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FINANCIA
EJECUTA
HOJA DE RUTA DE TECNOLOGÍA SOLAR PARA CALENTAMIENTO DE
AGUA Y PARA CALEFACCIÓN Y REFRIGERACIÓN DE AMBIENTES EN
COSTA RICA AL 2030
Setiembre 2017
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
i
PREFACIO
El diseño de la hoja de ruta tecnológica, involucró a distintos actores claves considerados partes interesadas del proceso, en el cual se estableció un Comité Superior, conformado por las entidades tomadoras de decisiones y un Comité de Hoja de Ruta, en el cual participan expertos de distintas áreas y entidades, que, con su conocimiento del sector, permitió contar con distintas ópticas, para procurar un resultado conjunto integrador; dirigido por el Equipo Facilitador, conformado por el Consorcio EMA Consultores – Cámara de Industrias de Costa Rica – Chirripó Consultores.
El proceso inicia en el mes de noviembre del 2016 con la consulta a expertos y en la primera consulta a actores clave. Esta última se realizó en la Cámara de Industrias el 28 de noviembre, bajo el nombre de “Taller de Consulta de Tecnologías en Energía Solar”, en la cual se presentó lo determinado del estado situacional a ese momento, para someterlo a discusión.
Posterior a la realización de este taller se conforma el Comité de Hoja de Ruta, el cual fue avalado por al Ministerio de Ambiente y Energía, por medio de la entonces Dirección Sectorial de Energía, hoy Secretaría de Planificación del Subsector Energía (SEPSE).
El Comité de Hoja de Ruta realiza su primer taller de Trabajo, el 22 de febrero, en la Cámara de Industrias; inicia revisando el análisis de situación determinado, para que fuera el punto de partida para los procesos de definición de la Visión, objetivos y escenarios. La actividad se enfocó en la validación de tendencias e incertidumbres para la construcción y planificación por escenarios sobre calentamiento y refrigeración solar en uso residencial, comercial e industrial como elementos estructurales para la definición de escenarios en la Hoja de Ruta Tecnológica (HRT). En este taller, la última actividad fue definir la aspiración realista de la HRT, según el criterio de cada uno de los miembros del Comité, basándose en las tendencias e incertidumbres planteadas y analizadas, así como en su conocimiento de las tecnologías y el entorno nacional.
El segundo taller se realizó el 21 de marzo. En esta ocasión el Comité se abocó a definir de forma conjunta una Visión, bajo el concepto: “El estado futuro deseado de la nación con respecto del escalamiento de las tecnologías incluidas”, indicando además su importancia, al ser el instrumento orientador de definición de la vía deseada para el despliegue o escalamiento de las tecnologías. De igual manera se trabajó el análisis de los objetivos y un primer planteamiento de escenarios.
El día 4 de abril, el Comité de Hoja de Ruta, se encargó de aprobar la Visión, objetivos y escenarios, decidiendo el análisis de dos escenarios, pues eran los que se ajustaban a la realidad del país. Se inicia el proceso de la proyección cuantitativa para el modelado de los escenarios.
El cuarto Taller convocó tanto al Comité de Hoja de Ruta como a actores clave del proceso. Éste se realizó el 23 de mayo. El propósito fue la definición de barreras que se podrían presentar en la implementación de la Hoja de Ruta, con la finalidad de establecer la causa raíz de las mismas y las estrategias para superarlas.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
ii
El quinto taller convocó tanto al Comité de HRT como a distintos actores del proceso, con la finalidad de establecer los cursos de acción.
Durante el proceso consultivo, se llevó a cabo un proceso de rendición de cuentas, del cumplimiento de los objetivos del proceso constructivo, al Consejo Superior, para su debido seguimiento, en dos reuniones específicas.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
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TABLA DE CONTENIDO
PREFACIO ........................................................................................................................................................ i
ÍNDICE DE TABLAS .......................................................................................................................................... v
ÍNDICE DE FIGURAS ....................................................................................................................................... vi
RESUMEN EJECUTIVO ................................................................................................................................... vii
ACCIONES CLAVES PARA LOS PRIMEROS 3 AÑOS .................................................................................... vii
RAZÓN DE SER DE LA HOJA DE RUTA TECNOLÓGICA SOLAR .................................................................. viii
PROCESO DE CONSTRUCCIÓN DE LA HOJA DE RUTA TECNOLÓGICA SOLAR .......................................... viii
ESTADO DE SITUACIÓN.............................................................................................................................. ix
VISIÓN DE FUTURO ................................................................................................................................... xii
Marco Metodológico Empleado ........................................................................................................... xii
Proceso de diseño de la visión ............................................................................................................. xii
Definición del estado futuro (Visión) .................................................................................................. xiii
Objetivos y acciones estratégicas ........................................................................................................ xiii
Barreras ............................................................................................................................................... xiv
Escenario de despliegue de tecnologías solares de calentamiento ..................................................... xv
Los resultados previsibles para el 2030 ................................................................................................ xv
Inversiones .............................................................................................................................................. xvi
Proyectos Piloto ...................................................................................................................................... xvi
Gestión de la HRT ................................................................................................................................... xvii
Indicadores de impacto de la HRT .......................................................................................................... xvii
1 INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................................... 1
2 ESTADO ACTUAL DE LAS TECNOLOGÍAS SOLARES DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO ................. 6
2.1 Contexto Internacional de la Contribución Energética de Tecnologías Solares de Calentamiento
y Enfriamiento ........................................................................................................................................... 6
2.1.1 Políticas mundiales para aumento de penetración de Sistemas Solares Térmicos (SST) ..... 9
2.2 Tecnologías para calentamiento de agua con energía solar ....................................................... 11
2.2.1 Tecnologías para refrigeración de ambientes con energía solar ........................................ 12
2.2.2 Características principales de las tecnologías, costos de capital y costos nivelados .......... 14
2.3 Contexto de Contribución Energética de las tecnologías solares de calentamiento y
enfriamiento en Costa Rica ..................................................................................................................... 15
2.3.1 Tecnologías de Conversión de Energía Solar para calentamiento de agua y para calefacción
y refrigeración de ambientes en Costa Rica ........................................................................................ 21
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
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2.4 Elementos Situacionales de los Mercados de las Tecnologías Solares para Calentamiento de
Agua y para Calefacción y Refrigeración de Ambientes en Costa Rica ................................................... 22
2.4.1 Oferta de recurso solar en Costa Rica ................................................................................. 22
2.4.2 La cadena de valor asociada a las tecnologías solares de calentamiento de agua ............. 24
2.4.3 principales características de los mercados de las tecnologías .......................................... 27
2.4.4 penetración actual de las tecnologías de calentamiento solar ........................................... 28
2.5 Elementos situacionales de las políticas y marcos habilitantes para las tecnologías solares de
calentamiento y enfriamiento ................................................................................................................. 31
2.6 Conclusiones ................................................................................................................................ 35
3 ESTABLECIMIENTO DE LA VISIÓN DE FUTURO PARA LA HRT .............................................................. 39
3.1 Marco Metodológico Empleado .................................................................................................. 39
3.2 Secuencia del proceso ................................................................................................................. 40
3.3 Factores, tendencias e incertidumbres claves que inciden en la situación actual y la proyección
de los escenarios posibles y deseables ................................................................................................... 43
3.4 Tendencias e incertidumbres ...................................................................................................... 45
3.5 Definición de la aspiración realista.............................................................................................. 46
3.6 Declaración de la visión ............................................................................................................... 48
3.7 Escenarios cuantitativos de la visión: el despliegue tecnológico hacia el 2030 .......................... 49
3.7.1 Despliegue tecnológico para calentamiento de agua en el sector residencial ................... 51
3.7.2 Despliegue tecnológico para calentamiento de agua en el sector comercial y servicios ... 58
3.7.3 Despliegue tecnológico para calentamiento de agua en el sector industria ...................... 61
3.7.4 Impactos de los sectores relevantes de la HRT Solar térmica ............................................. 63
3.7.5 Impactos agregados de la HRT de Solar térmico para los sectores residencial, comercial e
industrial 68
3.7.6 Inversiones requeridas estimadas para escenarios de despliegue de tecnologías de la HRT
70
3.7.5 Resumen de Impactos Finales de la HRT ................................................................................. 72
3.8 Barreras por superar ................................................................................................................... 73
3.9 Objetivos estratégicos ................................................................................................................. 74
4 ACCIONES ESTRATÉGICAS DE LA HRT SOLAR AL 2030 ........................................................................ 76
4.1 Fortalecer la gobernanza institucional para facilitar con efectividad la HRT .............................. 76
4.2 Fortalecer ambientes habilitantes: políticas y marcos regulatorios, y mecanismos de apoyo
para impulsar el desarrollo de mercados ................................................................................................ 77
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
v
4.3 Fortalecer el desarrollo tecnológico, la innovación y demostración en y para lograr
encadenamientos y escalamientos de valor agregado ........................................................................... 78
4.4 Fortalecer mecanismos de apoyo financiero para desplegar las tecnologías de usos térmicos de
energía solar: ........................................................................................................................................... 79
4.5 Desarrollar la cultura energética sostenible: .............................................................................. 80
4.6 Lineamiento para operacionalizar la HRT ................................................................................... 80
4.7 Proyectos piloto en el marco de la HRT ...................................................................................... 83
5 GESTIÓN DE LA HRT E INDICADORES DE IMPACTO ............................................................................. 85
5.1 Gestión de la HRT ........................................................................................................................ 85
5.2 Indicadores de impacto de la HRT ............................................................................................... 86
6 CONCLUSIONES ................................................................................................................................... 88
7 ACRÓNIMOS Y GLOSARIO .................................................................................................................... 91
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Políticas para aplicación solar en calentamiento de agua ............................................................. 10
Tabla 2. Aplicación solar en calentamiento de agua ................................................................................... 12
Tabla 3. Aplicación solar en enfriamiento ................................................................................................... 13
Tabla 4. Tecnologías y rendimientos ........................................................................................................... 14
Tabla 5. Metas de corto plazo del VII Plan Nacional de Energía pertinentes a tecnologías solares de
calentamiento. ............................................................................................................................................ 32
Tabla 6. Valor total de los bienes para calentadores solares de agua y precios unitarios de importación.
