Tesis / 0027/I.M.

AUTOGENERACION Y AUTOABASTECIMIENTO ENERGÉTICO EN EL MARCO DE LA LEY 1715 DE 2014

MONOGRAFÍA PARA OPTAR POR AL TÍTULO DE INGENIERO MECATRÓNICO

PRESENTADO POR: RAÚL ALEJANDRO BARBOSA RODRÍGUEZ

DIRECTOR: ALPIDIO GODOY ARDILA

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA INGENIERÍA MECATRÓNICA BOGOTÁ – COLOMBIA 2014

AGRADECIMIENTOS

Dedico principalmente este trabajo a mi madre Libia Rodríguez y a mi padre Héctor Barbosa que siempre han estado apoyándome en mi formación y a Dios que continuamente me ilumina el camino y me presenta las oportunidades, a la Ingeniera Elizabeth Beltrán un agradecimiento especial, que gracias a sus consejos y apoyo me ha contribuido como persona y profesional, al Consejo Colombiano de eficiencia energética que con el talento de sus profesionales hicieron posible la motivación de tener una conciencia más crítica frente al uso racional de la energía, A toda mi familia, docentes y amigos, que han acompañado mi camino de formación llenándolo de experiencias y conocimientos nuevos.

TABLA DE CONTENIDOS

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INTRODUCCIÓN MARCO REGULATORIO PARA LA AUTOGENERACIÓN 2.1 LEY 1715 DE 13 DE MAYO DE 2014 2.2 LEY 1715 DE 2014 EN AUTOGENERACIÓN A PEQUEÑA ESCALA 2.3 LEY 1715 DE 2014 EN FNCE FNCER PARA AUTOGENERADORES. ENERGÍA SOLAR 4.1 ENERGÍA SOLAR EN EL MARCO DE LA LEY 1715 DE 2014 4.2 ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA PARA AUTOCONSUMO 4.3 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA PARA EL AUTOCONSUMO ENERGÍA EÓLICA 5.1 ENERGÍA EÓLICA EN EL MARCO DE LA LEY 1715 DE 2014 5.2 ENERGÍA EÓLICA CON FINES DE AUTOCONSUMO PEQUEÑOS APROVECHAMIENTOS HIDROELÉCTRICOS 6.1 DESARROLLO DE PEQUEÑOS APROVECHAMIENTOS HIDROELÉCTRICOS EN EL MARCO DE LA LEY 1715 DE 2014 6.2 MICRO APROVECHAMIENTOS HÍDRICOS PARA AUTOCONSUMO BIOMASA 7.1 BIOMASA EN EL MARCO DE LA LEY 1715 DE 2014 7.2 POSIBILIDADES DE AUTOGENERACIÓN A PARTIR BIOMASA ENERGÍA GEOTÉRMICA 8.1 GEOTERMIA EN EL MARCO DE LA LEY 1715 DE 2014 8.2 GEOTERMIA PARA EL AUTOCONSUMO ENERGÍA DE LOS MARES 9.1 ENERGÍA DE LOS MARES EN EL MARCO DE LA LEY 1715 DE 2014 CONCLUSIONES ANEXOS BIBLIOGRAFÍA

LISTA DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1 Sistema de conexión fotovoltaico off-grid Ilustración 2 Sistema de conexión fotovoltaico on-grid Ilustración 3 Sistemas que constituyen una instalación solar térmica Ilustración 4 Instalaciones con circulación natural (Circulación por termosifón) Ilustración 5 Aplicaciones para autoconsumo de energía termo solar Ilustración 6 Potencial eólico en Colombia a 50 metros para 2005 Ilustración 7 Mini turbinas o mini aerogeneradores eólicos Ilustración 8 Esquema básico para una vivienda con energía eólica Ilustración 9 Potencial hídrico de Colombia Ilustración 10 Diagrama de conexión de una micro-central hidroeléctrica Ilustración 11 Esquema eléctrico de una MCH como sistema aislado Ilustración 12 Mini-turbina PELTON Ilustración 13 Potencial energético de la biomasa residual agrícola en Colombia Ilustración 14 Esquema de generación de electricidad a partir de biomasa Ilustración 15 Proceso de biogás con digestor anaeróbico para producción térmica y eléctrica Ilustración 16 Panorama del aprovechamiento geotérmico Ilustración 17 Esquema de climatización a través de geotermia Ilustración 18 Esquema del posible aprovechamiento marino de las corrientes marinas Ilustración 1 Central mareomotriz Ilustración 20 Planta undimotriz Ilustración 21 Central mareomotérmica

LISTA DE TABLAS

Tabla 1 Clasificacion de las fuentes de energias en colombia Tabla 2 Potencial energético solar por regiones Tabla 3 Ventajas y desventajas de la energia fotovoltaica Tabla 4 Áreas de interés geotérmico en Colombia, localizadas en las tres cordilleras

ACRONIMOS

CREG UPME FNCE FNCER FC SIN ZNI STN STR SDL URE EE PROURE CND IPSE MME GD GEI PNDF

Comisión de regulación de energía y gas Unidad de planeación minero energética Fuentes no convencionales de energía Fuentes no convencionales de energía renovable Fuentes convencionales Sistema interconectado nacional Zonas no interconectadas Sistema de transmisión nacional Sistema de transmisión regional Sistema de distribución local Uso racional de energía Eficiencia energética Programa de uso racional y eficiente de la energía Centro nacional de despacho Instituto de planificación y promoción de soluciones energéticas para las zonas no interconectadas Ministerio de minas y energía Generación distribuida Gases de efecto invernadero Plan nacional de desarrollo forestal

1. INTRODUCCIÓN

En Colombia el desarrollo energético se ha basado normalmente de las centrales hidroeléctricas y de las plantas de generación térmica, estos dominan los planes de esparcimiento del país, generalmente a las zonas no interconectadas y a los nuevos proyectos que se tienen del servicio de electricidad.

El sector eléctrico se encuentra regulado por la ley 143 de 1994, conforme a la regulación se encuentra cuatro subsectores en generación, trasmisión, distribución y comercialización, quienes están a cargo del ministerio de minas y energía, quien ejerce funciones de regulación, planeación, coordinación y seguimiento de todas las actividades relacionadas con el servicio público y de electricidad, (Republica de colombia, 1994), dentro del marco de la ley 143 consta un reglamento parcial por el decreto nacional 549 de 2007, en relación a la contribución solidaria en la autogeneración de energía eléctrica, producida por un autogenerador para la atención de sus propias necesidades (Republica de Colombia, 2007), no obstante, el gran potencial de recursos renovables del país, hace que un alternativa diferente a las dos generaciones principales del país, se conviertan en una solución y diversificación de tecnologías alternativas.

Se hace necesario tener más opciones de generación eléctrica, para la variedad y competencia en el mercado de nuevas tecnologías en el país, como lo son las energías solar, eólica, micro hidráulica y biomasa, la dificultad que existe en el marco regulatorio colombiano, son las pocas garantías al ente autogenerador o cogenerador, se ha establecido el decreto 549 de 2007, pero quienes participan en la actividad poseen pocas garantías, poca información y poca reglamentación, por lo que se dificulta que surjan estás fuentes de energía no convencionales renovables FNCER; De este y otros factores parte La ley 1715 de 2014, como una alternativa y una solución a los diferentes problemas que ha presentado el país a nivel energético, en respuesta a los cambios climáticos que se presentan, la ley reglamenta el autoconsumo energético y la cogeneración, en este documento principalmente se contempla el tema de la autogeneración energética, dentro del marco de la ley 1715 del 13 de mayo de 2014, en disposición del conocimiento, a los diferentes usos en alternativas energéticas, que proporcionen una buena noción de cómo se mueve el sector con respecto al autoabastecimiento energético, adicionalmente los posibles incentivos que se produzcan a partir de la misma actividad.

Por otro lado se manifiesta una de las alternativas de desarrollo sostenible para Colombia, que es la concentración de energías limpias o renovables, que si bien es cierto, el país cuenta con aproximadamente el 70% en energía proveniente de las hidroeléctricas, como también es claro que la energía solar y la energía eólica, pueden llegar a ser, energías bastante favorables para el sector energético, que aún no han sido bien exploradas en el país ; para la autogeneración es importante tener presentes los usos de estas tres energías, como también lo son la geotermia y la biomasa, que actúan como fuentes de variedad energética que con mucha probabilidad traerán beneficios ambientales reduciendo emisiones de gases efecto invernadero, beneficios económicos y sociales para el país.

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El contenido que se maneja en el documento, va dirigido a la exploración de las diferentes tecnologías para la adquisición de energía, en los diferentes tipos de aprovechamiento energético, como lo son las pequeñas centrales hidroeléctricas, la energía solar, eólica, biomasa y geotermia, todas ellas enfocadas únicamente al autoconsumo a pequeña escala, creando del documento un uso para la aplicación de las diferentes formas de adaptación en energías no convencionales y limpias, orientado a la parte de consumo residencial, comercial, zonas no interconectadas ZNI y zonas pertenecientes al sistema interconectada nacional SIN, en este último las ventajas que trae la generación distribuida, todo el posible impacto que genere el autoconsumo en Colombia y la contextualización de la ley 1715 de 2014 en las energías renovables.

