Presentación Sectorial Energía

Workshop on Water, Food, and Energy Nexus for Climate Risk Management: Advanced Seasonal

Forecasting Systems to support Decision Making in Colombia

30 Oct. – 1 Nov. 2017, Bogota

Qué hacemos?Describa brevemente su rol dentro de su Institución: • Vínculos del clima con su sector: riesgo climáticos que afectan a su sector• Tomas de decisión que requieren datos de clima y meteorología• Situación actual: obstáculos y desafíos • Vínculos con la comunidad climática (servicio meteorológico, universidades, centros de

investigación)

Datos SECTORIALESDescriba los datos específicos que actualmente maneja: • Exemplo: predicciones estacional de precipitaciones, viento, fenomenos extremos

etc…• Define la resolución temporal: (mensual o diaria)… • Define tiempo necessario de notifica y los canales de comunicaciones

Describa los datos climaticos o productos y servicios climaticos requieridos por susector

Requerimientos de datos y serviciosclimáticos

Generalidades Sector Energético

Fuente: ACOLGEN

Alta dependencia a la variabilidad Climática

Operación

Hacia el año 2030, habrán 1300 MW de energía eólica y cerca de 300 MW de energía solar.

Energía de alta variabilidad espacio – temporal asociada a la variabilidad del recurso a escala intra-diaria.

Se espera incremento en PCHs.

Pronosticar la generación de estas fuentes es una actividad esencial para integral su energía al SIN.

Planeamiento

Matriz Energética del SIN mayormente hidráulica y a futuro con alto componente de RER.

Planeación del SIN para atender eventos de variabilidad climática como el ENSO – El Niño.

Optimización del despacho de electricidad

Análisis de impactos sobre la disponibilidad de cambio climático y adaptación al mismo.

Necesidad de Servicios Climáticos del Sector Energético

Visión del Operador del Sistema

• XM tiene entre sus funciones la planeación y la operación del SistemaInterconectado Nacional (SIN), para asegurar la atención de la demanda deenergía de manera confiable, económica y siguiendo estrictos indicadoresde calidad y seguridad.

• XM tiene varios procesos operativos que aseguran la atención de lademanda por medio de la generación de energía. Entre ellos está elproceso de despacho que programa la generación del siguiente día, elproceso de redespacho que programa la generación de la siguiente hora, yla operación en tiempo real del SIN.

• Debido a que gran componente de la generación del SIN es mediantecentrales hidroeléctricas, se hace un seguimiento permanente a laevolución del clima e hidrología, lo que ayuda a identificar situacionesfuturas de riesgo y poder emitir señales oportunas que garanticen laatención de la demanda bajo los criterios arriba establecidos.

Qué hacemos?

Obstáculos y desafíos• Desarrollar modelos de pronóstico de la potencia para las fuentes de energía

renovable no convencional (FERNC), de las pequeñas centrales hidráulicas, yde las centrales a filo de agua. Para esto es necesario implementar modelosde predicción de variables asociadas con la irradiación solar, la velocidad ydirección del viento, y el caudal aprovechado por las centrales hidráulicas.

• Desarrollar modelos de la demanda de energía que tengan en cuenta lageneración distribuida.

Vínculos con la comunidad climática• El Sistema Eléctrico Colombiano (SEC) se apoya en entes externos

(universidades, centros de investigación, etc.), con quienes establece alianzaspara el desarrollo de investigaciones y estudios que permitan reducir lavulnerabilidad del sector ante los riesgos derivados del comportamiento delclima. Existe el convenio IDEAM-CNO-MinMinas-UPME, entre cuyospropósitos figura el estudio del clima y su impacto en este sector productivo.

Qué hacemos?

Datos SECTORIALES

XM es el operador del SIN y del Mercado de Energía Mayorista, pero no poseered de monitoreo hidrometeorológico. La regulación sectorial establece quetodos los agentes deben entregar diariamente la información hidrológica y deembalses, asociada con sus fuentes de generación. Esta información esprocesada y transformada en informes de seguimiento a diferentes escalas detiempo (diaria, semanal, etc) y está disponible para consulta por Internet.

XM hace un seguimiento permanente del comportamiento de las principalesvariables meteorológicas que puedan incidir en la hidrología del sector(precipitación, anomalías de la temperatura superficial del mar en el Pacíficotropical, la dinámica de la ondas tropicales, el comportamiento y pronósticosde las ondas intra-estacionales, huracanes, etc.)

