misma a más allá de

los 5 años y en segundo lugar se menciona la falta de combustible (gas natural).


Hospitales

Centros Comerciales

Hoteles

Potencial de MPCyT para los sectores de hospitales, Centros

comerciales y hoteles

Contenido




o Reino Unido

o Alemania

o España

o California


Objetivo: Analizar experiencia internacional con MPCyT:

Establecer condiciones generales del mercado: Clima, Usos y

suministro de energía, Tarifas, Disponibilidad de combustible

Describir la situación acutal y desarrollo del mercado

Describir los distintos esquemas de apoyo existentes

Estudios de caso

Agencia de Energía de Berlín: Buenas Prácticas a

nivel internacional

Se seleccionaron 4 modelos:

Reino Unido

- Clima oceánico

templado

- Alta demanda

de calefacción

Alemania

- Temperatura

marítima/clima

continental

- Alta demanda de

calefacción

España

- Mediterráneo /

semiárido

- Clima oceánico

- Demanda

diferenciada de

calefacción y

refrigeración

California

- Oceánico / Mediterráneo/

Continental / clima

semiárido

- Demanda diferenciada

de calefacción y

refrigeración

http://www.zonu.com/fullsize1/2011-05-20-13710/Mapa-de-Alemania-2007.html

http://www.google.com.mx/url?sa=i&rct=j&q=espa%C3%B1a+mapa&source=images&cd=&cad=rja&docid=S3rOPxNoVxPAPM&tbnid=W77SPgJw-TNzwM:&ved=&url=http://www.geotecnet.com/politico/espana2.html&ei=RI1rUe3mMMr92QXh-oCwCg&psig=AFQjCNE7kUzG6e9-FZxUBYFwB-ZXW8mnsw&ust=1366089412997577

http://www.google.com.mx/url?sa=i&rct=j&q=california+mapa&source=images&cd=&cad=rja&docid=i8EEzacDT4ZmiM&tbnid=UhbZ8Vpx91gnzM:&ved=&url=http://picsbox.biz/key/california mapa&ei=6I1rUYbhG8akrQHlqYCoBg&psig=AFQjCNFe26lh8AmJMpO80Ev2RjIK-cmC6w&ust=1366089576804461

Contenido




o Reino Unido

o Alemania

o España

o California


Reino Unido: Metas de reducción de Emisiones de

GEI y precios minoristas elevados

Las energías renovables son responsables del 9.4% del suministro en 2011 y

alta demanda de calefacción

Sólo el 4% de los edificios están conectados al sistema de calefacción del

distrito, aprox. 90 % de la capacidad de cogeneración se emplea en la

industria

El Gobierno se compromitió aumentar la eficiencia energética en los edificios

(Green Deal, etc)

Número de unidades de CHP instaladas en edificios comerciales, públicos y

residenciales (micro y mini-escala) se ha incrementado recientemente

El Reino Unido se ha convertido en un importador neto de gas natural desde

el año 2004

Precios relativamente altos para la electricidad en el sector residencial y

comercial

Reino Unido: Esquemas de apoyo orientados a micro y

pequeña cogeneración

Marco

regulatorio

Nuevo régimen de licencias favorece unidades de pequeña cogeneración

Acceso fácil y justo a la red para unidades de pequeña cogeneración

Precio

garantizado

s y Primas

Feed-In-Tariff (FIT) para cogeneración:

- FIT para micro escala (< 2 kWe) (pagado por kWhe y garantizado por 10 años)

- Pago adicional por electricidad exportada para unidades de micro escala (< 2 kWe)

- Máxima cantidad de unidades de micro escala apoyadas por FIT: 30,000

- FIT para unidades de cogeneración que emplean biogás (< 5 MWe)

Incentivo por energía térmica de Fuentes Renovable (RHI) para toda unidad de cogeneración

que se alimenta por renovables (durante 20 años)

Esquema

Certificado

Las unidades de cogeneración alimentadas por fuentes renovables pueden ser elegidas para

obtener “Renewables Obligation Certificates (ROCs)”

- Requisito obligatorio para las empresas distribuidoras de energía en el Reino Unido en

incrementar la participación de energías renovables en la generación de energía.