EL objetivo general del documento es conocer e interpretar aspectos generales de la ley 1715 de 2014 en relación a las fuentes no convencionales de energía renovable, para identificar distintas alternativas que me permitan aprovechar la energía, teniendo en cuenta los métodos de obtención para lograr autosuficiencia o autogeneración a pequeña escala.

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2. MARCO REGULATORIO PARA LA AUTOGENERACIÓN

En un comienzo según el artículo No 11 de la ley 143 de 1994, se define el concepto de autogenerador y se hace necesario reglamentar dicha actividad, la comisión de regulación de energía y gas y la UPME, establecen las normas aplicables al autogenerador que se encuentre conectado al SIN y establece todas sus condiciones.

En inicio la resolución define como autogenerador: Aquella persona natural o jurídica que produce energía eléctrica exclusivamente para atender sus propias necesidades. Por lo tanto, no usa la red pública para fines distintos al de obtener respaldo del SIN, y puede o no, ser el propietario del sistema de generación. (Republica de Colombia, 1996). En donde se especifica al autogenerador como usuario regulado y usuario no regulado, la calidad del usuario se determina con base en la demanda suplementaria que el autogenerador contrata con un comercializador o generador para cubrir parte de su consumo, principalmente para autogenerador regulado tienen la categoría si su demanda máxima es igual o inferior al límite de potencia establecido por la CREG y el usuario no regulado si su demanda máxima es mayor al límite de potencia. En esta presente ley el autogenerador no regulado puede vender sus excedentes y conectar su red eléctrica a la STR( sistema de trasmisión regional) y o SDL (Sistema de distribución local) y las tarifas correspondientes del servicio de respaldo se acuerdan libremente entre las partes y se deben considerar en los siguientes conceptos de costos: Cargos por uso del STN( Sistema de trasmisión nacional), del STR y SDL, costos por perdidas de energía en el STN , STR y SDL que se acumulen hasta el nivel de tensión en donde se tenga el servicio o los equipos de autogeneración, los otros costos que puede llegar a enfrentar son despacho, reconciliaciones y adicionalmente un cargo por concepto de comercialización (Republica de Colombia, 1996).

Una de las ventajas de tratar la autogeneración enfocada a las energías renovables es su respaldo del gobierno nacional a través de los programas que se diseñan, que incentivan y promueven a las empresas que importen o produzcan piezas, calentadores, paneles solares, generadores de biogás, motores eólicos, y/o cualquier otra tecnología o producto que use como fuente total o parcial de las energías no convencionales, ya sea con destino a la venta directa al público o a la producción de otros implementos, orientados en forma específica a proyectos en el campo URE ( Uso racional de la energía), de acuerdo a las normas legales vigentes. (Republica de Colombia, 2001), adicional la ley 697 beneficia los estudios de URE con Colciencias, y para quienes quieran cursar programas académicos en pregrados y especializaciones relacionados al tema, serán beneficiados por préstamos que son otorgados por el ICETEX. Favorablemente el marco regulatorio colombiano tiene una ventaja, ya que varias leyes establecidas en el gobierno nacional, el ministerio de minas y energía, la UPME y la CREG, tienen definas las leyes para la regulación , pero especialmente para los autores

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autogeneradores y cogeneradores, se ha establecido una nueva Ley en respuesta al cambio climático y la demanda que se ha venido presentando, que generalmente acometían con el secado de las represas, la falta de energía en las ZNI y otros componentes, para esto el gobierno constituyó la ley 1715 en donde se ve esencialmente que se patrocinan las FNCER y la mejoría de condiciones para el autogenerador y el cogenerador.

2.1 LEY 1715 DEL 13 DE MAYO DE 2014 Llega la ley 1715 de 2014 con el fin de establecer el marco legal y los instrumentos para la promoción y el aprovechamiento de las fuentes no convencionales de energía, principalmente aquellas de carácter renovable, lo mismo que para el fomento de la inversión, investigación, y desarrollo de tecnologías limpias para la producción de energía, la eficiencia energética en respuesta a la demanda, adicionalmente establece líneas de acción de los compromisos que asume la república de Colombia en materia de energías renovables, la gestión de la energía, la reducción de gases efecto invernadero (Republica de Colombia, 2014), lo que para los colombianos genera un impacto ambiental y económico, en ayuda al desarrollo sostenible de la nación y avance ecológico.

2.2 LEY 1715 DE 2014 EN AUTOGENERACIÓN A PEQUEÑA ESCALA La presente ley aborda la autogeneración como uno de sus principales temas, en donde el Gobierno nacional promoverá la autogeneración a pequeña y a gran escala y a la generación distribuida por los siguientes componentes:  Los excedentes de estos autores son autorizados para entregar a la red de distribución y/o transporte, lo cual se aplicara una vez que la CREG regule las condiciones, esta regulación debe estar conforme a lo señalado en las leyes 142 y 143 de 1994, y todas las condiciones de las políticas energéticas del ministerio de minas y energía.

(Republica de Coombia, 2014).  En el caso de autogeneradores a pequeña escala que hagan uso de las FNCER los excedentes que entregan a la red, se deben reconocer mediante un esquema de medición bidireccional, que vendrán en créditos de energía. (Republica de Coombia, 2014)  Los sistemas de medición bidireccional que pueden ser usados por los autogeneradores de pequeña escala, pueden ser medidores de bajo costo, para la liquidación de sus consumos y entregas a la red, así como procedimientos sencillos de conexión y entrega de excedentes para viabilizar que estos mecanismos puedan ser implementados, generalmente por usuarios residenciales. (Republica de Coombia, 2014)  La remuneración de estas actividades se tiene en cuenta a partir de los beneficios que el sistema de autogeneración distribuida traiga a la red.  La venta de los créditos de energía, que se han producentes de los excedentes entregados a la red de distribución, podrán negociar dichos créditos y los derechos

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inherentes a los mismos con terceros naturales o jurídicos, según lo regule la CREG (Republica de Coombia, 2014).  La UPME realizara programas de divulgación masiva cuyo objetivo sea informar al público en general, sobre los requisitos, procedimientos y beneficios de la implementación de soluciones de autogeneración a pequeña escala. (Republica de Coombia, 2014)  Adicionalmente la UPME tendrá como objetivo la realización de las investigaciones focalizadas de los posibles nichos, en donde sea más probable que se implementen de manera viable, las soluciones de autogeneración a pequeña escala. En donde implementara capacitaciones, divulgaciones sobre las tecnologías, así como la preparación y publicación de guías técnicas y financieras relacionadas. (Republica de Coombia, 2014).

2.3 LEY 1715 DE 2014 EN FNCE La normatividad de la ley 1715 no solo se queda en la autogeneración sino que también aborda las FNCE, en donde uno los principales incentivos es la reducción anual de su renta por los 5 años siguientes al año gravable en que hayan realizado la inversión. De la persona natural o jurídica, pero únicamente quien haga uso eficiente de la energía, fomento, investigación, desarrollo e inversión en el ámbito de la producción y utilización de energía a partir de FNCE. (Republica de Colombia, 2014) Un instrumento más para fomentar el uso de la energía procedente de FNCE, los equipos, la maquinaria, elementos o demás servicios para la producción y utilización de energía a partir de las fuentes no convencionales y también como para la medición y evaluación de los recursos potenciales, estarán excluidos del IVA, Para este caso el ministerio del medio ambiente certificara los equipos y demás que están excluidos de este gravamen, con base en una lista expedida por la UPME (Republica de Colombia, 2014).

Para las personas que sean titulares de nuevos proyectos de FNCE gozaran de exención del pago de los derechos arancelarios de importación de maquinaria, equipos, materiales e insumos destinados exclusivamente para labores de pre inversión y de inversión de proyectos con dichas fuentes, este beneficio recaerá sobre toda la maquinaria e insumos que no se han de origen nacional y su único medio de adquisición sea la importación. (Republica de Colombia, 2014) 3. FNCER PARA AUTOGENERADORES. Las fuentes no convencionales de energía renovables, son aquellas que pueden producir energía constantemente, de origen natural, se habla de un recurso inagotable, bien sea por la inmensa cantidad de energía que contiene o por que se renuevan por medios naturales, son llamadas no convencionales, en Colombia estas fuentes son empleadas de manera marginal y su distribución y comercialización no es extensa en el mercado.

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Las principales fuentes de energía no convencional son la biomasa, los pequeños aprovechamientos hidroeléctricos, la eólica, la geotermia, la solar, la energía de los mares y las otras fuentes no convencionales adicionales, podrán ser consideradas según lo determine la UPME. (Asociacion Colombiana de energias renovables, 2014), la clasificación actual de las fuentes no convencionales y convencionales (véase tabla 1).

En general para los autogeneradores los proyectos se basan en FNCER, debido a que los otros tipos de producción energética tienen altas inversiones y requieren de un sistema de manutención alto, lo que no aplica para los autogeneradores a pequeña escala, especialmente las energías más comúnmente utilizadas por estos sujetos son la energía solar, la eólica, las PCHs, la biomasa y la geotérmica.