2016 ............................................................................................................................................................. 34
Tabla 7. Criterios de priorización de factores clave e incidencia ................................................................ 40
Tabla 8. Tipología de Barreras ..................................................................................................................... 42
Tabla 9. Factores clave identificados para el establecimiento de la HRT Solar Térmica ............................ 44
Tabla 10. Elementos de los escenarios consensuados de la HRT Solar Térmica ......................................... 47
Tabla 11. Sectores y segmentos de mercado y tipo de crecimiento esperado al 2030 .............................. 49
Tabla 12. Histórico y proyección de la demanda eléctrica y nuevos abonados. ......................................... 53
Tabla 13. Situación referencial del mercado residencial del calentamiento de agua 2012 ........................ 54
Tabla 14. Proyección anual en el sector residencial (Escenario 1) .............................................................. 56
Tabla 15. Proyección anual en el sector residencial (Escenario 2) .............................................................. 57
Tabla 16. Potenciales de sustitución de calor de proceso eléctrico por calentamiento solar en el sector de
comercio y servicios .................................................................................................................................... 58
Tabla 17. Proyección del crecimiento del PIB del sector comercial ............................................................ 59
Tabla 18. Proyección anual en el sector comercio (Escenario 1) ................................................................ 60
Tabla 19. Proyección anual en el sector comercio (Escenario 2) ................................................................ 61
Tabla 20. Proyección anual en el sector industria (Escenario 1) ................................................................. 62
Tabla 21. Proyección anual en el sector industria (Escenario 2) ................................................................. 63
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
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Tabla 22. Proyección de la población costarricense y del factor de emisión del sector eléctrico .............. 64
Tabla 23. Escenario de impacto para el sector residencial 2018-2030 ....................................................... 65
Tabla 24. Escenario de impacto para el sector comercial 2018-2030 ......................................................... 65
Tabla 25. Escenario de impacto para el sector industrial 2018-2030 ......................................................... 66
Tabla 26. Escenario de impacto de la HRT 2017-2030 ................................................................................ 69
Tabla 27. Características principales de la tecnología para cada segmento de mercado ........................... 71
Tabla 28. Montos de inversión proyectados para cada segmento de mercado (en USD, acumulados entre
el 2017 y el 2030) ........................................................................................................................................ 72
Tabla 29. Barreras identificadas .................................................................................................................. 73
Tabla 30. Acciones estratégicas para el cumplimiento del Objetivo Estratégico 1 .................................... 77
Tabla 31. Acciones estratégicas para el cumplimiento del Objetivo Estratégico 2 .................................... 77
Tabla 32. Acciones estratégicas para el cumplimiento del Objetivo Estratégico 3 .................................... 78
Tabla 33. Acciones estratégicas para el cumplimiento del Objetivo Estratégico 4 .................................... 79
Tabla 34. Acciones estratégicas para el cumplimiento del Objetivo Estratégico 5 .................................... 80
Tabla 35. Lineamientos para el plan operativo ........................................................................................... 82
Tabla 36. Proyectos piloto que se proponen implementar ......................................................................... 84
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Fases de implementación del proyecto de HRT Solar en Costa Rica .............................................. 2
Figura 2. Participación Estimada de Energía Renovable en el consumo final de energía ............................. 7
Figura 3. Países con mayor capacidad instalada de colectores solares para calentamiento de agua .......... 7
Figura 4. Capacidad en Giga vatios térmicos instalados de colectores solares para calentamiento de agua
a nivel mundial .............................................................................................................................................. 8
Figura 5. Balance de Energía sector Residencial ......................................................................................... 16
Figura 6. Balance Nacional de Energía ........................................................................................................ 18
Figura 7. Precio promedio país por kWh antes de impuestos .................................................................... 20
Figura 8. Radiación solar media diaria a nivel internacional. ...................................................................... 22
Figura 9. Valores de radiación solar anual de Costa Rica de acuerdo a Solargis. ........................................ 23
Figura 10. Valores reportados de radiación promedio mensual en Costa Rica (Wright 2006). .................. 23
Figura 11. Determinación de incertidumbres clave .................................................................................... 45
Figura 12. Diagrama de representación de las aspiraciones de los miembros del Comité de HRT en
relación con superación de incertidumbres clave....................................................................................... 47
Figura 13. Tendencia neta de nuevas viviendas. ......................................................................................... 54
Figura 14. Área instalada en los escenarios para el sector residencial. ...................................................... 57
Figura 15. Crecimiento esperado del ahorro energético por sector por año (GWh/año) 2017 – 2030 ..... 66
Figura 16. Crecimiento esperado de la reducción de emisiones por sector ............................................... 67
Figura 17. Referencia actual y esperada del despliegue de los calentadores solares de agua en Costa Rica
respecto a otros países ................................................................................................................................ 70
Figura 18. Distribución sectorial de la inversión proyectada (2017-2030) ................................................. 72
Figura 19. Lineamientos para el plan operativo .......................................................................................... 81
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
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RESUMEN EJECUTIVO
ACCIONES CLAVES PARA LOS PRIMEROS 3 AÑOS
Es necesario desarrollar en el corto plazo acciones estratégicas, que fortalezcan la gobernanza, las políticas habilitantes, el desarrollo tecnológico y la reducción de barreras, con el apoyo de todas las partes interesadas con el fin de alcanzar la visión propuesta para el año 2030 en esta hoja de ruta. Las actividades para el corto plazo, de acuerdo con cada uno de los objetivos propuestos, e indicadas como acciones estratégicas se resumen a continuación:
ACCIONES ESPECÍFICAS A CORTO PLAZO OBJETIVO ACCIONES ESTRATÉGICAS
1. Fortalecer la gobernanza institucional para facilitar con efectividad la HRT
• Integrar sistemáticamente la HRT con las políticas nacionales y sectoriales de desarrollo sostenibles
2. Fortalecer ambientes habilitantes: políticas y marcos regulatorios, y mecanismos de apoyo para impulsar el desarrollo de mercados
• Fortalecer al sector de planificación energético para que estandarice las métricas de reporte asociadas a los SST, de acuerdo con las que se utilizan internacionalmente.
• Establecer Alianzas público - privadas entre MINAE, MIVAH, INVU CFIA, CCC y CODI, para incorporar en los reglamentos de construcción el diseño de instalaciones mecánicas de agua caliente con previstas para uso de sistemas solares térmicos.
• Fortalecer el liderazgo del Estado, por medio de la inclusión en las plataformas de compras las tecnologías de calentamiento solar; aprovechando a la vez para incluir el uso de normas de eficiencia, diseño e instalación como requisito de los carteles
• Desarrollar actividades de capacitación para los diseñadores e instaladores de SST, arquitectos, profesionales responsables y maestros de obra, banca comercial, desarrolladores de proyectos de construcción y a los tomadores de decisión sobre la planificación en energía renovable y eficiencia energética.
• Desarrollar y adoptar normas y estándares de eficiencia, instalación, calidad de Sistemas solares térmicos para generar confianza de su uso en la cadena de valor.
3. Fortalecer el desarrollo tecnológico, de la innovación y demostración en y para lograr encadenamientos y escalamientos de valor agregado
• Aprovechar la organización gremial de energía solar para brindar entrenamiento y establecer un código de instalación entre los importadores e instaladores de tecnología de calentamiento de agua solar, basado en las normas nacionales como estrategia de fortalecimiento del mercado.
4. Fortalecer mecanismos de apoyo financiero para desplegar las tecnologías de usos térmicos de energía solar
• Desarrollar mecanismos amparados en la banca de desarrollo que financien pre inversión, garantías, con el fin de incrementar el desarrollo de proyectos con nuevas tecnologías solares térmicas.
• Establecer productos de banca de desarrollo que financien emprendimientos nuevos para aumentar la oferta de tecnologías y de empresas buscando aumentar capacidades que permitan desplegar las tecnologías solares térmicas
5. Desarrollar la cultura energética sostenible
• Establecer alianzas entre MINAE, universidades y banca para establecer herramientas tecnológicas que permitan a los potenciales usuarios calcular por ellos mismos los ahorros, períodos de pago, y facilidades de financiamiento para instalar en sus casas SST en las diferentes áreas geográficas del país.
Fuente: Construcción propia
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
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RAZÓN DE SER DE LA HOJA DE RUTA TECNOLÓGICA SOLAR
El Ministerio de Ambiente y Energía (MINAE), por medio de la Secretaría de Planificación del Sub-Sector Energía (SEPSE), en el contexto de implementación del VII Plan Nacional de Energía de Costa Rica (PNE); estableció un proceso de construcción de Hojas de Ruta Tecnológica (HRT) de Energía Renovable para Aplicaciones de Calentamiento en Costa Rica.
La implementación de este proyecto tiene el apoyo del Proyecto de Mecanismos y Redes de Transferencia de Tecnologías relacionadas con el Cambio Climático en América Latina y el Caribe que apoya el Fondo Mundial del Medio Ambiente (GEF por sus siglas en inglés). Dicho proyecto es apoyado por el Banco Interamericano de Desarrollo (BID) y facilitado a nivel regional por la Fundación Bariloche. Se ejecuta desde octubre de 2016 y hasta setiembre de 2017, con la facilitación técnica del Consorcio Energía y Medio Ambiente (EMA), Cámara de Industrias de Costa Rica (CICR) y Chirripó Consultores.
Costa Rica cuenta con una política energética de largo plazo, orientada al desarrollo energético sostenible y bajo en emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Por esta razón, establece objetivos asociados con planes de acción para la adaptación y mitigación al cambio climático y fortalece la seguridad energética, por medio del VII Plan Nacional de energía 2015-2030. Esta política está alineada con el Plan Nacional de Desarrollo 2015-2018.
El anhelo del país de contar con un sistema energético bajo en emisiones de GEI se sustenta en el uso de fuentes renovables de energía, en el incremento de la eficiencia energética de los equipos consumidores y en el desarrollo de una cultura de eficiencia de consumo en todos los sectores usuarios finales. De ahí que el propósito de la HRT es servir de orientación para el escalamiento de las tecnologías, como generar un espacio de concertación e integración entre los actores clave.
El país ha venido, de manera consistente, apoyando el desarrollo de energías renovables, lo cual es reconocido internacionalmente. Los desafíos económicos, ambientales y sociales se han manejado en el sector energético, tratando de favorecer ambientes habilitantes para estas tecnologías En este contexto, la HRT contribuye al empeño de reducir emisiones de GEI en el uso de la energía,
por medio de propuestas de escenarios de penetración de tecnologías de energía solar, que
permitan por un lado, fomentar el calentamiento de agua en sectores donde ya hay un mercado
existente, así como en aplicaciones en los sectores industriales, comerciales y servicios, donde el
calentamiento solar de agua hoy en día no es una práctica habitual y por otro, la introducción de
las tecnologías de enfriamiento solar para sectores productivos.
PROCESO DE CONSTRUCCIÓN DE LA HOJA DE RUTA TECNOLÓGICA SOLAR
La dinámica de construcción de la HRT se caracterizó por ser inclusiva y participativa, contemplando a múltiples y diversos actores, con la finalidad de:
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
ix
• Realizar el levantamiento y validación de la información
• Integrar diversas perspectivas
• Promover con éstos los compromisos y alianzas público-privadas y académicas
• Apropiación de los objetivos, con miras a la implementación futura de las HRT.
Fuente: Construcción propia
FASES DE LA CONSTRUCCIÓN DE LA HOJA DE RUTA TECNOLÓGICA
ESTADO DE SITUACIÓN
La HRT está enfocada en las tecnologías para calentamiento de agua, calefacción y refrigeración de ambientes, para lo cual parte del establecimiento de los conjuntos dinámicos de requerimientos técnicos, de políticas, legales, financieros, de mercado y organizacionales, con el objetivo de orientar al escalamiento en el uso de estas tecnologías de energía renovable en el mercado.
El estado de situación define las tendencias de las tecnologías involucradas, los mercados relacionados con la implantación de proyectos de sustitución, así como el entorno regulatorio normativo que cubre a este tipo de tecnologías en el país. Además, tiene como finalidad, establecer las bases para analizar las barreras y acciones definidas para el escalamiento de la contribución de las energías renovables en este campo.