- Actualmente cada “ROC” equivale a 1 MWe a partir de fuentes renovables.

- El valor de los “ROCs” depende de la demanda del mercado (entre £ 40-50 en 2011)

Apoyo a la

inversión:

incentivos

fiscales y

subvenciones

Elegibilidad de unidades de cogeneración de alta calidad para Emisiones de Capital

Incrementadas (ECAs) :

Opción para amortizar el 100 % de la inversión en el primer año.

No son combinables con la aplicación de “ROCs” o “RHI”

La elegibilidad para la micro-cogeneración de hasta 50 kWe en el Acuerdo Verde (Green Deal),

desde enero de 2013.

Préstamos favorables para el sector de hogares y empresas que adoptan mejoras de su

eficiencia energética.

Reembolsos de los préstamos financiados a través de un cargo en la factura eléctrica.

Reducciones

fiscales

Trato preferencial conforme con las tarifas de negocios (Business Rates) para ciertas unidades de

cogeneración de alta calidad.

Instalaciones domésticos de micro-cogeneración (menores del 50 kWe y 45 kWth), se benefician con un

Impuesto al Valor Agregado reducido (5% de menos sobre un valor de 20%).

Exención del impuesto al cambio climático (Climate Change Levy, CCL) para los consumos de

combustibles y generación de electricidad de las unidades de cogeneración de buena calidad.

Los cargos por impuestos al cambio climático en la mayoría de suministros no domésticos.

Sistemas de cogeneración de buena calidad están exentos del impuesto CCL sobre el combustible que

utilizan (la condición que califica para total exención es Power Efficiency 20%)

Reino Unido: Esquemas de apoyo orientados a micro y

pequeña cogeneración

Reino Unido: Ejemplo de proyectos

Proyecto: Alojamiento para estudiantes Mansfield Halls (Reading University)

604 habitaciones y 14 estudios

Suministro de agua caliente muy variable

Solución:

Inicio de operaciones : 2011

Sector : público (universidad)

Tecnología : 3 unidades de cogeneración

Combustible : gas natural

Capacidad instalada : 5 kWe y 30 kWth

Clasificación : cogeneración de micro-escala

Uso final de calor/ frío : agua caliente

Equipo complementario : 3 tanques de almacenamiento de calor de 1,000 l c/u

Ahorro : aprox. 29,000 libras/año

Ahorros de CO2 : aprox. 105 toneladas/año

Proyecto: Museo de Liverpool

El sistema de cogeneración consta de 4 unidades, 2 calderas de gas natural, un sistema de

refrigeración por absorción y un sistema de refrigeración convencional (compresión)

Diseñado para operar de forma independiente del suministro del distribuidor de energía

Solución:


Sector : público (museo)

Tecnología : 4 unidades de cogeneración / 1 sistema de absorción

Combustible : bio-diesel / gas natural

Capacidad instalada : 385 kWe x 2 (bio-diesel) + 768 kWe x 2 (gas natural)

Clasificación : Cogeneración de pequeña escala

Uso final de calor/frío : Calefacción y agua caliente en invierno / A A y enfriamiento en verano.

Equipo complementario : calderas y sistemas de refrigeración por compresión

Ahorros : 500,000 Libras/año

Ahorro de CO2 : 884 toneladas/año

Reino Unido: Ejemplo de proyectos

Contenido




o Reino Unido

o Alemania

o España

o California


Gobierno de Alemania: cambio hacia fuentes renovables,

altos precios minoristas y alta demanda de calor

Participación de las energías renovables en >20% en 2012 , 15.4% de la electricidad generada en

plantas de cogeneración, alta demanda de calefacción

> 90% del total de electricidad generada a partir de la biomasa proviene de unidades de

cogeneración alimentados con biogás

El Gobierno prevé cambios significativos en la estructura de la oferta de energía en favor de las

energías renovables ("Energiewende")

El objetivo del gobierno es alcanzar un 25% de participación de la cogeneración en la electricidad

suministrada para el año 2020

El aumento de participación de la generación intermitente por fuetes renovables, requiere

capacidad de generación flexible y escalables (mercado potencial de cogeneración a pequeña

escala)

Altos precios de la electricidad en el sector residencial y comercial

Gobierno de Alemania: Esquemas de apoyo para la

micro y pequeña cogeneración y cogeneración con biogás.