Datos SECTORIALESInformación meteorológica y de clima utilizada• Precipitación a corto plazo y estacional (pronóstico con resolución diaria,

mensual, estacional).• Temperatura superficial del mar en el Pacífico tropical (series de tiempo

semanal, mensual y trimestral, pronóstico con resolución diaria y estacional).• Seguimiento de índices del ENSO (ONI, Índice Multivariado del ENSO, SOI).• Imágenes satelitales recientes.Información hidrológica utilizada• Caudal medio diario afluente a cada uno de los embalses asociados con el SEC

(resolución diaria).• Nivel y volumen de cada embalse del SEC (resolución diaria).• Caudal turbinado, vertimientos, otras afluencias a cada embalse o nodo

hidrológico asociado con el SEC (resolución diaria).• Caudal medio mensual.• Pronóstico hidrológico con resolución semanal y mensual para los próximos dos

años (frecuencia de actualización semanal y mensual respectivamente).• Actualización de la información de parámetros de cada embalse (batimetría),

cada siete años.Canales utilizadosCorreo electrónico, Internet y eventualmente correo físico.

Requerimientos de datos y serviciosclimáticos

Datos meteorológicos y eléctricos en

tiempo-real

Pronósticos del recurso

eólico

Pronósticos de generación

Se requiere para esto estaciones meteorológicas que reporten sus datos en

tiempo real.

Para esto se usan desde modelos estadísticos hasta modelos meteorológicos

Se requiere para esto información detallada de

la planta. Unidades en operación,

mantenimiento, etc..

ObjetivoXM

Insumo proveedor

externo

Insumo plantas

Insumo IDEAM

Insumo IDEAM

Requerimientos de datos y serviciosclimáticos

La incorporación de las FERNC implica la adopción de la siguiente estructura deinformación y pronósticos.

Requerimientos de datos y serviciosclimáticos

Algunos de los servicios climáticos que ayudarían a una mejor integración de la FRNCson:

• Para pronosticar la potencia generada por plantas solares, en horizontes de 30minutos a una hora, sería ideal contar con pronósticos de irradiación a partir de losdatos satelitales de GOES.

• Para estimar la potencia generada por las plantas eólicas sería ideal contar conmodelos numéricos regionales de alta resolución, de ser posible probabilísticos, conactualizaciones rápidas, y si es necesario para horizontes cortos (48 horas).

• Estos mismos modelos numéricos podrían ser utilizados para los pronósticos de lademanda y los pronósticos de la irradiaciónen horizontes mayores a 1 hora.

• Sería ideal contar con un sistema de gestión de información hidrometeorológica y depronóstico en tiempo real.

Requerimientos de datos y serviciosclimáticos

Para la planeación energética y análisis de corto, mediano y largo plazo se requieren los siguientes pronósticos hidrológicos (caudal):

Horizonte/Tipo de Análisis Resolución Horizonte Frecuencia Actualización

Corto Plazo horaria lun-dom (7 días) Cada miércoles o jueves

Mediano Plazo semanal dos años mensual

Largo Plazo mensual cinco años mensual

Adicionalmente, para la toma de decisiones es importante conocer el estado futuro delclima. Así, se consideran de gran utilidad los siguientes pronósticos:

• Precipitación diaria, semanal, mensual y estacional (en milímetros);• Comportamiento general del clima y el pronóstico de los extremos del ENOS (El Niño y

La Niña);• Impacto del cambio climático en el clima y la hidrología de las cuencas asociadas al SEC;• Creación de escenarios hidrológicos asociados con el cambio climático.

Es clara la importancia de poder acceder a la información de tiempo real de las estacioneshidrometeorológicas del IDEAM, que sean de interés para el SEC.

Visión de los Generadores

Sistema Interconectado Nacional estrechamente ligado a lavariabilidad climática:

• La hidroelectricidad es el principal recurso de generación del País (≈ 70%).

• Situación actual: obstáculos y desafíos

• Vínculos con la comunidad climática (servicio meteorológico, universidades, centros de investigación)

Qué hacemos?