La situación actual ha sido analizada desde tres ópticas principales: tecnologías, mercados conexos y políticas y elementos de marcos normativos habilitantes y se ha añadido el entorno de innovación necesario para su desarrollo.
a) Tecnologías
FASE
I: P
LAN
IFIC
AC
IÓN
Y
PR
EPA
RA
CIÓ
N
Establecimiento delComité Superior y elComité de Hoja de RutaTecnológica
Definición del estado desituación de latecnología utilizada enprocesos térmicos, desdetres perspectivas:
•Tecnologías
•Mercados Conexos
•Políticas y elementosnormativos habilitantes
FASE
II:
ESTA
BLE
CIM
IEN
TO
DE
LA V
ISIÓ
N
Definición de visión yobjetivos estratégicos
Definición de escenarioscuantitativos de impacto
Determinación debeneficios energéticos yclimáticos de lastecnologías propuestas
FASE
III:
FO
RM
ULA
CIÓ
N D
E LA
HR
T
Determinación de barrerascausa-raíz al despliegue delas tecnologías
Establecimiento de loscursos de acción yactividades a corto,mediano y largo plazo
Determinación de flujos deinversión requeridos
Definición de indicadoresde seguimiento
Definición de un modelode gestión institucionaladecuado
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
x
Para el calentamiento de agua es importante separar las tecnologías por tipo de usuario final, asociado a las necesidades de temperatura. La siguiente tabla resume las tecnologías, así como las aplicaciones asociadas a los sectores usuarios:
TECNOLOGÍAS UTILIZADAS EN CALENTAMIENTO DE AGUA Y REFRIGERACIÓN DE AMBIENTES USO TIPO DE COLECTOR APLICACIÓN
CA
LEN
TAM
IEN
TO D
E A
GU
A
Colector de placa plana Rango de Temperatura: 50 – 80 °C
• Agua caliente doméstica.
• Sustitución de agua caliente para sanitización. Uso industrial
• Sustitución agua caliente procesos baja temperatura
Colector de placa plana sin cubierta Rango de Temperatura: 20 – 45 °C
• Calentamiento de piscinas
Colector de tubos evacuados Rango de Temperatura: 50 – 120 °C
• Agua caliente doméstica.
• Sustitución de agua caliente para sanitización. Uso industrial
• Sustitución de calderas para agua caliente a temperaturas <100°C
REF
RIG
ERA
CIÓ
N
DE
AM
BIE
NTE
S Colector de aire Rango de Temperatura: 40 – 60 °C
• Aire acondicionado
Colector de placa plana Rango de Temperatura: 70 – 90 °C
• Aire acondicionado
• Enfriamiento de pisos
Colector de tubos evacuados Rango de Temperatura: 90 – 120 °C
• Aire acondicionado
• Enfriamiento de pisos Fuente: Construcción propia
b) Mercados
• Se identifica un mercado potencial muy fuerte en el sector residencial, donde el 50% de los hogares ya cuentan con agua caliente sanitaria, utilizando electricidad como fuente energética. Se ha considerado en primera instancia el mercado actual: hogares nuevos de los grupos socioeconómicos medio-alto y alto, que no requieren de financiamiento para la compra de un sistema de calentamiento de agua solar. Para aumentar la tasa de penetración se debe incluir casas nuevas del grupo socioeconómico medio.
• Se identifica una cadena de valor agregado corta con 2 eslabones de importancia: el de proveedores de equipos (representantes y distribuidores de equipos) que también realizan el diseño, integran los componentes, y realizan la instalación y el mantenimiento durante la garantía. Se pueden agregar a dicha cadena de valor agregado otros 2 eslabones, pero son secundarios: Proveedores de servicios de instalación y mantenimiento que pueden ser subcontratados por los integradores y los usuarios intermedios: desarrolladores de condominios y urbanizaciones que pueden integrar el uso de SST en los diseños de las edificaciones como un diferenciador de mercado.
• El año 2012 e se constituyó la Asociación Costarricense de Energía Solar ACESOLAR. Esta asociación está conformada principalmente por empresas que proveen servicios en el ramo de la generación de electricidad fotovoltaica, y algunas empresas que también proveen equipos para agua caliente con energía solar. Por medio de ellos se logró conformar un grupo para establecer las normas INTE asociadas directamente a los sistemas de agua caliente solar.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
xi
• Para el caso de tecnología de calentamiento de agua solar para industrias y comercios, las aplicaciones de mayor potencial son aquellas que puedan brindar las necesidades de agua caliente para eliminar el uso de calderas o calderines de agua caliente y vapor a baja presión, que se utilizan para generar agua caliente de proceso o para actividades de sanitización; este tipo de aplicaciones se realiza actualmente con electricidad o con diésel, combustible que está regulado en sus emisiones.
• Para el enfriamiento solar no se conoce en el país instalaciones de este tipo. De acuerdo con las encuestas del sector industrial un 28% del consumo de electricidad corresponde a operaciones de enfriamiento y aire acondicionado. En el caso del sector comercial, más de un 50% de las instalaciones requieren de enfriamiento o climatización. Para esta tecnología el potencial de aplicación es muy grande en sectores comerciales e industriales. La totalidad de la energía consumida para la refrigeración industrial y el uso de aire acondicionado proviene de la electricidad.
c) Políticas y marcos habilitantes
• Costa Rica es un país que ha venido desarrollando consistentemente un marco de políticas de apoyo a las energías renovables y hacia la sostenibilidad en general. Como en la mayoría de los países que han venido caminando sobre esta esta senda de desarrollo sostenible, las políticas parecen ir generalmente más dirigidas hacia el tema de la contribución de las energías renovables en el sector eléctrico y hacia el mejoramiento en el sector transporte. Este sesgo ofrece nuevas oportunidades de acción en relación con el tema de políticas y marcos habilitantes en el campo del uso de energía para calentamiento y enfriamiento como en este caso.
• El VII Plan Nacional de Energía 2015-2030 da espacios puntualizados a las contribuciones de la energía solar tanto en la diversificación de la matriz energética como en la componente eléctrica.
• En relación con áreas temáticas de relevancia hacia las tecnologías solares de calentamiento se presentan algunas de las referencias específicas incorporadas en dicho plan nacional.
METAS DE CORTO PLAZO DEL VII PLAN NACIONAL DE ENERGÍA PERTINENTES A TECNOLOGÍAS
SOLARES DE CALENTAMIENTO. OBJETIVO ESPECÍFICO ACCIÓN METAS
1.2.4 Facilitar la sustitución de equipos ineficientes en uso.
1.2.4.1 Elaborar un estudio para determinar el portafolio de proyectos para la sustitución de equipos ineficientes. Considerar uso de cocinas de gas y calentadores solares de agua.
Un estudio sobre opciones para promover el cambio tecnológico ya elaborado para el 2016.
1.2.4.2 realizar proyecto piloto de sustitución según lo que se determine en el portafolio de proyectos de la acción 1.2.4.1.
Proyecto piloto realizado a diciembre del 2018.
Fuente: VII Plan Nacional de Energía.
• A nivel de legislación de apoyo, la Ley Reguladora del Uso Racional de la Energía (LEY URE N° 7447) fue promulgada en diciembre de 1994; y es la única legislación nacional que cuenta con
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
xii
disposiciones específicas para la promoción del calentamiento de agua solar, incluyendo incentivos de eliminación de impuestos de importación y/o de uso de fondos para investigación y desarrollo tecnológico.
• En el país se ha dado un interesante desarrollo de normativa técnica aplicable al tema de calentamiento solar de agua. El Instituto de Normas Técnicas de Costa Rica (INTECO) con la colaboración de los sectores interesados, ha desarrollado 10 normas específicas relacionadas con sistemas solares térmicos, que integran desde los requisitos, componentes, métodos de análisis e instalación.
VISIÓN DE FUTURO
MARCO METODOLÓGICO EMPLEADO La configuración de la Visión de la HRT es el proceso de análisis de escenarios futuros, la identificación de objetivos que definen la vía deseada y el despliegue o cuantificación de las tecnologías que la HRT prevé hacia el 2030. La visión define el estado futuro deseado en el país con respecto al escalamiento de las tecnologías de energía renovables relevantes en los contextos específicos de las tecnologías incluidas en la HRT.
PROCESO DE DISEÑO DE LA VISIÓN El proceso de HRT, requería del establecimiento de la visión como un eje medular, que permitiera luego la definición de objetivos, el análisis de barreras y las proyecciones cuantitativas de los escenarios seleccionados. El proceso seguido se muestra en la siguiente Figura:
Fuente: Construcción propia
PROCESO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA HRT SOLAR
Establecimiento de factores, tendencias e incertidumbres clave
Definición de la aspiración realista
Definición de elementos de impacto para escenarios al 2030
Definición del estado futuro (Visión)
Establecimiento de objetivos estratégicos
Determinación de barreras
Proyecciones cuantitativas del escenario seleccionado
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
xiii
DEFINICIÓN DEL ESTADO FUTURO (VISIÓN)
La visión, con horizonte al 2030, consensuada por el Comité de HRT, y que abarca los diferentes componentes de la misma se describe a continuación:
“Al 2030, Costa Rica ha logrado incrementar el uso de tecnologías de energía renovable para el aprovechamiento térmico óptimo de la energía solar, tanto en calentamiento de agua en el sector residencial, como en calor de proceso y refrigeración en aplicaciones industriales y comerciales, por medio de la implementación de mecanismos y la integración de agendas público-privadas”.
Esta visión está fundamentada en una interpretación actualizada de la realidad energética de Costa Rica, y mediante la concertación de una fuerte gestión entre una institucionalidad facilitadora, el aporte de la academia, y la iniciativa del sector privado.
OBJETIVOS Y ACCIONES ESTRATÉGICAS
A partir del establecimiento de la visión orientadora de la hoja de ruta, se establecieron los objetivos que permitirán alcanzar el cumplimiento de la misma, así como las acciones estratégicas correspondientes. Estos objetivos se muestran a continuación:
OBJETIVOS ESTRATÉGICOS Y ACCIONES ESPECÍFICAS OBJETIVO ACCIONES ESTRATÉGICAS HORIZONTE
1. Fortalecer la gobernanza institucional para facilitar con efectividad la HRT
a. Establecer vínculos de la HRT con los compromisos nacionales e internacionales en las áreas de adaptación y mitigación de cambio climático
2017 – 2030
b. Establecer modelos de alianzas Público – Privada para la HRT 2017 – 2030
c. Aprovechar el desarrollo sectorial de la planificación energética entre las organizaciones del Estado
2017 – 2030
d. Integrar sistemáticamente la HRT con las políticas nacionales y sectoriales de desarrollo sostenibles
2017 – 2020
2. Fortalecer ambientes habilitantes: políticas y marcos regulatorios, y mecanismos de apoyo para impulsar el desarrollo de mercados
a. Fortalecer el marco político de largo plazo, relacionado con el uso productivo y eficiente de la energía con metas a mediano y largo plazo
2017 – 2025
b. Fortalecer la planificación energética nacional por medio de la inclusión del calentamiento y enfriamiento solar
2017 – 2025
c. Fortalecer al sector de planificación energético 2017 – 2020
d. Establecer Alianzas público - privadas entre MINAE, MIVAH, INVU CFIA, CCC y CODI
2017 – 2020
e. Mantener los incentivos fiscales para la importación 2017 – 2030
f. Introducir nuevos incentivos económicos 2017 – 2025
g. Fortalecer el liderazgo del Estado 2017 – 2020
h. Ejercer políticas y directrices de mando y control 2017 – 2030
i. Desarrollar actividades de capacitación 2017 – 2020
j. Desarrollar y adoptar normas y estándares de eficiencia, instalación, calidad
2017 – 2020
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
xiv
3. Fortalecer el desarrollo tecnológico, de la innovación y demostración en y para lograr encadenamientos y escalamientos de valor agregado
a. Aprovechar la colaboración de países amigos, organismos internacionales, programas de desarrollo relacionados con cambio climático
2017 – 2025
b. Promover el uso de fondos nacionales para la investigación 2017 – 2025
c. Establecer alianzas 2017 – 2025
d. Aprovechar la organización gremial de energía solar 2017 – 2020
e. Establecer en Parques Industriales actividades de incubación tecnológica solar
2017 – 2030
f. Formación de técnicos en energía solar 2017 – 2025
4. Fortalecer mecanismos de apoyo financiero para desplegar las tecnologías de usos térmicos de energía solar
a. Desarrollar mecanismos amparados en la banca de desarrollo 2017 – 2025
b. Establecer productos de banca de desarrollo que financien emprendimientos nuevos
2017 – 2025
c. Crear líneas de crédito blandas 2017 – 2025
d. Establecer incentivos económicos y financieros 2017 – 2030
5. Desarrollar la cultura energética sostenible
a. Desarrollar mecanismos de información 2017 – 2030
b. Establecer alianzas entre MINAE, universidades y banca 2017 – 2025
c. Introducir el tema del aprovechamiento de energías renovables en la educación formal
2017 – 2030
d. Promover el uso de las normas nacionales de eficiencia, diseño e instalación
2017 – 2030
Fuente: Construcción propia
BARRERAS
Las principales barreras identificadas como causa-raíz y a las cuales la HRT debe responder y estructurar
mediante una acción temporal conveniente, son:
PRINCIPALES BARRERAS IDENTIFICADAS ÁREA BARRERA IDENTIFICADA
Capacidades institucionales y de organización
• La coordinación interinstitucional entre entes públicos y privados es insuficiente (MEIC, CFIA, MIVAH y CCC)
• Falta de liderazgo en la institucionalidad pública y privada
• No está disponible una política clara y específica
Políticas y marcos regulatorios y normativos
• Falta la actualización del marco regulatorio de estímulo a la energía térmica solar, incluyendo falencias en el reglamento de construcciones
• Ausencia de programas de etiquetado, sellos y estímulos a los objetivos deseables
• Falta de mecanismos para implementar la tecnología de manera obligatoria
Capacidades técnicas humanas
• Falta recurso humano calificado a todo nivel, venta, asesoría a compradores, instalación y diseñadores
Información, promoción e incentivos al público
• Poca información o falta de divulgación a los usuarios sobre las características y beneficios de la tecnología
Mercado • Falta conocimiento sobre la relación de Costo/ Beneficio del sistema
• Incentivos insuficientes y/o rígidos para el estímulo del incremento de la demanda Fuente: Construcción propia
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
xv
ESCENARIO DE DESPLIEGUE DE TECNOLOGÍAS SOLARES DE CALENTAMIENTO
LOS RESULTADOS PREVISIBLES PARA EL 2030
Los impactos esperados de la HRT al 2030 incluyen:
Fuente: Construcción propia
IMPACTOS ESPERADOS DE LA HRT
Fuente: Construcción propia
Gráfico 1. Ahorro de energía en GWh por segmento por año
Fuente: Construcción propia
Gráfico 2. Unidades instaladas acumuladas por segmento por año
Fuente: Construcción propia
Gráfico 3. Reducción de emisiones por segmento por año
Incremento del área instalada, actualmente estimada en
17.580 m2 a 108.707 m2 para un incremento del 518%.