Marco

regulatorio

Criterios de eficiencia de acuerdo con la Directiva de la UE 2004/8/EG.

Prioridad para la conexión a la red, adquisición y transmisión de electricidad de

unidades de cogeneración (Ley de cogeneración)

Precio

garantizado

y Primas

Ley de cogeneración (Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz = KWKG)

Prima para la cantidad total de electricidad generada por cogeneración. Esta

prima disminuye en rangos de alta potencia (< 50 kWe < 250 kWe < 2 MWe and >

2 MWe).

Prima pagada por hasta 30.000 horas a plena carga (FLH), las unidades < 50

kWe puede optar por un límite de 10 años.

Financiación de la prima de cogeneración, por prorrateo del costo para todos los

compradores de electricidad ("KWK-Umlage")

Presupuesto total asignado 750 millones € / año

Pago adicional por uso evitado de la red (dependiendo del nivel de voltaje)

Criterios de inclusión: Ahorro de energía primaria de 10%

Precio

garantizado

Renewable Energy Act (Erneuerbare-Energien-Gesetz, EEG)

FIT para la electricidad inyectada a la red generada por cogeneración con fuentes

renovables diferenciada por categorías en relación con

- capacidad instalada (rangos entre 75 kWe y 20 MWe)

- combustible utilizado (biomasa sólida, biogás, etc.)

Periodo de validez 20 años

Refinanciación de prorrateo de costo para todos los consumidores de electricidad

("EEG-Umlage")

Condiciones de calificación:

- 60% de uso de calor residual para biomasa sólida y biogás

- 100% de uso de calor residual para el biogás que se inyecta en la red pública de gas.

Apoyo a la

inversión:

incentivos

fiscales y

préstamos

Incentivos para micro cogeneración

1,500 € por cada unidad de cogeneración < 1 kWe ; 3,450 € por cada unidad de

cogeneración < 20 kWe

Condiciones de calificación: ahorro de energía primaria 15 % - 20 % y la instalación

de almacenamiento de calor

Se puede combinar con los beneficios de la Ley de Cogeneración



Obligaciones

Elegibilidad de plantas de cogeneración para la Ley de Energías

renovables y Calor (Erneuerbare-Energien-Wärme-Gesetz, EEWärmeG).

Las obligaciones respecto del suministro de calor para edificios nuevos con

fuentes renovables o energías eficientes pueden ser cumplidas por la

cogeneración en los siguientes casos:

- al menos 50% del calor total generado por cogeneración con

combustibles fósiles

- al menos 30% del calor total generado por cogeneración con biogás

Reducciones

fiscales

Exención del impuesto a la energía para el gas natural empleado en

plantas de cogeneración

Exención del impuesto a la energía para el consumo propio de la

electricidad autogenerada.

Exención de RES y CHP levies, para el consumo propio de la

electricidad autogenerada



Alemania: Ejemplo de proyectos

Proyecto: Estación de Bomberos “Charlottenburg-Nord”

El total de la energía generada se alimenta a la red pública y es compensada por FIT para

fuetes renovables (RES)

Solución: Inicio de operaciones : 2010

Sector : público (bomberos)

Tecnología : 1 CHP-unidad (motor de combustión)

Combustible : biogás


Clasificación : Cogeneración en pequeña escala

Producción de electricidad : 1.440 kWhe/año

Producción de calor : 2.190 kWhth/año

Uso final de calor/frío : Calefacción y agua caliente

Equipo complementario : Caldera de condensación a gas natural de 854 kWth

Ahorro de CO2 : aprox. 1.350 toneladas/año

Complejo de servicios “Königstadt-Terrassen

Complejo de servicios y comercial de 40.000 m²

Caldera de gas natural funcionando a baja temperatura de

1.900 kW

2 unidades de cogeneración de gas natural cada una de

120 kWel , 214 kWth

Unidad refrigeración por absorción de 350 kW

Corriente de emergencia: 220 kVA

Ahorros de energía: 2.500 MWh p.a.