Generacion por Tecnologia * añoCapacidad por Tecnologia

Fuente: XM – Datos a Septiembre 2017

CapacidadInstalada

16,694 MW

• Desarrollo de proyectos de generación con otras fuentes de generación renovables (viento, solar, biomasa)

✓ Ley 1715 de 2014: Establece el Marco jurídico para la Integración de las energías renovables no convencionales

➢ Estimula la inversión, investigación y desarrollo para la producción de energía de la Fuentes No convencionales de Energía Renovable (FNCER)

➢ Define instrumentos arancelarios, tributarios, contables y de participación de mercado.

Qué hacemos?

Datos Sectoriales

Los agentes (empresas) generadores de energía del sector recopilan lasiguiente información:

• Medición de variables hidrometerorológicas: caudales afluentes a lossistemas de generación hidráulica y transmisión de datos en tiempo cuasi-real (satélite/GPRS/radio); precipitación y eventualmente otras variablesclimáticas: viento, humedad, radiación, etc.

• Datos históricos y redes de monitoreo propias en las cuencas aferentes a lascentrales de generación y proyectos. Las estaciones en superficie recopilandatos desde resolución horaria hasta promedios mensuales y anuales.

• Se elaboran/consultan pronósticos de corto plazo de caudales yprecipitación en las cuencas aferentes a las plantas de generación. Estainformación se validad diariamente para la operación.

• Pronósticos mensuales y semanales de caudales con horizonte de dos años(por agente), que son consolidadas dentro del Subcomité Hidrológico.

• Los riesgos asociados a la incertidumbre en la predicción a mediano y largo plazo de la disponibilidad derecurso hídrico.

• Riesgos asociados a desabastecimiento de energía eléctrica por eventos de variabilidad como el ENSO, por elporcentaje del recurso hídrico en el SIN. Impacto sobre el comportamiento del mercado de energía.

• Es necesario para el sector disponer de herramientas regionales de predicción de la variabilidad climáticateniendo en cuenta los eventos macro climáticos.

• Se evidencia una necesidad de adaptación del sector y su Planeamiento Operativo a los impactos producto delCambio Climático

• El sector históricamente ha mantenido convenios de cooperación con IDEAM, en su mayoría asociados amonitoreo de variables.

• A nivel de agentes por separado, con universidades y otras instituciones se han desarrollado convenios paraestudiar los temas relacionados con el recurso hídrico, su variabilidad y el impacto del Cambio Climático en ladisponibilidad de dicho recurso.

Qué hacemos?

Evolución embalse agregado del SIN en Eventos ENSO - El Niño. Tomada de XM, Informe Especial Resolución CREG 135/97, 2009

Requerimientos de datos y serviciosclimáticos

Planeación del SIN (1/2)

Pronóstico Horizonte Resolución FrecuenciaRequerido

paraHerramientas de

pronóstico y análisis

Sistemas de

Monitoreo y datos

Mensual 2 años Mensual MensualPlaneacióndel Sector Eléctrico y

Estudios Energéticos de mediano y largo plazo

Modelos estadísticos y modelos dinámicos de circulación global, regional que tengan en cuenta las condiciones

locales.

Datos históricos para calibración y validación

Sistema que permita acceder a la información hidroclimáticapronosticada

Semanal 2 semanas

Semanal Semanal Modelos estadísticos,

hidrológicos (lluvia –escorrentía)

Riesgos: Apagones debido a indisponibilidad del recurso ante ocurrencia de eventos no pronosticados a tiempo. No se aprovecha la complementariedad de los recursos.Retrasos y sobrecostos en operaciones de mantenimiento.No se optimiza energética y económicamente el SIN

Requerimientos de datos y serviciosclimáticos

Operación del SIN (2/2)

Centrales Hidroeléctricas

Parques Eólicos Plantas Solares

Precipitación agregada por cuencadel SIN y por región.

Velocidad Viento Irradiación Global Horizontal

Temperatura Dirección Viento Temperatura

Evaporación porcuenca

Densidad del viento (Temp. y presión)

Precipitación

Caudales de los ríos en los que tengan instrumentación

Velocidad del viento a superficie, 40, 60 y 80 metros.

Variables hidro climáticas Requeridas para pronosticar y acceder a través de un sistema que permita visualización de información por cuenca o área de central (Solar, Eólica, etc)

La información que sea requerida por el servicio climático la suministrarán los agentes del SIN

Gracias