Ahorro adicional de 16.3 GWh en el año 2030
respecto al ahorro actual
Movilización de inversiones por US$ 56.8 millones al
año 2030
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
xvi
INVERSIONES Se han identificado y propuesto las inversiones para los sectores seleccionados:
MONTOS DE INVERSIÓN PROYECTADOS PARA CADA SEGMENTO DE MERCADO (en USD, acumulados entre el 2017 y el 2030)
INVERSIÓN REQUERIDA (2017-2030) US$ 56.809.872
Residencial 30.605.549
Comercio 22.925.906
Industria 3.278.418
Fuente: Construcción propia
PROYECTOS PILOTO La HRT considera la necesidad de incluir algunos proyectos piloto importantes para el logro de los objetivos
de transformación y cambio de prácticas involucradas:
PROYECTOS PILOTO QUE SE PROPONEN IMPLEMENTAR TIPO DE TECNOLOGÍA ESCALA O
TAMAÑO DEL PILOTO
SEGMENTO DE MERCADO AL
QUE VA DIRIGIDO
INVERSIÓN REQUERIDA PROMEDIO
(US$)
INVERSIÓN ADICIONAL PARA DISEMINACIÓN
(US$)
CANTIDAD DE PROYECTOS
QUE SE HARÍAN DE ESTE TIPO
AÑO (S) EN QUE SE
REALIZARÍAN
Calentamiento solar de agua para sustituir calentadores eléctricos en industria, comercio y servicios para agua caliente
5 kWth
a 50 kWth
• Lecherías
• Alimentos
• Restaurantes
$20.000 $5.000 5 2018-2021
Calentamiento solar de agua para sustituir calderas en industria y servicios para agua caliente
2 kWth
a 100 kWth
• Agroindustria
• Alimentos
• Restaurantes
• Hospitales
$40.000 $5.000 4 2018-2021
Calentamiento de agua para sustituir calderas en industria y servicios para sustituir vapor a baja temperatura
20 kWth a
250 kWth
• Alimentos
• Metalmecánica
$80.000 $5.000 4 2020-2024
Enfriamiento solar para acondicionamiento de aire en comercio y servicios
5kW a 10 kW
• Hoteles
• Oficinas
• Comercio
$20.000 $5.000 6 2021-2025
Enfriamiento solar para refrigeración en industria y servicios
5 kW a 20 kW
• Alimentos
$30.000 $5.000 6 2021-2025
Fuente: Construcción propia
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
xvii
GESTIÓN DE LA HRT
Los modelos de gestión de HRT se deben fundamentar en el Marco Jurídico y las condiciones, capacidades e instrumentos para la acción gubernamental facilitadora del despliegue y el escalamiento y no solamente se concentran en las etapas de planificación. En el contexto de este modelo de gestión y del estado de situación descrito, a partir de la aprobación de estas HRT las acciones de corto plazo recomendadas son:
• Aprovechar la dinámica generada durante la construcción de la HRT para continuar con los comités -superior y específico (técnico)- o establecer un comité interinstitucional ampliado con participación intersectorial que podría usar la figura de una Comisión Interinstitucional de Gestión, en el Marco de la Política Nacional de Desarrollo Productivo.
• Establecer acuerdos inter institucionales e intersectoriales para la operación conjunta en el entorno de la HRT.
• Presentación de la HRT a diversas fuentes de recursos de la cooperación y financiamiento internacional, incluyendo fondos climáticos, fundamentándose en los beneficios que se generarán.
• Convocar por medio de MICITT a la academia costarricense para concertar una agenda de investigación adecuada a necesidades de la HRT.
• Elaborar un plan operativo.
INDICADORES DE IMPACTO DE LA HRT
Los indicadores de impacto recomendados para el seguimiento de la HRT son:
INDICADORES DE IMPACTO DE LA HRT INDICADOR DESCRIPCIÓN UNIDAD DE MEDICIÓN
Energía eléctrica ahorrada anualmente
Energía ahorrada debido a la sustitución de energía de la red al instalar tecnología solar térmica
TJ/año, kWh/año
Emisiones de GEI reducidas Emisiones reducidas debido a la sustitución de energía eléctrica
ton CO2e
Cantidad de sistemas instalados por año
Número de sistemas solares térmicos instalados anualmente
N° sistemas/año
Reducción de demanda eléctrica
Demanda eléctrica nacional reducida por concepto de sustitución de equipos que utilizan resistencias eléctricas
kW/año
Capacidad instalada Capacidad térmica instalada por cada 1.000 habitantes
kW Térmicos/1.000 hab m2 instalados/1.000 hab
Penetración de mercado Área instalada con respecto al área meta m2 instalados/m2 meta
Fuente: Construcción propia
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
1
1 INTRODUCCIÓN
El Ministerio de Ambiente y Energía (MINAE) por medio de la Secretaría de Planificación del Subsector Energía (SEPSE), en el contexto de la implementación del VII Plan Nacional de Energía de Costa Rica (PNE); ha solicitado el diseño de Hojas de Ruta Tecnológica (HRT) de Energía Renovable para Aplicaciones de Calentamiento y Enfriamiento en Costa Rica. El desarrollo de dicha iniciativa se ha realizado en el contexto del Proyecto de Mecanismos y Redes de Transferencia de Tecnologías relacionadas con el Cambio Climático en América Latina y el Caribe desde Octubre de 2016 hasta Septiembre de 2017 y ha sido apoyada por el Fondo Mundial del Medio Ambiente (GEF por sus siglas en inglés) y facilitada a nivel regional por la Fundación Bariloche y a nivel doméstico , por medio del Consorcio Energía y Medio Ambiente (EMA), Cámara de Industrias de Costa Rica (CICR) y Chirripó Consultores. El propósito de la HRT ha sido servir de orientación para el escalamiento de las tecnologías, como generar un espacio de concertación entre los actores clave. La dinámica de construcción ha sido inclusiva y participativa con múltiples y diversos actores,
tanto con el objetivo de levantar información y de integrar diversas perspectivas, como de
promover con éstos los compromisos y las alianzas público-privadas y académicas, así como la
apropiación de los objetivos, con miras a la implementación futura de las HRT.
El proceso de construcción de la HRT se ha fundamentado principalmente en la guía de la Agencia
Internacional de la Energía (IEA por sus siglas en Inglés), como un proceso consultivo y
participativo; y se ha realizado con la participación de un Comité Superior, integrado por mandos
altos de instituciones gubernamentales; y un Comité de HRT, en el que participan actores clave y
expertos temáticos de diversos sectores relacionados con el objetivo de ésta, lo que permitió
contar con diversas ópticas en procura de resultados integradores. La Secretaría de Planificación
del Sub-Sector Energía (SEPSE) del MINAE participó en todas los ámbitos y actividades del
proceso, así como en la coordinación directa de acciones con el equipo facilitador.
Propósito, proceso y estructura de esta hoja de ruta:
Esta hoja de ruta aspira a identificar las acciones primarias y tareas que deben ser direccionadas
para acelerar la penetración de las tecnologías solares para calentamiento y enfriamiento en
nuestro país.
El proceso de construcción de la HRT ha seguido la planificación prevista, que se puede apreciar en la Figura 1.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
2
Figura 1. Fases de implementación del proyecto de HRT Solar en Costa Rica
El proceso inició en el mes de noviembre del 2016 con el arranque de la Fase I relacionada a Planificación y Preparación de la HRT. Los hitos principales de dicha Fase I fueron:
a) El establecimiento del Comité Superior y el Comité de Hoja de Ruta Tecnológica para cada una o de las tecnologías incluidos en esta HRT, de forma que el proceso se ha gestionado de manera inclusiva y participativa entre los actores clave inter institucionales e inter sectoriales.
b) La definición del estado de situación de las tecnologías solares térmico en Costa Rica, desde tres perspectivas principales:
a. Tecnologías. b. Mercados conexos. c. Políticas y elementos normativos habilitantes.
La Fase II se centró en el establecimiento de una visión hacia el despliegue de las tecnologías relevantes hacia el 2030 que conllevó un trabajo conjunto con el Comité de Hoja de Ruta Tecnológica respectivo por medio de diversas sesiones de trabajo destinadas a consensuar:
a) La definición de una visión y sus objetivos estratégicos. b) La definición de escenarios cuantitativos de impacto. c) La determinación de los beneficios energéticos y climáticos derivados del despliegue a ser
propuesto para las tecnologías en cada HRT.
La Fase III parte de la determinación de barreras causa-raíz al despliegue de las tecnologías, la definición de cursos de acción y actividades a distintos plazos al 2030, así como identificación de flujos de inversión asociados e indicadores de seguimiento a la HRT acompañado de la definición inicial de un modelo de gestión institucional adecuado.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
3
Durante la etapa consultiva, se ejecutó un proceso de rendición de cuentas, del cumplimiento de los objetivos del proceso constructivo, al Comité Superior, para su debido seguimiento.