Tabla 1 Clasificación de las fuentes de energía en Colombia.

Fuente (Ministerio de minas y energía, Unidad de planeacion minero energetica, 2010)

4. ENERGÍA SOLAR La energía solar, es la que calienta e ilumina al planeta tierra y ha permitido la vida, es una de las fuentes de origen renovable y se logra obtener energía a partir del aprovechamiento de la radiación electromagnética procedente del sol, la acumulación de biomasa, carbón y otros combustibles fósiles, le ha permitido al hombre gozar de esta energía. En la última década la energía solar ha ganado gran importancia dado al desarrollo de las tecnologías de conversión, la transformación de la energía del sol ha beneficiado bastante a los hogares y a la industria, en esencia los hogares apartados del SIN han logrado autogenerar su propia energía y abastecer sus necesidades.

La energía solar tiene dos formas de transformación, en calor y en electricidad, La transformación en calor es llamada energía solar térmica, que consiste en el aprovechamiento de la radiación que proviene del sol para calentar fluidos que circulan por el interior de captadores solares térmicos, y el otro tipo de transformación es llamado energía solar 6

fotovoltaica que es el que permite transformar en electricidad, por medio de células fotovoltaicas integrantes de módulos solares (Mendez Muñis & Cuervo Garcia, 2008). En la mayor parte de las regiones de Colombia el potencial solar es alto (véase tabla 2), principalmente en la zona norte de Colombia es un recurso con alta presencia.

Tabla 2 Potencial energético solar por regiones

REGION kWh ∕ m2 ∕ año Guajira 2.190 Costa atlántica 1.825 Orinoquia 1.643 Amazonia 1.551 Andina 1.643 Costa pacifica 1.278 Fuente (Ministerio de minas y energía, Unidad de planeacion minero energetica, 2010) 4.1 ENERGÍA SOLAR EN EL MARCO DE LA LEY 1715 DE 2014 Específicamente en el artículo 19 del capítulo IV, la Ley 1715 habla del desarrollo de la energía solar, en donde se constituye los siguientes parámetros:  El gobierno nacional a través del MME (Ministerio de minas y energía), el ministerio de vivienda y ministerio de ambiente y desarrollo sostenible, en marco de sus funciones fomentan el aprovechamiento del recurso solar en proyectos de urbanización municipal o distrital, en edificaciones oficiales, en los sectores industrial, residencial y comercial. (Republica de Colombia, 2014)  El gobierno nacional a través del MME, reglamentara las condiciones de participación de energía solar como fuente de generación distribuida estableciendo la reglamentación técnica y de calidad a cumplir por las instalaciones que utilicen la energía solar, así como los requisitos de conexión, mecanismos de entrega de excedentes, y normas de seguridad para las instalaciones. (Republica de Colombia, 2014)  El gobierno nacional considerará la viabilidad de desarrollar la energía solar como fuente de autogeneración para los estratos 1, 2, 3 como alternativa de subsidio existente para el consumo de electricidad entre usuarios. (Republica de Colombia, 2014)  Los proyectos desarrollados deberán cumplir los parámetros ambientales con energía solar, así como la mitigación de los impactos ambientales que puedan presentarse en su implementación. (Republica de Colombia, 2014)  Se incentivara el uso de la generación fotovoltaica como forma de autogeneración en esquemas de GD (Generación distribuida) con FNCER. (Republica de Colombia, 2014)  Se generaran esquemas de medición para todas aquellas edificaciones oficiales o privadas, industrias, comercios y residencias que utilicen fuentes de generación solar.

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(Republica de Colombia, 2014) El esquema de medición contemplará la posibilidad de la medición en doble vía, de forma que se habilite un esquema de autogeneración para dichas instalaciones.

4.2 ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA PARA EL AUTOCONSUMO. El impacto que genera la energía más cerca del lugar en el cual se va a consumir, evita que haya pérdidas de la red, esta GD se puede lograr a partir de paneles fotovoltaicos, que se presenta como la fórmula más adecuada para generar electricidad, destinada al autoconsumo en los hogares, oficinas, locales, etc… su avanzado nivel de desarrollo, permite conectar directamente las placas solares a la red doméstica y ubicar estas placas en lugares como los techos de las viviendas, y en lugares que generalmente no se usan, (Solarweb, 2012) en Colombia el uso de los paneles solares esta en cúspide, debido a que la ley 1715, reglamenta y fomenta su uso en proyectos, que cumplan con estas condiciones, adicional la implementación de proyectos de este tipo traen varias ventajas(véase tabla 3), las que hacen que la energía solar pueda tener una buena posición frente a las FC (Fuentes convencionales).

Tabla 3 Ventajas y desventajas de la energía solar fotovoltaica

      Ventajas     

La ventaja más importante que tiene la energía solar es que no daña el medio ambiente y no contribuye al cambio climático.

Los paneles solares no emiten contaminación, la contaminación sólo tiene lugar en las fábricas durante su producción.

Frente a otras energías, esta es la menos ruidosa.

Tiene la capacidad de aprovechar la electricidad en sitios que no posee ninguna red eléctrica de la cual disfrutar.

Es mucho más económico colocar paneles solares en algunos sitios, que la inversión que supone poner cables de tensión.

La energía solar puede ser muy eficiente en una amplia zona del globo, y las nuevas tecnologías permiten que se pueda trabajar con paneles solares incluso en días en que el cielo se encuentra totalmente nublado.

Los paneles van colocados en el techo de las casas en espacios que no se utilizan.

Que se use la energía solar para producir electricidad permite al usuario ser menos dependiente de los suministros de combustibles fósiles.

El uso combinado de energía solar con la de la red eléctrica permite acceder a tarifas preferenciales La mayor desventaja que se conoce es que la inversión inicial es bastante alta.

Una desventaja notable es que los paneles no adquieren energía en la noche.

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Desventajas



Las zonas que están muy contaminadas suelen ser malos lugares para colocar estos paneles ya que podrían no funcionar correctamente.  La fabricación de los paneles fotovoltaicos produce contaminación.  Las baterías que se usan contiene químicos contaminantes.

Fuente (Energía Solar del Pacífico S.A., 2012) Para las instalaciones con paneles fotovoltaicos existen dos formas de conexión, está el sistema off-grid, de conexión aislado o sistema asíncrono (véase ilustración 1), este sistema es totalmente independiente de la red de distribución, y para las horas nocturnas se usan bancos de baterías, para no dejar sin energía el lugar, generalmente estos sistemas son muy utilizado en ZNI lo cual es una oportunidad de desarrollo para estos sitios, por otro lado está el sistema on-grid, sistema síncrono o sistema de conexión a la red (véase ilustración 2), el que consiste en que la generación de los paneles fotovoltaicos estén conectados directamente a la red del SDL, que en si su inversión inicial es más económica que la conexión aislada, porque su forma de almacenamiento se encuentra en la red, en Colombia los sistemas ongrid que se instalen, según lo establece la ley 1715 se hará mediante un contador bidireccional que son los encargados de contar la energía que se consume del SIN y la que se aporta.

Ilustración 2 Sistema de conexión fotovoltaico off-grid

Fuente (Genesol, 2013)

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Ilustración 3 Sistema de conexión fotovoltaico on-grid

Fuente (Zero, 2014)

En Colombia el empleo de la energía fotovoltaica es bien representada, por varias instalaciones independientes de autoconsumo en varias empresas, universidades, colegios, viviendas, estaciones de servicio, estaciones de comunicación, estaciones meteorológicas etc…, y esta como una actividad económica que permanece en crecimiento y en ayuda constante al desarrollo de las FNCER. 4.3 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA PARA EL AUTOCONSUMO. También llamada energía termo solar radica en el aprovechamiento de la energía del sol para producir calor, generalmente en el mundo está tipo de aprovechamiento no es tan común, lo que hace que sus precios estén elevados y no se exista mucha información técnica que permita adaptar estos sistemas al autoconsumo, generalmente quienes más han estudiado el tema de la energía térmica son China y Japón, quienes se están encargando de desarrollar nuevas tecnologías a precios viables.

En general un sistema térmico consiste en un sistema de captación que apresan la radiación solar y la convierten en energía térmica, en calor (véase ilustración 3), otro componente es un circuito hidráulico primario el cual el fluido portador de calor recoge la energía térmica y la transmite, continua con un circuito secundario el que recoge la energía transferida por el circuito primario para ser distribuida a los puntos de consumo y por último el circuito por donde circula en agua de consumo (Martinez, 2010).

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Ilustración 4 Sistemas que constituyen una instalación solar térmica

Fuente (Martinez, 2010) Los sistemas térmico solares se clasifican dependiendo su principio de circulación, existen instalaciones con circulación natural o circulación por termosifón, en el que el fluido que circula por dentro del captador entra por la parte inferior y se calienta por efecto de la radiación solar incidente disminuyendo su densidad (véase ilustración 4), provocando un movimiento ascendente del fluido que sale del captador por la parte superior, existen otros tipos de instalación, como lo son sistemas indirectos los cuales el intercambiador es independiente del acumulador, sistemas directos en donde no existe intercambiador de calor e instalaciones con sistema forzado en donde una bomba se encarga de hacer circular el fluido portador de calor, véase ilustración 4 en donde se muestra el esquema de la circulación natural.