Ahorro de CO2: 700 t.p.a.

Alemania: Ejemplo de proyectos

Contenido




o Reino Unido

o Alemania

o España

o California


España: Enfoque diferente en comparación con UK y

Alemania impulsado por las condiciones climáticas

Participación de > 33% de las energía renovable (Incluido hidráulica) en 2011, el 12% de la

electricidad generada en plantas de cogeneración, demanda de calefacción diferenciada por

región.

El apoyo financiero para las energías renovables (RES) y la cogeneración se ha detenido en

2012, debido a la política de recortes surgida a partir de la crisis financiera.

Alto incremento de tarifas eléctricas en comparación con los valores medios europeos pueden

dar lugar a nuevas oportunidades de mercado para la cogeneración en pequeña escala en

edificios comerciales y aplicaciones industriales.

Creciente interés de los consumidores por las tecnologías de autogeneración.

El precio promedio del gas natural varía mucho entre los clientes domésticos e industriales y está

fuertemente influenciado por los impuestos

Un sistema público de distribución de gas bien desarrollado (72% de la población española está

conectada).

Marco

regulatorio

Reglas de interconexión y definición de cogeneración de alta eficiencia

(Directiva Europea 8/2004)

Reglas especiales para interconexión a la red para unidades de

cogeneración <1 MW (RD 1699/2011)

Precio

garantizado

& Primas

El RD 661/2007 ofrece a los operadores de sistemas de cogeneración

diferentes opciones:

- Recibir un Feed-in Tariff regulado

- Vender energía y recibir una prima por encima del precio de mercado

La FIT y las primas son diferenciados por categorías en relación con:

- Capacidad instalada (rangos entre 500 kWe y 50 MWe)

- Combustible utilizado (gas natural, LPG, diesel, biogás, biomasa sólida,

residuos orgánicos de instalaciones industriales)

Las unidades de cogeneración pueden recibir suplementos adicionales, tales

como por potencia reactiva, eficiencia y entrega en horas pico.

Moratorias en los incentivos orientados a plantas de cogeneración nuevas o

modernizadas (RDL 1/2012)

España: Apoyo financiero actualmente suspendido

España: Ejemplo de proyectos

Proyecto: “Edificio 94 Viviendas” Colmenar Viejo - Madrid

El proyecto de cogeneración en un edificio de 94 residencias, se basa en una micro-turbina

alimentada por gas natural

La electricidad se inyecta directamente en la red a una tensión de 0,4 kV

Solución:


Sector : público

Tecnología : 1 micro-turbina



Clasificación : cogeneración en pequeña escala

Uso final de calor : agua caliente

Equipo complementario : caldera de gas natural, 980 kWth

Ahorros de CO2 : Las emisiones equivalentes a las causadas por el consumo de energía de 12

familias

Contenido




o Reino Unido

o Alemania

o España

o California


California: Objetivos de reducción de GEI y de

Cogeneración y Trigeneración del gobierno.

Participación elevada del gas natural (45,3%), de las hidroeléctricas (21,3%) y otras

energías renovables (13,6%) en el sector eléctrico.

El Gobierno apunta a reducir los las emisiones de GEI en un 20% con respecto al año de

1990 e incrementar la participación de nuevas fuentes renovables al 33% hasta el 2020.

Bajos precios de electricidad y gas natural en comparación con países industrializados

Los pequeños sistemas de cogeneración (<5 MWe) actualmente representan sólo el 6,2% de

la capacidad total en cogeneración, pero mostraron un crecimiento del 27,7% desde el 2006.

Para las principales empresas distribuidoras de energía existen objetivos mínimos de nueva

cogeneración y la correspondiente reducción de emisiones de GEI.

Existe aoyo específico para el desarrollo de micro y pequeña cogeneración y trigeneración.