El Comité Superior quedó conformado de la siguiente manera:
MIEMBROS DEL COMITÉ SUPERIOR
Irene Cañas Viceministra de Energía, MINAE
Laura Lizano Directora Secretaría de Planificación del Subsector Energía (SEPSE)
Fabián Quirós Director General de Administración de Bienes y Contratación Administrativa, Ministerio de Hacienda
Oscar Quesada Ministerio de Economía, Industria y Comercio (MEIC)
Alonso Acuña Ministerio de Agricultura y Ganadería (MAG)
Rebeca Matamoros Coalición Costarricense de Iniciativas de Desarrollo (CINDE)
Entidad invitada Ministerio de Ciencia, Tecnología y Telecomunicaciones (MICITT)
William Alpízar Z. Secretaría de Planificación del Subsector Energía (SEPSE)
Los miembros del Comité de Hoja de Ruta fueron:
MIEMBROS DEL COMITÉ DE HOJA DE RUTA TECNOLÓGICA SOLAR
William Alpízar SEPSE (Secretaría de Planificación del Subsector Energía)
Alfonso Herrera SEPSE
Eliud Palavicini SEPSE
Jorge Vargas SEPSE
Luisa Díaz CONICIT (Consejo nacional de Investigaciones Científicas y
Tecnológicas)
Sergio Zúñiga MIVAH (Ministerio de Vivienda y Asentamientos Humanos)
Marco Virgilio Jiménez ICE (Instituto Costarricense de Electricidad)
Gastón Broutin ICE
Bernhardt Johst GIZ Cooperación Alemana)
Manuel Freer CODI (Consejo de Desarrollo Inmobiliario)
Viviana Rojas CCC (Cámara Costarricense de la Construcción)
José María Blanco BUN-CA (Biomass User Network-Centroamérica)
Guillermo Ramírez SWISSOL, empresa del sector
Esteban Solís ACESOLAR (Asociación Costarricense de Energía Solar)
Roberto Alvarado Thermosolutions, empresa del sector
Alexandra Rodríguez INTECO (Instituto de Normas Técnicas de Costa Rica)
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
4
Dado que el país cuenta con una política energética de largo plazo orientada al desarrollo
energético sostenible y bajo en emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) , para lo que ha
establecido objetivos asociados con planes de acción para la adaptación y mitigación al cambio
climático, así como para el fortalecimiento de la seguridad energética en el VII Plan Nacional de
energía 2015-2030, es importante resaltar que esta hoja de ruta tecnológica contribuye al
empeño de reducir emisiones en el uso de la energía, por medio de propuestas de escenarios de
penetración de tecnologías de energía solar, que permitan fomentar el calentamiento de agua en
sectores donde ya hay un mercado existente, así como en aplicaciones en los sectores
industriales, comerciales y servicios, donde el calentamiento solar de agua hoy en día no es una
práctica habitual.
La visión de esta hoja de ruta, con horizonte al 2030, consensuada por el Comité de HRT, es:
“Al 2030, Costa Rica ha logrado incrementar el uso de tecnologías de energía renovable para el
aprovechamiento térmico óptimo de la energía solar, tanto en calentamiento de agua en el
sector residencial, como en calor de proceso y refrigeración en aplicaciones industriales y
comerciales, por medio de la implementación de mecanismos y la integración de agendas
público-privadas”.
Esta hoja de ruta está organizada en 4 capítulos, iniciando con una descripción del estado actual
del calentamiento y enfriamiento solar a nivel mundial, presentando el contexto y la contribución
energética de las tecnologías solares, las políticas exitosas para aumento de penetración a nivel
mundial y las tecnologías comerciales para calentamiento y enfriamiento solar. Seguido se
presenta un apartado con la visión consensuada, escenarios previstos, objetivos estratégicos y
barreras detectadas. La tercera sección presenta acciones, resultados claves e hitos para el 2030
donde se definen acciones para el fortalecimiento del desarrollo tecnológico y la innovación,
atención a las barreras, buscando las causas raíz, fortalecimiento para la construcción de la
gobernanza, fortalecimiento de ambientes habilitantes para políticas y marcos regulatorios, y
acciones catalíticas para el escalamiento de las tecnologías y para reforzar la visibilización de las
tecnologías. El último capítulo corresponde a la gestión de la HRT y a los indicadores de impacto
planteados.
Para determinar los escenarios que definen los incrementos en la penetración de los mercados
actuales se recurrió primero a entrevistas con expertos; algunos de ellos son proveedores
dominantes actuales del mercado, con presencia desde hace 20 años. Estas entrevistas
permitieron fijar agendas para la discusión en las reuniones del Comité de Hoja de Ruta, sobre
posibles escenarios. Se complementó las estimaciones de los alcances de los escenarios con los
aportes sobre la visión de futuro que el mismo Comité había trabajado en sesiones anteriores.
Las firmas importadoras e instaladoras que operan en el país han concluido que el mercado actual
para sistemas de calentamiento de agua con energía solar se centra en 3 grupos de clientes:
sector residencial, sector hotelero, piscinas residenciales y de condominios. Los otros potenciales
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
5
usuarios, son los sectores industriales (que incluye al agropecuario), comercio y
servicios/institucional. En este último se incluyen restaurantes, hospitales, lavanderías, entre
otros, además de los hoteles que son parte del mercado atendido actualmente. Como
característica común de los potenciales clientes, se tiene que actualmente hay un bajísimo
despliegue de las tecnologías en dichos segmentos.
El sector de piscinas corresponde a un mercado maduro, el cual se irá reduciendo por saturación
del mismo; por lo que se ha considerado que la Hoja de Ruta no hará aportes significativos que
permitan incrementar la tasa de penetración actual, por lo que queda entonces excluido en los
resultados esperados de la hoja de ruta.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
6
2 ESTADO ACTUAL DE LAS TECNOLOGÍAS SOLARES DE CALENTAMIENTO Y
ENFRIAMIENTO1
2.1 CONTEXTO INTERNACIONAL DE LA CONTRIBUCIÓN ENERGÉTICA DE TECNOLOGÍAS SOLARES DE
CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO
De acuerdo con la REN 212“La energía utilizada para calentamiento a nivel mundial es aproximada al 50% del total de consumo de energía para el año 2015. El consumo de energía para calentamiento creció a una razón promedio anual menor del 1% durante los últimos años. La demanda para enfriamiento también continuó su crecimiento en el 2015 como un resultado de mejoras en acceso a la energía y el incremento en el promedio de temperaturas globales. Para el 2015 la energía renovable participó en el uso de energía final en el sector de calentamiento en un 25%; más de dos terceras partes corresponden a biomasa tradicional, predominantemente en el mundo en desarrollo. La energía renovable moderna suplió el tercio restante o aproximadamente un 8%. De este valor, aproximadamente un 8% corresponde a Energía Solar Térmica. El año 2015 vio despliegues y un interés creciente en sistemas solares de gran escala en redes públicas de calefacción; los mercados también se expandieron en calor solar para proceso en industria (como alimentos y bebidas, así como en la industria del cobre que tiene una demanda sustancial para calor de baja temperatura). Sin embargo, la mayoría de los mercados de energía solar térmica en escala residencial se estancaron o declinaron debido a bajos precios del petróleo, una caída comparativa en construcción de edificios en varias regiones y el bajo precio de sistemas fotovoltaicos; las excepciones incluyen Dinamarca, Israel, México, Polonia y Turquía. En América Latina, los mercados de energía solar térmica están creciendo en el sector residencial en Brasil, donde la demanda de agua caliente doméstica va acompañada de una escasez de infraestructura de gas y una sobrecargada red eléctrica, y la tecnología está soportada por programas de vivienda social. En México, las instalaciones solares térmicas se incrementaron 8% en el 2015, gracias en parte a estándares mandatorios a nivel de estado y ciudad. Algunos países a lo largo de la región-incluyendo Argentina, Brasil, Costa Rica, México y Uruguay- están trabajando juntos para establecer estándares para equipos de agua caliente solar que podrían soportar el desarrollo de mercados.” La siguiente figura, que presenta el estatus general del uso de energía a nivel global por fuente, indica que el calor solar junto con la geotermia y biomasa contribuyen con el 4,1% de la energía total mundial para el año 2014.
1 Esta sección de la HRT se basa en el Documento “Estado Actual de las Tecnologías Solares de Calentamiento y Enfriamiento en Costa Rica”, preparado por el Consorcio EMA-CICR-Chirripó Consultores como parte de la ejecución del proyecto de HRT. 2Renewables 2016 Global Status Report. REN 21 Steering Committee. Disponible en http://www.ren21.net/wp-content/uploads/2016/05/GSR_2016_Full_Report_lowres.pdf
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
7
Fuente: REN 21 (2016)
Figura 2. Participación Estimada de Energía Renovable en el consumo final de energía
Específicamente, respecto al uso de colectores solares para calentamiento de agua, los 12 países con mayor penetración de la tecnología son los siguientes:
Fuente: REN 21 (2016)
Figura 3. Países con mayor capacidad instalada de colectores solares para calentamiento de agua
La figura 3 señala el fuerte crecimiento de potencia solar en GW térmicos para calentamiento de agua a nivel mundial, principalmente en colectores con cubierta.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
8
Fuente: REN 21 (2016)
Figura 4. Capacidad en Giga vatios térmicos instalados de colectores solares para calentamiento de agua a nivel mundial
Para América Latina, se estimó para el año 2013 una participación del 2,3% de los equipos instalados a nivel mundial, para un total de 8,7 GWth; donde Brasil tenía la mayor participación con 6,73 GWth, México con 1,75 y los otros países mencionados son Chile, Barbados y Uruguay.3 La agencia de las Naciones Unidas PNUD, tiene un programa denominado “Iniciativa Global para el desarrollo de calentadores solares de agua 4 ”, el cual apoyó a México para ejecutar el “Programa para la promoción de calentadores solares de agua en México 2007-2012”, con la colaboración de la GIZ, cooperación técnica alemana y de la Asociación Nacional de Energía Solar, ANES, y de la CONAE, ambas del mismo país. Las metas de dicho programa se orientaron a la instalación de 1.800.000 m2 de calentadores solares durante el período 2007 - 2012, y establecer una tasa anual de crecimiento de mercado del 14%. Se definieron 5 líneas de acción para el desarrollo del mercado: Regulación, Financiamiento, Capacitación, Promoción y Difusión y Gestión. En Chile, también con el apoyo de PNUD, se estableció la iniciativa “Programa Solar” con el fin de eliminar barreras para impulsar el mercado de sistemas solares térmicos. La meta fue llegar a 125.000 m2 para el año 2015. Se promulgó una ley, para dar exención tributaria y financiamiento a las instalaciones solares en hogares nuevos, así como en remodelación de casas de interés social. Tanto en Chile como en México hay una industria productora de cobre muy interesada en la ampliación del uso de este metal para elevar el valor agregado del mismo.