Ilustración 5 Instalaciones con circulación natural (Circulación por termosifón)

Fuente (Martinez, 2010) 11

Generalmente para los sistemas de autoconsumo las aplicaciones van desde instalaciones para producción de agua caliente sanitaria, instalaciones para climatización de piscinas, instalación para calefacción, instalaciones para refrigeración, instalaciones de uso combinado, instalaciones de precalentamiento e instalaciones para usos industriales (véase ilustración 5).

Ilustración 6 Aplicaciones para autoconsumo de energía termo solar

Adaptación fuente, superior izquierda (Arquitectura, 2014) Superior derecha (Ikkaro, 2014) Inferior derecha (Biodisol, 2014) Inferior derecha (Medicalexpo, 2014) El autoconsumo de la energía solar térmica en Colombia es mínimo pero existen construcciones que utilizan los calentadores solares para la calefacción del agua, usualmente empleados en conjuntos residenciales, edificios de oficinas. Y bastantes edificaciones a lo largo del país, los hospitales hacen uso de esta tecnología para calefacción como varias empresas.

5. ENERGÍA EÓLICA La energía eólica es obtenida a partir del viento, por medio de la energía cinética que se genera por las corrientes de aire, la eólica es de origen renovable, actualmente es muy utilizada para producir electricidad.

La energía eólica, desde tiempos atrás se venía utilizando, el viento como fuerza motriz, así ha impulsado barcos empujados por velas y maquinaria de los molinos al mover sus aspas, preferencialmente para labores agrícolas como, en molienda de grano, bombeo de agua y otras aplicaciones mecánicas. En la actualidad, existe un número apreciable de equipos eólicos instalados y en operación alrededor del mundo, para labores de extracción y bombeo de agua (Pinilla , 2008).

Mientras el viento seguirá siendo utilizado para labores agrícolas, el uso de la energía eólica como fuente de generación, libre de polución para suministro de electricidad, es una alternativa atractiva que en los últimos años ha tenido un enorme crecimiento a nivel mundial principalmente el desarrollo eólico se evidencia en Alemania y los Estados unidos en donde está energía ha tenido una participación considerable.

A nivel de autogeneración el aprovechamiento de la energía eólica se realiza mediante aerogeneradores, que transforman la energía del viento en electricidad, esta electricidad puede ser utilizada para abastecer de energía emplazamientos de difícil acceso para la red eléctrica. La electricidad obtenida a través de estos pequeños aerogeneradores aislados, puede ser utilizada de manera directa o bien ser almacenada en acumuladores o baterías para su uso posterior, en horas nocturnas o cuando sea necesaria. En la mayoría de los casos la puesta en

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marcha de una instalación de autoconsumo de energía eólica se complementa con una instalación de energía solar fotovoltaica, también destinada al autoconsumo. (Enerpal, 2014) Los vientos que se encuentran en Colombia están entre los mejores de Sudamérica (véase ilustración 6),la región que posee vientos de calidad es la guajira, en donde se ubica la central eólica Jepírachi que tiene una producción de 19.5MW con 15 aerogeneradores de 1.3 MW de la empresa epm, es el primer parque eólico para la generación de energía eléctrica que se realiza en Colombia. (EPM, 2014) Ilustración 7 Potencial eólico en Colombia a 50 metros para 2005

Fuente (UPME, 2005)

5.1 ENERGÍA EÓLICA EN EL MARCO DE LA LEY 1715 DE 2014 Integrando las FNCER la energía eólica es una de las fuentes contempladas también por la ley 1715 del 2014, la cual su desarrollo ha sido estipulado por los siguientes considerandos.  La energía eólica como FNCER, se deberá estudiar y analizar las condiciones propias de la naturaleza, para su reglamentación técnica por parte de la CREG  El gobierno nacional a través del MME fomentara el aprovechamiento del recurso eólico en proyectos de generación en zonas aisladas o interconectadas.  El MME directamente a través de la entidad que designe para este fin, determinara requerimientos técnicos y de calidad a cumplir por las instalaciones que utilicen el recurso eólico como fuente de generación.  El gobierno nacional, por intermedio del ministerio de ambiente y desarrollo sostenible, determinara los parámetros ambientales que deberán cumplir los proyectos desarrollados con energía eólica, así como la mitigación de impactos ambientales que pueden presentarse en la implementación.

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5.2 ENERGÍA EÓLICA CON FINES DE AUTOCONSUMO Para la autogeneración eólica, los primeros estudios que se realizaron, fueron considerados como energía eólica de pequeña potencia y eran aeroturbinas utilizadas para producir electricidad en lugares ventosos y remotos, razón por esta última por la que no solían disponer de una red eléctrica convencional, este tipo de aeroturbinas se caracterizaban por producir solamente una pequeña cantidad de kWh al mes y debía ser almacenada en baterías para disponer de energía en cualquier momento.

Con el tiempo las aeroturbinas han evolucionado y su aplicación principal hoy en día es la conexión a la red del SDL, como una fuente de micro GD, principalmente para operar a nivel doméstico, comercial o industrial, operando como una vía activa de ahorro de energía y contribuyendo con el medio ambiente (Fundacion de la energia de la comunidad de madrid, 2012).

Cuando existe un gran costo o dificultad para llevar la energía de la red eléctrica al lugar necesario para su consumo bien sea por infraestructura o cableado, lo más usual en esos casos es montar combinaciones con energía solar y el aerogenerador de esta forma el respaldo eléctrico será más útil y puede directamente trabajar, cargando un banco de baterías; Para las nuevas tecnologías de aerogeneradores de conexión a la red, no se hace necesario un respaldo de baterías, debido a que el almacenamiento eléctrico se genera en las redes de distribución.

La gama de mini turbinas eólicas (véase ilustración 7), pueden llegar a generar buenas cantidades de energía, son increíblemente silenciosas, ligeras y altamente eficientes en la producción de energía siendo la tecnología adecuada para sistemas renovables on-grid/offgrid.

Ilustración 8 mini turbinas o mini aerogeneradores eólicos

Fuente (Agroinformacion, 2014)

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Ilustración 9 Esquema básico para una vivienda con energía eólica.

Fuente (Enair, 2014) 6. PEQUEÑOS APROVECHAMIENTOS HIDROELÉCTRICOS

Es llamada energía hidráulica o energía hídrica a aquella que se consigue del beneficio de las energías cinéticas y potencial de la corriente del agua y caídas de agua, se considera como una de las energías renovables porque su impacto ambiental es mínimo a comparación de las grandes centrales hidroelectricas.

En décadas pasadas, la mayoría de municipios de nuestro país disponían de su pequeña central hidroeléctrica y en algunas fincas de microcentrales; las que en mayor parte fueron construidas con los recursos de los propios usuarios y el diseño e ingeniería era todo de origen nacional. Los aprovechamientos fueron absorbidos en los años 70 por grandes proyectos hidroeléctricos, que conformaron la base de la generación del SIN el cual no cubre todo el territorio nacional, geográficamente suministra energía al 40 % de éste, alimentando grandes centros de consumo con un reducido abastecimiento a la población rural. (Ortíz Flórez, 2014)

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Colombia posee un excelente recurso hídrico por todas sus regiones (véase ilustración 9), adicionalmente sus características topográficas facilitan la creación de pequeñas centrales hidroeléctricas PCH, bien puede ser para el suministro de energía al SIN o para el abastecimiento a las ZNI. Hoy por hoy la mayoría de ZNI puede llegar a cambiar el abastecimiento energético por plantas de combustible fósil que adicionalmente es una alternativa más costosa, por pequeñas centrales hidroeléctricas. (Ortíz Flórez, 2014) Ilustración 10 Potencial Hídrico en Colombia

Fuente (IDEAM, 2014) 6.1 DESARROLLO DE PEQUEÑOS APROVECHAMIENTOS HIDROELÉCTRICOS EN EL MARCO DE LA LEY 1715 DE 2014 Principalmente para los pequeños aprovechamientos eléctricos aplica la Ley 1715 de 2014, la cual es considerada como una FNCER, ya que las PCH han tenido una evolución valiosa en Colombia, sus estudios de pre factibilidad y de factibilidad ya están reglamentados y su fomento ya viene desde tiempo atrás.

En sus competencias la Ley 1715 establece:  El MME, a través de las entidades adscritas competentes, continuara promocionando su desarrollo como solución energética. (Republica de Colombia, 2014)

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 El ministerio de ambiente y desarrollo sostenible promoverá la gestión y el manejo integral y sostenible del recurso hídrico de las cuencas hidrográficas del país.