Marco

regulatorio

Normas de Interconexión (Regla 21) para interconexión a la red (requerimientos

regulatorios, procedimientos, costos y elegibilidad para "Fast Track")

Condiciones de calificación para FIT: 60% de eficiencia mínima y las unidades

de cogeneración deben dimensionarse de acuerdo con la demanda de calor del

sitio (on-site heat demand)

Contratos FIT simplificados para unidades de cogeneración < 5 MWe y < 500

kWe

Precios

garantizados

y Primas

Feed-in-Tariff para energía de cogeneración exportada (FIT, AB1613), establece

un precio por la venta de excedentes de energía de cogeneración a un

distribuidor para proyectos <20 Mwe

- Contrato con empresas distribuidoras de California con respecto al suministro

de electricidad y su pago (1 a 10 años).

- Modelo de precio combinado: precio fijo (por las inversiones en unidades de

cogeneración) y precio variable (por ejemplo, en función del precio del gas

natural).

- Bonos por ubicación en caso de proveer beneficios adicionales a la red.

- FIT variables para diferentes períodos (verano / invierno y horarios del día)

California: Facilidad de interconexión a la red, y sistemas

de Feed-in tariff para exportación de energía de pequeños

sistemas de cogeneración.

Apoyo a la

inversión:

incentivos

fiscales y

préstamos

Programa de incentivos a la auto-generación (SGIP): Proporciona

incentivos financieros para la instalación de equipos nuevos de

autogeneración.

- Préstamos de 500 USD/kWe para todas las unidades de cogeneración con

una capacidad instalada <5 MWe

Esquema

de

Certificados

Reembolso por derechos de emisiones de GEI: De manera alternativa al

sistema de Feed-in tariff el operador de un sistema de cogeneración puede

optar por requerir a la empresa distribuidora el pago por disminución de

emisiones de GEI.

California: Facilidad de interconexión a la red, y sistemas

de Feed-in tariff para exportación de energía de pequeños

sistemas de cogeneración.

California: Ejemplo de proyectos

Proyecto “The Ritz Carlton” en San Francisco

Proyecto de trigeneración en un hotel con 336 habitaciones, gimnasio, alberca techada y

sauna.

Trigeneración a través de micro-turbinas y refrigeración por absorción

Solución: Inicio de operaciones : 2005

Sector : hotel

Tecnología : 4 micro-turbinas y 1 sistema de refrigeración por absorción


Capacidad instalada : 4 x 60 kWe

Clasificación : trigeneración en pequeña escala

Producción de frío : 120 TR

Uso final de calor/frio : Agua caliente y aire acondicionado

Equipo complementario : Refrigeración por absorción

Ahorros : 120,000 USD/año

Contenido




o Reino Unido

o Alemania

o España

o California


Las políticas gubernamentales varían de acuerdo con

la gestión de los GEI, la EE, las ER y las redes de

energía eléctrica.

RU Alemania España California México

Motivación

•Protección al medio ambiente y

EE

•Nueva capacidad de generación

flexible y escalable

Marco regulatorio ()

Incentivos públicos X () X

Obligaciones legales () () X X

Relevante/aplica () Puede aplicar X Actualmente no aplica

Recomendaciones para apoyar a cogeneración en

pequeña escala y trigeneracón.

Nivel de

apoyo

1 Mejorar los procedimientos

y la transparencia de

conexión a red

- Definición clara de reglas de

precalificación (por ejemplo,

mínima eficiencia energética)

- Requerimientos técnicos y

administrativos transparentes

- Proceso de solicitud

normalizado

- Proceso simplificado para

pequeñas plantas

Tiempo

2

Apoyo a la inversión

financiera para las

plantas:

- Por ejemplo: subsidios

fijos, escudos fiscales,

créditos u otros

- Topes potenciales para

evitar abusos

- Con potencial de

orientación hacia sectores

específicos y/o aplicaciones

Tiempo

Apoyo a la

inversión

financiera para

las plantas

Nivel de

apoyo

2



Intensidad

de soporte

2 - Los grupos objetivo:

clientes, bancos y

desarrolladores de proyectos

- Temas: beneficios

económicas, marco

regulatorio, financiamiento y

ejemplos de buenas prácticas

- Implementado/apoyado por

ejemplo por COGENERA

Tiempo

Apoyo a la

inversión

financiera para

las plantas

Objetivo de Capacidad y

sensibilización 3

Objetivo de Capacidad y

sensibilización

3



Gracias por su atención!

Para más información consulte por favor:

www.berliner-e-agentur.de

[email protected]

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