3Solar Heating and Cooling Programme, International Energy Agency. Disponible en https://www.iea-shc.org/ 4 http://www.mx.undp.org/content/mexico/es/home/operations/projects/environment_and_energy/transformacion-y-fortalecimiento-del-mercado-de-calentadores-sol.html
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
9
Para el caso de Uruguay, se promulgó una ley específica, N° 18585, que elimina los impuestos de importación y de valor agregado de componentes de sistemas solares importados, así como la obligación para instalaciones del sector servicios que usen aguan caliente como hoteles clubes, para que incluyan el uso de sistemas solares térmicos. Adicionalmente, hay un Reglamento de la promoción de la vivienda de interés social, donde se indica la preinstalación para calentamiento de agua por medio de energía solar; y que establece: "Los proyectos deberán prever las instalaciones sanitarias y de obras, necesarias para que las viviendas puedan recibir en el futuro, el equipamiento para calentamiento de agua por medio de energía solar." La situación de las contribuciones de las tecnologías solares de calefacción y enfriamiento de espacios a nivel internacional es cambiante. Durante los últimos 30 años, el desarrollo de tecnologías de conversión térmica solar estuvo regido por el desarrollo de sistemas de calentamiento de agua para unidades familiares. Recientemente, sin embargo, se empiezan a notar desarrollos acoplados de uso de sistemas solares en aplicaciones de calentamiento distrital, principalmente en el norte de Europa adonde existen una serie creciente de experiencias en este sentido. Del total de energía contribuido por este tipo de sistemas, que generalmente es de mayor tamaño se encuentra que cerca del 48% es de sistemas de calentamiento de bloques de energía en aplicaciones de calderas, un 36% es de sistemas de calentamiento distrital y el restante 16% se da en aplicaciones de calor de proceso en la industria, así como de enfriamiento. En el caso europeo se debe mencionar que este tipo de sistemas contribuyo solamente a cerca del 2% de toda la capacidad solar térmica desplegada en el continente: lo que reafirma la naturaleza de la contribución entregada por estas aplicaciones emergentes.
2.1.1 POLÍTICAS MUNDIALES PARA AUMENTO DE PENETRACIÓN DE SISTEMAS SOLARES TÉRMICOS (SST)
Este punto resume para algunos países, que se han reconocido por sus cambios en políticas para el agua caliente solar, las acciones en 4 grandes áreas de influencia. La información ha sido tomada del Solar Water heating techscope market readiness assessment, del UNEP, 2014 e incluye los siguientes segmentos de acción facilitadora para estas tecnologías:
• Las políticas mandatorias establecen acciones de tipo legal sobre construcciones, principalmente las nuevas y las construcciones del Estado, que obligan la incorporación de sistemas solares térmicos para agua caliente; o también la obligatoriedad de dejar previstas de tuberías para agua caliente en residencias nuevas en ciertos segmentos de construcción.
• Los estándares de calidad y eficiencia permiten reducir la introducción de equipos de baja calidad y/o eficiencia, lo que a la vez reduce el riesgo de rechazo por parte de potenciales usuarios. Estos estándares van ligados a la vez a estándares de métodos de medición y de laboratorios con pruebas acreditadas. Las políticas mandatorias en etiquetado permiten a los usuarios accesar información transparente sobre los equipos que ofrecen los comercializadores.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
10
• Los incentivos, principalmente de tipo fiscal promueven el desarrollo de mercados, así como la eliminación de impuestos de importación, de valor agregado, ventas y otros permiten que un mayor número de usuarios puedan accesar esta tecnología.
• Las regulaciones de acreditación de instaladores son importantes para asegurar la correcta instalación de los sistemas solares que permita garantizar su operación normal.
Tabla 1. Políticas para aplicación solar en calentamiento de agua
País Política mandatoria Estándares de calidad y
eficiencia
Etiquetado
Incentivos
Eliminación
impuestos
Acreditación
instaladores
Albania X X X X
Chile X1
India X2 X X X
Líbano X3 X X
México X4 X X X
Fuente: Solar Water Heating Techscope Market Readiness Assessment5, del UNEP, 2014.
Notas: 1 La ley que daba créditos a impuestos expiró el 31 de Dic. del 2013, esperan una nueva ley pero existe otra ley activa de mejoras
de vivienda social. 2 En algunos estados y municipalidades hay política para nuevas edificaciones. 3 Algunas municipalidades han definido política mandatoria. 4 Algunos estados y ciudades han adoptado políticas mandatorias.
Como resultados de los cambios en políticas públicas para los países anteriormente citados se han alcanzado los siguientes resultados:
• Albania: El mercado de calentamiento solar de agua ha crecido un 17% anual para el período del 2006-2011 al pasar de 29MWth a 64 MWth.
• Chile: El mercado de calentamiento solar de agua ha crecido un 55% anual para el período 2006-2011 al pasar de 4.8 MWth a 40,7 MWth.
• India: El mercado de calentamiento solar de agua ha crecido fuertemente desde 1.050 MWth en el 2006 hasta 3.347 MWth en el 2011.
• Líbano: El mercado ha crecido rápidamente a una tasa de 17% anual entre los años 2007 al 2012, desde 188 MWth hasta 411 MWth.
• México: El mercado ha tenido un fuerte crecimiento del 23% anual para el período 2006-2011, de 248 MWth a 704 MWth.
5 http://www.in.undp.org/content/dam/india/docs/EnE/solar-water-heating-techscope-market-readiness-assessment.pdf
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
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2.2 TECNOLOGÍAS PARA CALENTAMIENTO DE AGUA CON ENERGÍA SOLAR
Para el calentamiento de agua, es importante separar las tecnologías por tipo de usuario final, asociado a las necesidades de temperatura.
En las aplicaciones de agua caliente sanitaria para uso doméstico, la temperatura que se considera es menor a 60°C. Con sistemas convencionales con colectores planos o tubos evacuados es posible contribuir a las necesidades del usuario final. Para esta aplicación, el mercado actualmente privilegia colectores de placa plana. En reunión de expertos se ha concluido que más del 65% de los colectores solares que se instalan en el país son de este tipo. Sin embargo, se consideran ambos tipos de colectores como viables.
Para calentar o temperar agua de piscinas, los colectores sin cubierta han sido utilizados para este fin, y el mercado demanda esta tecnología, por lo que se espera continuar en la misma línea, incorporando las mejoras tecnológicas que se den en el tiempo.
Para aplicaciones de agua caliente en empresas industriales y de servicios, con necesidades de agua a temperaturas menores a 60°C, los sistemas con colectores planos o tubos evacuados pueden sustituir equipos de calentamiento como calderas de baja presión, calderines eléctricos o de combustible. En algunos casos podrá sustituir las aplicaciones de agua caliente que actualmente se calientan por medio de serpentines de vapor. La mayoría de las empresas de alimentos, hoteles y hospitales necesitan agua sanitaria en este nivel de temperatura.
Para aplicaciones a temperaturas mayores a 60°C, hay tecnología de colectores avanzados que pueden llegar hasta los 120°C (con el mismo tipo de tecnologías anteriores) que pueden sustituir derivados de petróleo o electricidad en procesos industriales, comerciales y de servicios, y para algunas tecnologías de enfriamiento. Al no haber instalados sistemas térmicos solares en estos intervalos de temperatura, no hay proveedores que realicen la ingeniería, sin embargo, en consulta a las principales empresas distribuidoras, algunas han indicado que representan fabricantes que tienen esta tecnología y están anuentes a participar en programas de difusión.
Para necesidades de temperatura mayores (120 - 250°C) requeridas en algunos procesos industriales existe tecnología con concentradores solares, aunque en el país, en consulta a la Cámara de Industrias de Costa Rica, la mayor aplicación de calderas de vapor se da en industrias de alimentos que requieren de vapor a menos de 125 °C, con excepciones, por ejemplo, las empresas de enlatados o de fabricación de papel y cartones corrugados entre otras. En estos casos las aplicaciones son contadas, y no se ha encontrado proveedores locales que representan fabricantes de sistemas alternativos, por ejemplo, solares.
La Tabla 2 presenta una guía a los tipos de tecnologías de calentamiento solar de agua en función del tipo de colector, temperatura de colector y aplicación.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
12
Tabla 2. Aplicación solar en calentamiento de agua
COLECTOR SOLAR TÉRMICO
MEDIO DE TRANSFERENCIA DE
CALOR
TEMPERATURA DE COLECTOR
APLICACIÓN PARA AGUA CALIENTE
Colector de placa plana
Agua, Agua-Glicol 50-80°C
Agua caliente doméstica Sustitución de agua caliente para operaciones de sanitizacion, higiene en plantas de alimentos Sustitución de agua caliente para procesos de baja temperatura
Colector de placa plana sin cubierta
Agua 20-45°C
Calentamiento de piscinas
Colector de tubos evacuados
Agua, Agua-Glicol 50-120°C
Agua caliente doméstica Sustitución de agua caliente para operaciones de sanitizacion, higiene en plantas de alimentos Sustitución de calderas que proveen agua caliente para procesos a temperaturas menores a 100°C
Fuente: Construcción propia
2.2.1 TECNOLOGÍAS PARA REFRIGERACIÓN DE AMBIENTES CON ENERGÍA SOLAR
El uso de tecnología tradicional para enfriamiento se ha incrementado a nivel global de forma sostenible conforme la electricidad llega a más localidades rurales, y mejoran los niveles de calidad del servicio. Solo para el año 2014 se vendieron más de 100 millones de unidades para usos en refrigeración y climatización. El uso de refrigerantes de las familias HCFC y HFC, es una de las causas de la emisión de gases de efecto invernadero (GEI); debido a emisiones fugitivas de los gases de los sistemas, más las emisiones por producción de electricidad necesaria para poder accionarlas6. Usualmente, a nivel de aplicación, existe un alto factor de coincidencia en las necesidades de enfriamiento y la ocurrencia de la radiación solar durante el día, por efecto directo en las cargas térmicas en edificios, o procesamiento de alimentos en plantas de un turno diurno, por lo que podrían ser una opción viable las tecnologías de enfriamiento solar. Esta tecnología está desarrollando ciclos de refrigeración más eficientes con el fin de competir con la producción de electricidad fotovoltaica y el uso asociado de compresores de refrigeración, que es la otra alternativa de energía renovable.
6 Publicación SHC Solar Update, mayo 2016, artículo “Solar AssistedCooling (SAC) del Task 53, págs. 14-17.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
13
Para este fin, de acuerdo a la literatura, existe una madurez tecnológica en el componente de colectores solares, en los sistemas de calentamiento solar, y para SACs que operen con agua caliente a menos de 110 °C existen colectores solares robustos y costo-efectivos. Esta información es consistente con REN 21, que indica la existencia de colectores solares que operan hasta 120 °C, que permitirían operar algunos equipos de enfriamiento solar. Sin embargo, para aquellas aplicaciones en que se necesitan colectores solares que generen agua a temperaturas mayores a 110 °C todavía no se pueden considerar tecnologías maduras; se reporta su uso en chillers de absorción tipo multi etapas. Desde el punto de vista de tecnologías maduras, existen a nivel comercial chillers movidos térmicamente, con ciclos de absorción; con un mercado sostenido para aquellos equipos considerados de escala grande, aprovechando calores de rechazo (cogeneración y otros) y/o uso de combustibles de bajo costo. En las unidades a pequeña escala es donde se está desarrollando tecnología; ya existen en el mercado unidades de hasta 35 kW de frío, pensando en un mercado potencial de un número mayor de unidades que para equipos grandes. La Tabla 3 presenta las características propias de cada aplicación para enfriamiento solar.