(Republica de Colombia, 2014) 6.2 MICRO APROVECHAMIENTOS HÍDRICOS PARA AUTOCONSUMO Generalmente para el autoconsumo, se requiere que el lugar a autoabastecer posea de un pequeño arroyo o una caída de agua, habitualmente para el autoconsumo del aprovechamiento hídrico es común encontrarlo en zonas montañosas o en zonas cercanas a quebradas, esto genera que no sea una alternativa muy atractiva de autoconsumo para una metrópoli o una ciudad y principal que no posea los recursos, no obstante eso no quiere decir que no se pueda realizar algún método de autoconsumo, una de las formas que probablemente funcione es el aprovechamiento de las caídas de los acueductos de la misma ciudad.

Ilustración 11 diagrama de conexión de una micro-central hidroeléctrica

Fuente (Lorenzo Escuín, 2011) Se da lugar al nombre de micro o pico centrales hidroeléctricas (véase ilustración 10), que hace referencia a la generación eléctrica a pequeña escala. Para estos casos son muy apropiados las micros turbinas hidráulicas, y favorablemente en el mercado existe una gran variedad de turbinas que hacen esta función.

El uso de pico y micro-centrales es justificado económicamente hablando, ya que, la inversión que se realiza es menor en comparación con la instalación de tendido eléctrico en una zona aislada.

Además, mediante la autogeneración de energía se estaría evitando el consumo de electricidad de la red. Por tanto, el único coste al que se debería hacer frente es el de mantenimiento de la instalación. Cabe resaltar que dicho mantenimiento es poco importante y se reduce a la limpieza de filtros en la absorción de agua, lo que reduce los costos. (Lorenzo Escuín, 2011) 17

Ilustración 12 Esquema eléctrico de una MCH como sistema aislado

Fuente (Lorenzo Escuín, 2011) Ilustración 13 Mini-turbina PELTON

Fuente (Solener, 2014)

7. BIOMASA La biomasa es cualquier material de tipo orgánico, proveniente de procesos biológicos que se pueden aprovechar para producción de energía, sus ejemplos más claros son la quema de madera o plantas y las transformaciones que se logran obtener de la biomasa como los combustibles, energía eléctrica, fuerza motriz o energía térmica.

La biomasa es considerada como una energía renovable, gracias a que las emisiones de GEI son muy bajas, este tipo de “energía solar almacenada” se caracteriza por ser transportable e utilizable en el sitio en donde sea requerida.

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Hay varios modelos de clasificación de la biomasa, dependiendo su origen, es posible clasificarla como biomasa natural si es proveniente de fuentes forestales poco intervenidas por el hombre, biomasa residual, como es el caso de los residuos agroindustriales, residuos urbanos y residuos ganaderos y biomasa cultivada, que pueden ser los cultivos energéticos, plantas de rápido crecimiento o generada por microorganismos, también se puede clasificar como vegetal y animal. (Ministerio de minas y energía, Unidad de planeacion minero energetica, 2010) En las técnicas de generación de energía eléctrica y térmica, la biomasa con mejores características de utilización en Colombia son los residuos de bosques madereros, los de la agroindustria como caña de azúcar (bagazo), palma africana, arroz, café, maíz, plátano, flores, también los cultivos energéticos del futuro tales como gramíneas de rápido crecimiento ricas en celulosa para la producción de alcohol y por otro lado la biomasa pecuaria que en generación de energía es menor a la obtenida por la agrícola (véase ilustración 13).

Ilustración 14 Potencial energético de la biomasa residual agrícola en Colombia

Fuente (Ministerio de minas y energía, Unidad de planeacion minero energetica, 2010)

7.1 BIOMASA EN EL MARCO DE LA LEY 1715 DE 2014 Las nuevas políticas de la Ley que rigen para el aprovechamiento de la generación de energías a partir de la biomasa, hacen una división en cuatro categorías, en donde se puntualiza en el desarrollo de la energía procedente de biomasa forestal, las repoblaciones forestales energéticas, la biomasa agrícola y la energía de los residuos.

Desarrollo de la energía procedente de biomasa forestal  Las zonas de selvicultura que cuentan con proyectos de ordenación, o instrumentos de gestión forestal equivalentes y las incluidas en el ámbito del plan nacional de desarrollo forestal (PNDF), deberán incluir en sus instrucciones o contenidos la

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utilización de todos los subproductos y residuos obtenidos en los aprovechamientos o tratamientos de las masa forestales, no admitiéndose la posibilidad de abandono en estas zonas, con excepción de aquel porcentaje de materia orgánicas requerido para mantener las condiciones propias del suelo.  En el caso de no existir instrumentos de gestión forestal o (PNDF) que recoja lo indicado en el punto anterior, los planes de aprovechamiento y los tratamientos silvícolas deberán incluir entre sus instrucciones o condiciones la utilización de todos los subproductos y residuos obtenidos en los aprovechamientos o tratamientos.  Se incluirán, entre las actividades con acceso preferente a incentivos, la realización de planes plurianuales de aprovechamientos o tratamientos que incorporen la aplicación energética de los productos, subproductos o residuos. Estos planes se definirán de acuerdo a los períodos necesarios para realizar una selvicultura y aprovechamiento energético adecuados que desarrolle una estructura productiva y garanticen el suministro de biomasa a los potenciales usuarios durante un periodo, de tiempo idóneo para el desarrollo de proyectos energéticos.  El gobierno, en coordinación con las Corporaciones Autónomas, dictará las disposiciones necesarias para establecer un mecanismo de fomento para la realización de planes plurianuales de aprovechamientos o tratamientos, que incorporen la aplicación energética de los subproductos o residuos.

Repoblaciones forestales energéticas  Tendrán la consideración de repoblaciones forestales energéticas aquellas en las que se establezcan marcos de plantación o siembra y se realice una selvicultura orientados a maximizar el rendimiento en contenido energético y a favorecer el corte, extracción y el procesamiento económico del recurso de manera sostenible.

El destino de los productos maderables y leñosos deberá ser única y exclusivamente energético.  El Gobierno, en coordinación con las Corporaciones Autónomas, dictará las disposiciones necesarias para establecer instrumentos de fomento al desarrollo de repoblaciones forestales energéticas, teniendo en cuenta, In favorabilidad de determinadas especies, características de la temporada climática y otros factores.

Biomasa Agrícola  El Gobierno Nacional, en coordinación con las Corporaciones Autónomas, establecerá planes de actuación con el fin de fomentar el aprovechamiento energético de biomasa agrícola y evitar el abandono, la quema incontrolada en la explotación o el vertimiento de los residuos agrícolas.

Energía de residuos  Será considerado como FNCER el contenido energético de los residuos sólidos que no sean susceptibles de reutilización y reciclaje.

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 Será considerado como FNCER el contenido energético tanto de la fracción biodegradable, como de la fracción de combustible de los residuos de biomasa.  Se faculta al Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, en colaboración con las Corporaciones Autónomas para fijar los objetivos de valorización energética para algunas tipologías concretas de residuos de interés energético a partir de criterios ambientales de la gestión de residuos, de sostenibilidad ambiental y económica. Para ello, establecerá reglamentariamente un mecanismo que indicará los sujetos obligados e incluirá un sistema que permita la supervisión y certificación así como un régimen de pagos compensatorios.

7.2 POSIBILIDADES DE AUTOGENERACIÓN A PARTIR DE BIOMASA La biomasa significa un buen aporte para el sector energético eléctrico, ya que mediante la gasificación de la biomasa por un proceso termo-químico, se obtiene un gas conocido como gas de síntesis o syngas. Este proceso en donde la materia orgánica sólida, en presencia de una cantidad reducida de oxígeno, se convierte en una mezcla de gases metano, monóxido de carbono, hidrogeno y gases inertes, luego esta mezcla de gases tras ser convenientemente tratados, puede utilizarse en turbinas, calderas o motores de combustión interna para producir energía eléctrica, mecánica y calorífica (Twenergy, 2013), este tipo de producción de la biomasa, puede convertirse en un método de autoconsumo con sus respectivas adecuaciones tecnológicas.

La biomasa y la producción de energía eléctrica, es habitualmente una tecnología que aplica para grandes plantas de producción eléctrica (véase ilustración 14), por lo que hace que para viviendas, locales, y pequeñas industrias se convierta en una tecnología poco adaptable, no obstante la biomasa puede llegar a convertirse en una solución eficiente de autoconsumo por medio del uso de micro plantas generadoras a partir de biomasa, el uso de micro turbinas de vapor, o por la generación anaeróbica de gas esto genera que la autogeneración tome un rumbo diferente y aceptable para implementación.

Sin embargo la unión europea ha realizado una importante contribución que beneficia el autoconsumo a pequeña escala, a partir de la producción de biogás y adicional buscando un importante ahorro económico y energético, el proyecto llamado BIOGAS3 que quiere fomentar la producción sostenible de energía renovable a partir de biogás y de digestión anaeróbica, en el proyecto desarrollarán las herramientas necesarias para abordar modelos de colaboración empresarial, diseño y promoción de procesos a pequeña escala, modelos de gestión de la demanda de energía, y formación para el desarrollo de habilidades, concienciación, networking, y nuevas tecnologías para la generación de biomasa a pequeña escala. (Intelligent energy europe programme of the european union, 2014), este proyecto tiene una duración de dos años en los cuales, se pretende que exista bastante información, sobre las nuevas tecnologías que se viene para las energías a partir de la biomasa.