Tabla 3. Aplicación solar en enfriamiento
COLECTOR SOLAR TÉRMICO
MEDIO DE TRANSFERENCIA DE
CALOR
TEMPERATURA DE COLECTOR
APLICACIÓN PARA ENFRIAMIENTO
Colector de aire
Aire 40-60°C
Aire acondicionado
Colector de placa plana
Agua, agua-glicol 70-90°C
Aire acondicionado
Enfriamiento de pisos
Colector de tubos
evacuados
Agua, agua-glicol 90-120°C
Aire acondicionado
Enfriamiento de pisos
Fuente: State of the art for solar thermal or PV cooling and refrigeration, Daniel Murgier, 15-10-2014
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
14
2.2.2 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LAS TECNOLOGÍAS, COSTOS DE CAPITAL Y COSTOS NIVELADOS
A nivel internacional, las características típicas de cada tecnología, los costos de capital por kW y el costo nivelado de energía, para las tecnologías que se incorporan en la hoja de ruta se presentan en la Tabla 4:
Tabla 4. Tecnologías y rendimientos TECNOLOGÍA CARACTERÍSTICAS TÍPICAS COSTOS DE CAPITAL (USD/KW) COSTOS TÍPICOS DE
ENERGÍA CNDE (centavos de
dólar/kWh)
Solar térmica: Sistemas de agua caliente domésticos
Tipo de colector: placa plana, tubos evacuados (termosifón y sistemas con bomba) Tamaño de Planta: 2,1-4,2 kWt (unifamiliar); 35 kWt (multifamiliar) Eficiencia > 80%
Unifamiliar: 1.100 - 2.140 (OECD, construcción nueva); 1.300 - 2.200 (OECD, construcción existente) 147 - 634 (China) Multifamiliar: 950 - 1.850 (OECD, construcción nueva; (OECD 1.140 - 2.050, construcción existente) Termosifón directo: 100 - 250 (China, India, Turquía); 630 - 650 (Suráfrica); 1.100 (Australia) Termosifón indirecto: 2.300 (EUA) Bombeo directo: 1.700 (EUA); 760 - 820 (Suráfrica); Bombeo indirecto: 2.300 (EUA); 850 - 1.900 (Europa Central); 1.600 - 2.400 (Europa del Norte) Colector de almacenamiento integral: 450 - 800 (EUA) SAC en gran escala: 350 -1.040 (Europa)
1,5-28 (China)
5-8 (Australia)
Solar Térmica Sistemas de calor y agua caliente domésticos (combinados)
Tipo de colector: El mismo que para agua solamente Tamaño de planta: 7-10 kWt (unifamiliar) 70-130 kWt (multifamiliar) 70-3.500 kWt (calentamiento de distrito) >3.500 kWt (calentamiento de distrito con almacenamiento estacional) Eficiencia > 80%
Unifamiliar: el mismo que para agua solamente Multifamiliar: el mismo que para agua solamente Calentamiento de distrito: (Europa): 460 - 780 (350 - 400 en Dinamarca); con almacenamiento 470 - 1.060
Agua caliente
doméstica:
5 - 50
Calor de distrito:
4 y más (Dinamarca)
Solar Térmica Calor de proceso industrial
Tipo de colector: Placa plana, tubos evacuados, cilindros parabólicos, Fresnel linear Tamaño de planta: 100 kWt - 20 MWt
470 - 1.000 (sin almacenamiento) 265 - 1.060 (Europa) 210 - 320 (India, Turquía, Suráfrica, México) Sistemas concentradores: 420 - 1.900 (Plato parabólico, India) 640 – 2.120 (cilindros parabólicos) 1.270 - 1.900 (Fresnel linear) Sistemas solares concentradores: 980 - 1.400 (China) 1.800 y más (Alemania)
4 - 16 Global
2,6 - 8,5 (Europa)
Sistemas
Concentradores:
6,4 - 9,6
Solar Térmica Enfriamiento
Capacidad: 10 - 1.000 kWt (chillers de absorción)
1.600 - 3.200 No disponible
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
15
Eficiencia: 50 - 75% (chiller de absorción/ adsorción de un solo efecto) 120 - 140% (chiller de absorción de doble efecto)
Fuente: REN 21 Tabla 2 págs. 75-77 (2015)
NOTA: Para la tecnología de enfriamiento solar térmica no hay información sobre costos nivelados de energía.
A nivel nacional en la consulta realizada a expertos del sector, se estableció que los sistemas de
calentamiento de agua con electricidad tienen costos que van desde los $30 hasta los $500 en
tecnologías de termoducha y calentadores de paso, y para los sistemas solares para residencias
individuales (instalados), los costos van desde los $1.000 a los $4.000, en función de calidad y
tamaño de instalación.
Es importante resaltar la gran diferencia en los costos de operación, porque en el primer caso,
aunque la inversión inicial es baja, el consumo de energía eléctrica es alto, con un costo estimado
entre $10 y $30 US dólares mensuales; y para el caso de los sistemas solares térmicos, es casi
cero. Por ello los mismos expertos, consideran que las instalaciones residenciales tienen un
período simple de recuperación de la inversión entre 3 y 4 años. Para el caso del calentamiento
de piscinas, el período de recuperación se estima entre 1 y 1,5 años y para instalaciones en hoteles
se encuentra entre 2 y 3 años, por lo que en todos los casos son más rentables que las
instalaciones de sistemas fotovoltaicos, que es el sistema de aprovechamiento solar que se
promueve actualmente en el país. Contribuye a esta rentabilidad positiva, el aumento que se dio
en las tarifas eléctricas en todos los sectores usuarios.
2.3 CONTEXTO DE CONTRIBUCIÓN ENERGÉTICA DE LAS TECNOLOGÍAS SOLARES DE CALENTAMIENTO Y
ENFRIAMIENTO EN COSTA RICA
El contexto energético de contribución de las tecnologías solares en el país se organiza de acuerdo
con los distintos sectores de uso final de energía considerados en este proyecto, a saber,
residencial, comercial e industrial:
Sector Residencial
Es uno de los sectores consumidores de energía de mayor importancia, para un total de 20.980
TJ para el año 2015, cifra que corresponde al 13,04% de la energía total del país consumida en
ese período.
Para ese mismo año, el uso de energía eléctrica en este sector fue de 12.992 TJ para una
participación del 38.28% del país, siendo el de mayor uso de electricidad. Este valor indica que
es un sector con una alta participación del uso de la electricidad dentro del mismo; tal y como se
muestra en la siguiente figura:
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
16
Fuente: DSE, Balance Nacional de Energía (2015)
Figura 5. Balance de Energía sector Residencial
De acuerdo con la encuesta de consumo energético del año 2012 se tienen los siguientes
resultados:
• Un total de 1.315.038 hogares
• Alrededor del 99% cuentan con el servicio público de electricidad.
• Del total de hogares con servicio público de electricidad: o 74,4% corresponde a viviendas urbanas y el 25,6% se ubica en el sector rural. o El promedio de consumo de energía eléctrica en el sector urbano es de 271,23 kWh
mensuales y en el área rural de 200,46 kWh. o El 46,9% tiene calentadores de agua eléctricos (termoduchas) en los baños en el área
urbana y un 31,5% en el área rural. o Por grupo socioeconómico, el grupo popular tiene un 18.4% de calentadores de agua
eléctricos (termoduchas) y en el grupo medio un 55% respectivamente. o El consumo promedio de energía para esta tecnología es de 45 kWh mensuales, sin
diferencias entre grupos socioeconómicos ni estratos geográficos. o Respecto al uso de tanques de agua caliente eléctricos, un 2,7% de los hogares
costarricenses cuentan con este equipo; concentrándose en el uso el grupo socioeconómico medio-alto con un 31,8% de estos hogares. Un 2% de hogares utiliza calentadores de paso eléctricos. Esto indica que un 51,6% de la totalidad de hogares incluyendo urbanos y rurales, tienen calentamiento de agua para el baño por medio de la energía eléctrica. Este valor concuerda con lo conversado por los autores con el Instituto de Normas Técnicas de Costa Rica, INTECO, organización que está desarrollando una norma para calentadores de agua eléctricos tipo termoducha, y que consideran como información base, que un 50% de los hogares en Costa Rica usan agua caliente empleando electricidad para ese fin.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
17
o De acuerdo a los datos anteriores, el consumo de electricidad para este uso final fue de 366.422.188 kWh para el año 2015, cifra que corresponde a un 10,15% del total de consumo de este sector.
o Esta encuesta encontró que un 0,3% de hogares tiene calentadores solares y un 0,1% indica contar con tanque de agua caliente usando energía solar; para un total del 0,4% que aprovecha esta tecnología, lo que significa que hay alrededor de unos 5.260 sistemas solares térmicos para este sector.
La SWH NAMA7(Calentamiento de Agua Solar (SWH), (Acciones de Mitigación Nacionalmente
Apropiadas) (NAMA) con datos más recientes indica que los sectores que más utilizan agua
caliente a nivel residencial son los de clase media y alta, con un 15% de consumo de electricidad
asociado a este uso final; valores congruentes con la encuesta nacional.
Específicamente, la tecnología de calentamiento solar de agua tiene una penetración del 3,7% de
los hogares incluidos en los estratos de clase media alta y alta, quienes tienen instalados sistemas
térmicos solares tipo termosifón, y un 0,9% usa sistemas mixtos solares-electricidad para un total
del 4,6 % de estos estratos socioeconómicos.
Este grupo conforma el 7,1% del total de hogares; por lo que se puede estimar que al menos un
0,33% de hogares costarricenses cuenta con instalaciones de calentamiento solar de agua para
uso sanitario. Este valor concuerda con el estimado en la encuesta de consumo energético del
año 2012 que estima un 0,4%.
Llevando las cifras anteriores a instalaciones solares, se estima que en el país hay cerca de 4.500
– 5.000 sistemas en el sector residencial, con una tasa de crecimiento del 3% anual (SWH NAMA).
Se asume que cada sistema solar térmico a nivel residencial reduce el consumo de electricidad
entre 450 - 990 kWh/ año; esto concuerda con la encuesta nacional de hogares del año 2012
donde se indica que el promedio de consumo mensual para calentamiento de agua es de 45 kWh
por mes (540 kWh/año). El cálculo basado en la encuesta nacional arroja un estimado de 5.260
sistemas solares térmicos, como se mencionó anteriormente.
De acuerdo con el SWH NAMA de calentamiento solar de agua, para las condiciones de ubicación
geográfica y clima, los rendimientos promedio utilizados fueron los siguientes:
• 450 kWh-año/m2 de colector solar (basado en 5 kWh/m2 por día de recurso solar)
• 25% de eficiencia del calentador solar
• 365 días/año de uso de agua caliente.
Para programas de penetración masiva de esta tecnología y en este sector, se estima una
necesidad promedio de 2,1 m2 de colector por familia, y 50 litros de almacenamiento de agua/
7Scaling-Up of SWH Uptake in the Residential Sector in Costa Rica. OLADE 2015.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
18
m2 de colector. (SWH NAMA). Estos valores están acordes a los indicados en reunión de expertos
donde se consideró que, para una familia de 4 miembros, la recomendación es diseñar sistemas
con 50 litros de almacenamiento y 0,5 m2 de colector por persona respectivamente. Para
condominios, al utilizarse sistemas centrales de distribución de agua caliente, para el diseño se
ha utilizado un valor de 1 m2 por condominio y una capacidad de almacenamiento de 100 litros
por unidad habitacional.
Para el caso de sistemas termosolares para piscinas en residencias y en condominios
residenciales, en reunión de expertos se estimó existen en el país alrededor de 15.000 m2 de
área de colectores sin cubierta, con un crecimiento anual de 3.500 m2. A la fecha se han instalado
estos sistemas en más de 1.000 piscinas, ubicadas principalmente en residencias a nivel
individual, pero con una tendencia creciente en condominios, donde ya existen al menos 25 de
éstos con sistemas solares térmicos para sus piscinas de uso común.
Sector Industrial
El sector industrial, incluyendo a las agroindustrias, de acuerdo a la Cámara de Industrias de Costa
Rica en su Guía Industrial del año 20158, está conformado por 4.833 empresas formales, de las
cuales 59,4% son micro, 29,4% son pequeñas, 6,4% son medianas y el 4,8% restante son grandes.