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Ilustración 15 esquema de generación de electricidad a partir de biomasa.

Fuente (Lopez Mendiburu, 2011) Sin embargo en Colombia la autogeneración por biomasa se ve reflejada en varios casos por los métodos de gasificación de los residuos, en la mayoría de los casos haciendo uso de un proceso de digestión anaeróbica (véase ilustración 15), en donde los microorganismos descomponen el material en ausencia del oxígeno y en un tiempo prolongado para que se generan diferentes gases, entre los que son más abundantes el dióxido de carbono y el metano, el biogás generado se utiliza como combustible principalmente para motores, turbinas de gas, hornos, calderas, estufas y celdas de hidrógeno. (Centro de energias renovables, 2014) Los principales componentes para realizar un proceso de digestión anaeróbica son, el reactor donde se lleva a cabo la digestión, el sistema de calefacción en caso de ser requerido, los mezcladores que permiten obtener una mezcla completa dentro del reactor, lo que facilita la degradación de la biomasa y los extractores de biogás (Centro de energias renovables, 2014)

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Ilustración 16 Proceso de biogás con digestor anaeróbico para producción térmica y eléctrica

Fuente (Montanaro, 2007)

8. ENERGÍA GEOTÉRMICA La energía geotérmica es una energía limpia y renovable, que puede obtenerse mediante el aprovechamiento del calor interior de la tierra (véase ilustración 16). En general lo que se realiza para explotar este recurso es extraer a la superficie, mediante perforaciones y construcción de pozos, el vapor y los líquidos para aprovecharlos en generación de electricidad mediante turbinas. La energía calorífica puede almacenarse en las rocas o en acuíferos localizados a pocos kilómetros de profundidad, constituyendo reservorios o yacimientos geotérmicos los cuales actualmente pueden reflejarse en superficie en forma de manantiales termales, terrenos de vapor, géiseres, fumarolas, etc.

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Ilustración 17 Panorama del aprovechamiento geotérmico

Fuente (Ministerio de minas y energía, Unidad de planeacion minero energetica, 2010)Gracias a que Colombia cuenta con una muy buena ubicación geográfica y un marco geológico favorable y adicional se encuentra ubicado en el cinturón de fuego del pacifico, zona donde la temperatura natural del subsuelo es alta, provocada por la actividad volcánica presente, lo que es una ventaja para poder realizar una explotación geotérmica.

Según estudios de reconocimiento realizados por la Organización Latinoamericana de Energía y el Instituto Colombiano de Electricidad (ICEL), Colombia posee varias áreas de interés geotérmico para generación eléctrica o uso directo del vapor en procesos industriales o turísticos, como son: ( véase tabla 4).

Tabla 1 Áreas de interés geotérmico en Colombia, localizadas en las tres cordilleras

o o o o o o o o o o o

Cordillera Occidental

Cordillera Central

Cordillera Oriental

Chiles-Cerro Negro, Cumbal, Azufral Galeras Doña Juana Sotará Puracé Huila Tolima Macizo del Ruiz El área de Paipa

Fuente (Ministerio de minas y energía, Unidad de planeacion minero energetica, 2010)

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Teniendo en cuenta el potencial de aprovechamiento del recurso, la División de Energía del Banco Interamericano de Desarrollo (BID) apoyará el desarrollo de plantas geotérmicas en la zona que mediante los estudios necesarios, aporten la base necesaria para el diseño y construcción de una central geotérmica de 50 megavatios, así como el fortalecimiento del marco normativo existente para dar impulso a las energías no convencionales a nivel Nacional. (Ministerio de minas y energía, Unidad de planeacion minero energetica, 2010) 8.1 GEOTERMIA EN EL MARCO DE LA LEY 1715 DE 2014 Gracias a los diferentes estudios de pre factibilidad que se han generado por varias instituciones del país, la energía geotérmica para Colombia como una FNCER entra a formar parte de las normas establecida en la ley 1715 con las siguientes consideraciones.  La energía geotérmica se considerará como FNCER. Se deberá estudiar y analizar las condiciones propias de la naturaleza de la fuente para su reglamentación técnica por parte de la CREG. (Republica de Colombia, 2014)  Evaluación del potencial de la geotermia. ·El Gobierno pondrá en marcha instrumentos para fomentar e incentivar los trabajos de exploración e investigación del subsuelo para el conocimiento del recurso geotérmico y fomentar su aprovechamiento de alta, baja y muy baja temperatura. (Republica de Colombia, 2014)  El MME directamente o a través de la entidad que designe para este fin, determinará las condiciones de participación de este tipo de energía en el mercado energético colombiano; establecerá los requerimientos, técnicos y de calidad a cumplir por las instalaciones que utilicen el recurso geotérmico como fuente de generación.

(Republica de Colombia, 2014)  El Gobierno Nacional, por intermedio del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, determinará los parámetros ambientales que deberán cumplir los proyectos desarrollados con energía geotérmica, así como la mitigación de los impactos ambientales que puedan presentarse en la implementación. (Republica de Colombia, 2014) 8.2 GEOTERMIA PARA EL AUTOCONSUMO. Principalmente la adquisición de la energía geotérmica en Colombia se ve reflejada para el sector industrial y producción a gran escala, debido a que los posibles proyectos que se pueden generar, requieren de grandes inversiones, y perforaciones que se salen del perímetro del autoconsumo.

Lo que es una fuente potencial de energía, como lo es la energía geotérmica para Colombia, no se puede contemplar para la producción a pequeña escala, por que generaría perdidas y poca eficiencia del proyecto.

Sin embargo para países como Islandia, uno de los principales usos de autoconsumo, de la energía geotérmica es la calefacción de habitaciones, negocios y casas (véase ilustración 17), 25

que por medio de ductos conducen esta energía a los hogares, adicionalmente también es muy usada esta energía para refrigeración, la energía geotérmica puede ser obtenida a partir de aguas termales o excavaciones no muy profundas.

Ilustración 18 Esquema de climatización a través de geotermia

Fuente (Prosener, 2014) 9. ENERGÍA DE LOS MARES La energía de los mares se divide en tres clases de beneficio del recurso del mar, energía de las mareas, energía del oleaje y energía del gradiente térmico del mar.

La energía mareomotriz es otra de las energías consideradas como energía renovable, se obtiene a partir de las mareas mediante un empalme a un alternador (véase ilustración 18), para producción de energía eléctrica, esta energía es diferente a la energía que se obtiene del oleaje la que se origina de la fricción del viento con la superficie del agua de los mares.

Históricamente la energía mareomotriz fue utilizada por el ser humano que empezó a hacer uso de esta energía en la edad media, en donde instalaron molinos de marea en Francia y gran Bretaña, pero fue hasta 1938 que se dieron las primeras ideas de convertir la energía que proviene de las mareas en electricidad, la primera central mareomotriz fue construida hacia los años 1967 en la Bretaña francesa y tiene una capacidad de 240 MW y a partir de allí se han venido construyendo centrales mareomotrices. (Gonzales Velasco, 2009)

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Ilustración 19 Esquema del posible aprovechamiento marino de las corrientes marinas

Fuente (Gonzales Velasco, 2009) Las centrales mareomotrices suelen funcionar mediante esquemas que consisten en atrapar el flujo ascendente del agua creado durante la pleamar (véase ilustración 19), por medio de una presa que se construye en algún lugar apropiado de las costas, el flujo provocado por la marea se deja pasar a través de las esclusas que se cierran una vez se ha alcanzado la pleamar.

Al retirarse la marea, el nivel del agua crea un salto o una caída y en ese momento se abren las tuberías de acceso a las turbinas, las cuales dado el bajo salto y la gran cantidad de agua que se puede almacenar deben permitir el paso de un caudal elevado, entonces lo más apropiado para esta aplicación es la utilización de las turbinas de tipo hélice o Kaplan, para la transformación de la energía potencial en electricidad (Gonzales Velasco, 2009)

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Ilustración 20 Central mareomotriz

Fuente (Energias como bienes comunes, 2014) La energía de las corrientes de marea en Colombia significa también un potencial a considerar en áreas costeras. Para que esta forma de energía se pueda aprovechar, es necesario que se den condiciones de diferencia de mareas (superior a 3 m), corrientes de marea con velocidades superiores a 1.75 m/s y áreas de bahías o estuarios que permitan fácilmente la construcción de represas en los que alojaría en su base las turbinas para la generación de electricidad. Los estudios indican que para la costa pacífica, la bahía Málaga no resulta ser una opción por las bajas velocidades de marea y la estimación que sale de los estudios es que para la generación a partir de este potencial se sugiera la investigación de cabo corrientes, que se caracteriza por tener fuertes corrientes de marea, para la situación actual colombiana la energía de las mareas no parece ser una energía desarrollable a mediano plazo (Ministerio de minas y energía, Unidad de planeacion minero energetica, 2010)

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Ilustración 21 Planta undimotriz

Fuente (AAIIUC3M, 2009) La energía de las olas o también llamada undimotriz (véase ilustración 20) es también una fuente que puede explotarse en las áreas marinas. Sin embargo para los proyectos que se realicen de en esta área se consideran viables, cuando la ola transporte por lo menos 15kW/m de ancho de la cresta. Estudios realizados con información satelital muestran que al analizar 6 celdas (celdas de 4x110 km de lado) en Colombia, 2 en el Pacífico y 4 en el Caribe, las celdas del Pacífico arrojan una amplitud de onda baja que descarta las celdas mencionadas mientras que en las del Caribe solamente la celda próxima a La Guajira tiene 1.72 m de altura media anual de la onda y una desviación estándar baja de 0.3, lo cual indica que esta región sería la más promisoria para continuar con estudios de explotación de la energía de las olas.

(Ministerio de minas y energía, Unidad de planeacion minero energetica, 2010) Para la energía del gradiente térmico (véase ilustración 21) o también llamada energía mareomotérmica es un tipo de energía renovable que utiliza las diferencias de entre las aguas profundas que tienen un temperatura bastante fría, y las superficiales más cálidas, para producir mover una maquina térmica y producir trabajo útil, que principalmente se transforma en electricidad.

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Ilustración 22 Central mareomotérmica

Fuente (Renueva la energia, 2014) Para el aprovechamiento de esta forma de energía se deben cumplir tres requisitos: 1. Gradiente térmico de más de 20º C entre la capa de agua caliente y agua fría 2. Mínima profundidad para lograr el gradiente térmico requerido 3. Mínima distancia horizontal entre tierra y el sitio de explotación energética dado el gradiente térmico. De acuerdo al estudio reciente, la región del Pacífico colombiano no presenta gradientes térmicos superiores a 20oC entre las aguas superficiales y las profundas que permitan aprovechar esta energía, como si es posible en la región las Islas de San Andrés y Providencia en el Caribe. Tampoco en los sitios evaluados como Juradó y Cabo Corrientes las profundidades necesarias para el sumidero de estas centrales de generación se encuentran a por lo menos 5000 y a 5700 m respectivamente de la línea costera, distancia considera demasiado grande para la interconexión de este tipo de centrales de generación. En estas condiciones, el potencial de aprovechamiento de este recurso en la costa pacífica no resulta viable. (Ministerio de minas y energía, Unidad de planeacion minero energetica, 2010) 9.1 ENERGÍA DE LOS MARES EN EL MARCO DE LA LEY 1715 DE 2014 La ley 1715 considerando como una FNCER a la energía de los mares, entra y comprende los siguientes considerandos.

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 Será considerada la energía de los mares, entendida como el aprovechamiento de las olas, el aprovechamiento de las mareas y el aprovechamiento del diferencial térmico de los océanos corno FNCER.  El Gobierno pondrá en marcha instrumentos para fomentar e incentivar los trabajos de exploración e investigación de los mares con el fin de conocer el recurso para aprovechamiento de la energía de los mares en el país.

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10. CONCLUSIONES 

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En general para los autogeneradores a pequeña escala, los beneficios económicos se verán reflejados en créditos de energía, los cuales serán centrados a partir de medidores bidireccionales según lo establecido en la ley 1715 del 2014 y la reglamentación correspondiente de la CREG en el caso de que el autoconsumo esté conectado a la red.

Ajeno de los bienes económicos, otro tipo de beneficio es la divulgación y la capacitación que estará a cargo de la UPME, con la cual los autogeneradores, podrán tener acceso a información técnica de las nuevas tecnologías de generación.

Para todo aquella persona natural o jurídica que quiera gozar de los beneficios que otorga la Ley 1715 del 2014 a las FNCE, debe tener en cuenta los parámetros que publicara la UPME y debe realizar la correspondiente gestión y procedimientos para alcanzar los beneficios, como deducción de la renta, exclusión de IVA y la exención de pago de aranceles al importar equipos.

Una de las principales condiciones para obtener los incentivos que otorga el Gobierno nacional es que se haga un uso eficiente de la energía y que principalmente se hagan implementaciones o proyectos enfocados a las FNCER. El gobierno nacional se compromete a fomentar la formación y la capacitación de capital humano, calificado para el desarrollo e implementación de proyectos de FNCER. Para la ley 1715 del 2014 y en general para el autoconsumo a pequeña escala una de las principales energías de autogeneración es la energía solar fotovoltaica, que con los nuevos proyectos en el tema busca beneficiar principalmente a la población de los estratos 1, 2 y 3, pero hay que tener en cuenta que no es la única opción de desarrollo y para el autoabastecimiento energético.

Colombia cuenta con un alto recurso de energía solar, la irradiación del país beneficia a todos aquellos proyectos que trabajen esta energía, lo que hace que sea una fuente viable para el desarrollo sostenible del país.

En este momento las tecnologías para el desarrollo de las energías provenientes del sol, tienen precios racionales y con facilidad de que el público pueda adquirir estos productos.

Para el buen desarrollo de la energía eólica en el país hacia el autoconsumo, es factible implementar estos proyectos de energía asociada, es decir implementar los aerogeneradores eólicos de la mano con paneles fotovoltaicos, para lograr una mejor eficiencia y captación de las energías renovables, cabe aclarar que se debe tener en cuenta los espacios de su aplicación, y de que sea viable su implementación.

Los mejores sitios para la autogeneración de energía eólica colombiana son la Guajira, Magdalena, Atlántico, zona norte del Choco en límites con Panamá, Casanare, Arauca, Meta y Antioquia.

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Para el micro-aprovechamiento hídrico, se sugiere realizar un estudio de pre factibilidad del proyecto, analizar con detalle la hidrología del caudal a aprovechar y los costos sea operación, de inversión y de retorno.

Gracias a que Colombia posee un alto recurso hídrico en la mayor parte de su territorio, las micro-centrales hidroeléctricas son una solución posible para las pequeñas comunidades, que se encuentran en las ZNI. La biomasa al igual que la geotermia, para producción de energía eléctrica a pequeña escala, aún no han tenido gran impacto, realmente estas dos energías tienen mayores avances tecnológicos y más estudios a nivel de generación a gran escala, lo que resulta más eficiente para su aprovechamiento.

La autogeneración de la energía sea solar, eólica, por pequeños aprovechamientos hídricos, biomasa o geotermia según la ley 1715 puede estar conectada a la red del SIN con sus respectivos acoples y según lo reglamente la CREG, o simplemente almacenando la energía ya sea en baterías o en cualquier otro tipo de acumulador.

La biomasa a nivel de autoconsumo generalmente se ve reflejada en la producción de gas y combustibles, que es un aporte bueno para la reducción de GEI. EL autoconsumo de geotermia en Colombia no se ve como una opción viable, pero para países como Islandia que su capa freática está más cerca de la corteza, es mas fácil realizar intervenciones, por autogeneradores de energía, esta energía es usada principalmente para la climatización.

Una de las energías no convencionales para Colombia puede ser el uso de la energía nuclear, la que no es nombrada en el contenido del documento, por el gran peligro que supone para la población y el medio ambiente, en el caso de una explosión nuclear y la gran cantidad de radiación letal que puede llegar a provocar.

Universalmente para el autoconsumo off-grid o aislado de la red, el uso de las baterías es el principal acumulador, este almacenamiento contiene metales pesados y compuestos químicos, que pueden ser perjudiciales para el medio ambiente, se recomienda que la disposición final de estos materiales se haga de manera que estos residuos se eliminen de manera correcta y siguiendo los respectivos procedimientos.

Una forma de almacenamiento cuando existe conexión al SIN, que mediante sus tendidos eléctricos se convierte en almacenador de energía.

La energía de los mares tiene un gran potencial eléctrico que puede ser aprovechado, cabe aclarar que este tipo de desarrollo, no tiene relación con el autoconsumo a pequeña escala, debido a que el recurso del mar, requiere de gran infraestructura, para su transformación en electricidad en este documento se incluye únicamente como una FNCER, aunque en el país no se tengan aun proyectos que contengan este tipo de aplicaciones la ley 1715 del 2014 promueve la investigación en este tipo de proyectos.

La principal ventaja de la autogeneración es la independencia que se logra de las grandes empresas productoras de energía, esta técnica fomenta la GD y provoca que las pérdidas eléctricas sean menores, adicionalmente el autoconsumo es un generador 33

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de empleo y de nuevas oportunidades de negocios, de investigación e inversión, lo que para Colombia genera un buen impacto económico y de progreso, el medio ambiente es otro beneficiado ya que las energías renovables, reducen los GEI y aportan a que las energías fósiles o energías no renovables disminuyan su uso.

Adicional a todas estas ventajas Colombia avanza con sus políticas de URE , promoción, fomento de nuevas tecnologías de desarrollo sostenible y reglamentación para las instalaciones eléctricas y usos de las tecnologías renovables.

Para las nuevas generaciones de ingenieros, que estén interesados en los temas de autogeneración eléctrica, una investigación a realizar son las tecnologías de generación de energía a pequeña escala y que su implementación pueda ser utilizada en viviendas o locales, todo esto para aprovechar el gran recurso que posee Colombia en biomasa.

El futuro del mercado energético para Colombia debe poseer mayores índices de FNCER y la venta de esta energía debe ser mejor valorizada que la energía producida en las fuentes convencionales de desarrollo.

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11. ANEXOS Estado actual colombiano de la energía solar DISPONIBILIDAD DE INFORMACION

INSTITUCIONES

POTENCIAL

PENETRACION

REGULACION NORMA TECNICA

INCENTIVOS

EDUCACION

INVESTIGACION

Varios mapas de radiación solar en el país indican un excelente potencial entre el 58 y 85% del máximo mundial. El detalle y la precisión de la información no es adecuado para formular y desarrollar proyectos que requieran simulación de resultados.

Deberían intervenir: MME, UPME, IPSE, Minagricultura, Minambiente, SENA, Colciencias, Generadoras y unidades de planeación del estado, Unidades prestadoras de servicio a nivel Municipal y Departamental.

El país dispone entre 2200 kWh/m2/año (Guajira) y 1300 kWh/m2/año (Costa Pacífica).

Se estima en 9 MW en sistemas fotovoltaicos con un crecimiento de 300 kWp/año. En la parte térmica se estima en 110.000 m2 de colectores que corresponden a 77 MWth. No hay regulación específica para energía solar.

Hay normas ICONTEC para colectores solares, materiales, evaluación cubiertas calentadores solares, instalación de sistemas de calentamiento de agua No hay incentivo específico para energía solar. Aplican los generales para las FNCE. Varias instituciones (IPSE entre otros) promueven proyectos demostrativos.

No hay especialización en energía solar pero si la hay en renovables. En la U. Nacional Bogotá hay un Doctorado de la física de las celdas solares.

No hay política específica para la I&D en energía solar. Los grupos inscritos en Colciencias y los proyectos aprobados responden a iniciativas aisladas y coyunturales. Ver base de datos para tesis

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universitarias. Colciencias ha financiado 3 proyectos de energía solar en 20 años Fuente (Ministerio de minas y energía, Unidad de planeacion minero energetica, 2010) Estado actual de la energía eólica DISPONIBILIDAD DE INFORMACION

INSTITUCIONES

POTENCIAL

PENETRACION

REGULACION NORMA TECNICA

INCENTIVOS

Información sobre el recurso limitada a pocas estaciones, extrapolación a regiones.

La información solamente da tendencias regionales y es insuficiente para cualquier propósito de ingeniería eólica Deberían intervenir las instituciones relacionadas con energía. Minem, MAVT, UPME, Generadoras, IPSE, Colciencias, ISA, BID, IPSE, gobiernos locales Potencial desde excelente para generación al SIN en la Costa Atlántica (Guajira y litoral hasta Cartagena), San Andrés y Providencia. Hay indicios de otros lugares del interior del país.

19.5 MW en Jepirachi. 32 MW en futuro desarrollo de Jaktoui. Hay muchos molinos de viento pero capacidad instalada indeterminada.

No hay regulación específica para energía eólica Normas ICONTEC: Hay 2. Generación electricidad con aerogeneradores, ensayo de curva y potencia. 2. Requisitos de seguridad.

Ley 788 de 2002 modif Art 18 Estatuto Tributario Artículo. Exención imporenta por 15 años “l v de energía con base en los recursos eólicos, biomasa o residuos agrícolas, realizada únicamente por las empresas o s”, s m y cuando el proyecto genere y venda certificados de reducción de GEI y destine a obras de beneficio social el 50% de los recursos obtenidos por este concepto. 2. Artículo 95: Importación maquinaria y equipos para proyectos que generen CERs estará exenta de IVA. (Reglamentada por la Resolución 0978 de 2007).

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EDUCACION

Existen especializaciones en energías renovables.

INVESTIGACION No hay política específica para la I&D en energía eólica. Los grupos inscritos en Colciencias y los proyectos aprobados responden a iniciativas aisladas y coyunturales. Ver base de datos para tesis universitarias. Colciencias ha financiado 4 proyectos de energía eólica en 20 años Fuente (Ministerio de minas y energía, Unidad de planeacion minero energetica, 2010)

Estado actual de la Biomasa DISPONIBILIDAD DE INFORMACION INSTITUCIONES

POTENCIAL

PENETRACION REGULACION NORMA TECNICA

INCENTIVOS

Existe información fragmentada en la UPME y Ministerio de Minas y Energía Deberían intervenir: IPSE, Minagricultura, Minambiente, Colciencias, Generadoras y unidades de planeación del estado, Unidades prestadoras de servicio a nivel Municipal y Departamental (ejemplo: UAESP en Bogotá UPME identificó potencial energético de 331.64 PJ/año de residuos agrícolas e industriales (RAI) (bagazo de caña, palma africana, café maíz, arroz, banano y plátano). Los residuos pecuarios 117.55 PJ/año (bovinos, porcinos y avícolas).

Residuos sólidos urbanos de 12 ciudades principales: 192TJ/año.

Capacidad con residuos de biomasa (2008): 26,9 MW (bagazo de caña en cogeneración) No hay regulación específica.

No existen Normas Técnicas ICONTEC para biomasa pero para los equipos (pe calderas) se aplican normas técnicas especificas Ley 788 de 2002 modif Art 18 Estatuto Tributario Artículo. Exención imporenta por 15 años “l v de energía con base en los recursos eólicos, biomasa o residuos agrícolas, realizada únicamente por las empresas o s”, s m y cuando el proyecto genere y venda certificados de

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reducción de GEI y destine a obras de beneficio social el 50% de los recursos obtenidos por este concepto. 2. Artículo 95: Importación maquinaria y equipos para proyectos que generen CERs estará exenta de IVA. (Reglamentada por la Resolución 0978 de 2007).

EDUCACION Ingeniería FORESTAL.U.N y Distrital INVESTIGACION Existen varios grupos especialmente en biocombustibles en varias Universidades, muchas patrocinadas por COLCIENCIAS Fuente (Ministerio de minas y energía, Unidad de planeacion minero energetica, 2010) Estado actual PCH DISPONIBILIDAD DE INFORMACION

INSTITUCIONES

POTENCIAL

PENETRACION

Existen estudios realizados en 1981,82 sobre reconocimiento de áreas, realizados por El ICEL, en el INEA en los años , 1996 - 1997 se realizó Investigación de PCH, en donde se realizaron comités Nacionales recogiendo información de los Departamentos, también se encuentra Proyecto PESENCA. Desde 1997 el IPSE tiene información en territorios Nacionales y el sector privado inicia diseños y construcción en diferentes partes del País.

Deberían intervenir las instituciones relacionadas con energía Colciencias, UPME, Electrificadoras, ISA, XM, Corporaciones Autónomas Regionales, Isagen, Bid, , IPSE, Universidades (Andes, Nacional,Valle,UIS, Libre, Central entre otras).

El potencial se ha evaluado preliminarmente en el INEA teniendo una cifra general del 25,000 Mw, en los años 2008 y 2010 se inició una actividad para determinar Potencial en PCHs liderada por UPME - IDEAM utilizando mapas digitales y rendimientos en Cuencas Hidrográficas, tiene dificultadas en zonas bajas en donde existen altos caudales y baja altura se esperan los resultados.

Actualmente se encuentra una etapa de alto Desarrollo, lo cual se demuestra en los

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tramites de Licencias Ambientales en diferentes Corporaciones Regionales, inicio de Construcción de PCHs en diferentes sitios del País y tramites de MDL de Proyectos de PCHs. REGULACION Existe una Regulación para Centrales Hidroeléctricas, la cual debe ser aplicada para las PCHs, en lo relacionado con Fronteras comerciales, libre acceso a redes, cargos a Generadores, cargos a Comercializadores, Cargos a pagar a la SSPD. Se debe sugerir modificar la regulación para energías alternativas NORMA TECNICA No existen Normas Técnicas ICONTEC pero se aplican normas técnicas específicas para cada componente en obras civiles NSR 2010, Obras mecánicas y eléctricas las internacionales INCENTIVOS No existen incentivos específicos, sin embargo aplican los existentes sobre energía renovables de menos de 20 MW y los del MDL, Colciencias tiene un incentivo para desarrollo 125% por innovación tecnológica a las empresas emprendedoras.

Se debe proponer eliminar algunos Impuestos como los de Patrimonio EDUCACION Existen facultades o instituciones donde se enseñen curso de PCHs Universidad del Valle, Maestría Energías Alternativas Universidad Libre, Asignaturas en Universidades Ingeniera Civil, Mecánica y Eléctrica y Diplomados como los dictados en la Universidad Militar INVESTIGACION Proyecto Unal, Isagen Colciencias-BID, Existen o han existido proyecto como los de PESENCA, INEA, IPSE en PCHs para hogares campesinos, Proyectos apoyados por GTZ y otras entidades Nacionales. En 20 años Colciencias ha financiado 1 proyecto.

Fuente (Ministerio de minas y energía, Unidad de planeacion minero energetica, 2010)

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