De acuerdo con la SEPSE del MINAE, el Balance Nacional de Energía del año 20159, presenta para
el sector industrial un consumo total de energía de 38.776 TJ, distribuido porcentualmente de
acuerdo con la siguiente figura:
Fuente: DSE, Balance Nacional de Energía (2015)
Figura 6. Balance Nacional de Energía
8Guía Industrial. Cámara de Industrias de Costa Rica. 2015. 9Balance de Energético Nacional de Costa Rica período 2015 (preliminar). DSE-MINAE
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
19
La encuesta de consumo energético nacional en el sector industrial del año 2014 arroja los
siguientes resultados: del total de la energía consumida por dicho sector, el 51% se dedica a
producción de vapor, el 16,9% a la producción de calor, el 3,6% a refrigeración, el 1,2% a aire
acondicionado y el 0,2% a calentamiento de agua, y un 27,1% restante para mover equipos de
producción.
De acuerdo con los resultados de dicha encuesta, es evidente que el mayor consumo de energía en el
sector industria (68,1%) se emplea en operaciones de calentamiento, dado que ahí se incluyen
actividades alimentarias y agroalimentarias muy intensivas en el uso de la energía térmica.
En detalle el desglose por fuente energética es el siguiente:
• Para la producción de vapor, el 74,9% proviene de la biomasa, principalmente bagazo de caña, otros residuos vegetales y leña; un 24,5% de combustibles fósiles importados y un 0,6% de electricidad.
• Para producción de calor para procesos, 8,9% proviene del uso de electricidad, un 71% de derivados de petróleo, un 18.8% de biomasa y 1.3% con residuos plásticos.
• Para calentar agua un 37,3% de la energía utilizada fue electricidad y un 62,7% de derivados de petróleo.
Respecto al uso de sistemas de agua caliente solar en sectores productivos las experiencias son
limitadas. Algunas lecherías han instalado sistemas de agua caliente para la limpieza de equipos,
con áreas de colectores inferiores o iguales a 6 m2 (menos de 25 instalaciones); en menor grado,
pequeñas instalaciones lácteas para elaboración de quesos, a nivel de proyectos piloto han
instalado sistemas solares térmicos para calentar la leche en el proceso productivo (menos de 5
instalaciones). Algunas aplicaciones adicionales se han dado en lavanderías de ropa en industrias
de alimentos, para máquinas lavaplatos en restaurantes, para agua de proceso, (para todas ellas
hay menos de 3 instalaciones específicas) así como en hospitales donde 1 clínica y 1 hospital
tienen instalaciones solares que reducen el uso de derivados de petróleo para calentar agua.
Sector comercial y de servicios
Es el sector empresarial más grande del país con 61.812 inscripciones para el año 2015, de
acuerdo con la Guía Industrial del año 2015.
En este grupo se incluye una gran cantidad de sectores productivos, de los cuales el sector de
preparación de alimentos es muy representativo, y que requiere de agua caliente en sus
operaciones, al igual que los servicios de hotelería y salud, lavandería, como los principales
subsectores que usan agua caliente.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
20
La encuesta de consumo energético nacional en el sector comercio y servicios privados del año
2014 presenta los siguientes resultados:
• 0,9% de las empresas tienen calderas eléctricas para producir calor.
• 1,3% tanques eléctricos para agua caliente.
• 2% tanques instantáneos.
• 2,5% termoduchas eléctricas.
• 1,2% tienen tanques de combustible.
• Esto da un valor total de 7,7% de empresas del sector que calientan agua o producen vapor de agua.
Respecto al uso de equipos de refrigeración, se obtuvieron los siguientes resultados:
• 5,9% de las empresas indicaron que cuentan con cuartos fríos.
• 30,8% posee cámaras autocontenidas.
• 53,8% refrigeradores tipo doméstico.
• 3,56% aires acondicionados.
Una empresa puede contar con todas las tecnologías descritas; las cifras anteriores indican que
por lo menos una de cada dos empresas de este sector necesita del frío para sus operaciones.
Es importante resaltar que el país genera más del 90% de su electricidad con fuentes renovables,
por lo que la huella de carbono para Esta fuente energética es muy baja, aunque el precio al
cliente final ha tenido fuertes variaciones, con una tendencia al incremento, de acuerdo con la
siguiente figura de la Cámara de Industrias de Costa Rica:
Fuente: Comisión de energía, Cámara de Industrias de Costa Rica (2016)
Figura 7. Precio promedio país por kWh antes de impuestos
Fuente: Elaborado en CICR con datos de ARESEP
7,65 8,16 8,8810,40
12,68
15,37 14,79 15,21
19,46
17,0216,12
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Costa Rica: Precio promedio país pagado en Ctvos de US$ por kWh antes de Impuestos
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
21
Dentro del sector comercial y de servicios, el subsector de hotelería es que ha realizado un mayor
número de instalaciones solares térmicas; principalmente en la costa pacífica de nuestro país y
en hoteles de cadena. No se cuenta con estadísticas que permitan determinar ya sea el número
de metros cuadrados instalados, o el número de hoteles que cuentan ya con estos sistemas, y el
porcentaje de penetración, sin embargo, en reunión de expertos estimaron que el mercado
nacional de sistemas solares térmicos tiene a este sector como el más significativo ya que entre
un 50 y 60% de las instalaciones nuevas corresponden a este sector, cifra que indica más de 1.800
m2 de área de colector al año.
Respecto al uso de tecnologías solares para enfriamiento, a nivel mundial su difusión es reducida,
por lo que no se reportan unidades de enfriamiento solar instaladas en nuestro país.
El Calentamiento de ambientes con energía solar no es una actividad rutinaria en nuestro país
dadas las bondades del clima a lo largo de todo el año. No se encontraron instalaciones con esta
tecnología en el país.
2.3.1 TECNOLOGÍAS DE CONVERSIÓN DE ENERGÍA SOLAR PARA CALENTAMIENTO DE AGUA Y PARA
CALEFACCIÓN Y REFRIGERACIÓN DE AMBIENTES EN COSTA RICA
El análisis de entorno realizado durante la Fase I de implementación del Proyecto de HRT deriva
en una serie de tecnologías que se consideran convenientes de inclusión para consideración en
la HRT a ser desarrollada.
La lista generada de tecnologías de consideración es importante puesto que delimitará parte de
los alcances y definiciones de la HRT, y asiste a los tomadores de decisiones a definir metas y
programas específicos de apoyo al desarrollo de la HRT.
Las tecnologías recomendadas a ser consideradas son:
a. Colectores de placa plana para sistemas solares térmicos de agua caliente doméstica, y para sustitución de agua caliente para operaciones de sanitizacion, higiene en plantas de alimentos, sustitución de agua caliente para procesos de baja temperatura
b. Colectores de tubos evacuados para sistemas solares térmicos de agua caliente doméstica y sustitución de agua caliente para operaciones de sanitizacion, higiene en plantas de alimentos sustitución de calderas que proveen agua caliente para procesos a temperaturas menores a 100°C.
c. Colector de tubos evacuados para sistemas solares térmicos de aire acondicionado.
Tomando en cuenta las escalas de aplicación en los sectores comercio, industria y servicios, así
como de la posible demanda de calor y frío de proceso, las tecnologías generalmente se situarán
en la pequeña y mediana escalas del nivel internacional de desarrollo y oferta tecnológica.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
22
2.4 ELEMENTOS SITUACIONALES DE LOS MERCADOS DE LAS TECNOLOGÍAS SOLARES PARA
CALENTAMIENTO DE AGUA Y PARA CALEFACCIÓN Y REFRIGERACIÓN DE AMBIENTES EN COSTA RICA
2.4.1 OFERTA DE RECURSO SOLAR EN COSTA RICA
De acuerdo a clasificaciones internacionales de recursos solares como puede ser aquella dada por
el Clean Energy Solutions Center a nivel de irradiaciones promedio diarias, el país se encuentra
dentro de un rango de irradiación media entre los 4,5 - 5,0 kWh/m2/día.
Fuente: Clean Energy Solutions Center (2014)
Figura 8. Radiación solar media diaria a nivel internacional.
A nivel nacional, actualmente se usan valores internos de distribución espacial como los que
muestra la Figura 9, desarrollada a partir de los trabajos de Solargis10, que presenta los valores
promedios del periodo 1990-2012 para radiación solar total anual expresada en kWh/m2/año;
que también permite proporcionar valores del recurso solar del país.
10 http://solargis.com/
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
23
Fuente: Solargis (2017)
Figura 9. Valores de radiación solar anual de Costa Rica de acuerdo a Solargis.
El Instituto Meteorológico Nacional (IMN)11 presenta dentro de su Atlas Climático de Costa Rica
información sobre horas de brillo solar promedios anuales en el país. Otros trabajos importantes
en el país son los mapas de radiación solar desarrollados por Castro12 para el IMN en 1986, así
como por Wright13 en 2006 para el Instituto Costarricense de Electricidad (ICE) (Figura 10) para
valores promedios anuales y mensuales de radiación expresados en MJ/m2-día.
Fuente: Wright (2006)
Figura 10. Valores reportados de radiación promedio mensual en Costa Rica (Wright 2006).
11 https://www.imn.ac.cr/documents/10179/17150/brillo+anual+80/9243e03b-a683-4e1f-8484-7eaab3b069f0?t=1430242717000 12 https://www.imn.ac.cr/documents/10179/20909/Estudio+sobre+Radiaci%C3%B3n+Global+en+Costa+Rica 13 http://www.acesolar.org/wp-content/uploads/2016/03/INFORME-FINAL-CONSULTORIA-SOLAR.pdf
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
24
Progresivamente se ha venido dando un mejor entendimiento científico y técnico del recurso
solar de Costa Rica, y aun cuando todavía existen vacíos importantes relativos a calibración de
equipos; existe una buena base para el modelaje y simulación de sistemas solares de agua
caliente.
Existe sin embargo menor información sobre aplicación de la data existente para el diseño
optimizado de sistemas solares de agua caliente, notándose esfuerzos realizados por la UCR en
los años 90 de aplicación de los modelos de Carta F14, y en el año 2008, Lizama15 desarrolló una
valoración técnica aplicando dicho método para el clima solar de la región central del país;
encontrando factores de contribución solar en rangos entre 0,77 a 0,85 para dicha zona del país
que es adónde precisamente se encuentra el mayor potencial de mercado para estas tecnologías
en el país.
2.4.2 LA CADENA DE VALOR ASOCIADA A LAS TECNOLOGÍAS SOLARES DE CALENTAMIENTO DE AGUA
Un poco de historia nos ayuda a situarnos en el contexto actual. Los primeros equipos que se
instalaron en el país durante los años 70´s del siglo pasado provenían de los Estados Unidos de
América. Hubo varios cursos para la construcción local de estos equipos, por ejemplo, el realizado
en el Colegio Técnico de Calle Blancos en el año 1983 por parte del Instituto Centroamericano de
Investigación y Tecnología Industrial (ICAITI), en el cual se capacitaron más de 20 dueños de
talleres mecánicos, esto dentro del Proyecto Leña y Fuentes Alternas de Energía auspiciado por
la USAID, oficina de ROCAP.
Posteriormente, a inicios de los años 90´s, con fondos de cooperación suiza, la Asociación de
Pequeños Talleres de Mantenimiento Industrial (APTAMAI), coordinando con la Asociación
Swisscontact, desarrollaron una capacitación para que dueños de talleres electromecánicos
incursionaran en este nuevo desarrollo de negocio. El Instituto Tecnológico de Costa Rica y el
Instituto Nacional de Aprendizaje (INA) también han realizado talleres de construcción de
colectores solares, buscando un desarrollo de industrial local, lo cual ha dado pocos resultados
positivos.
La ONG Biomass Users Network (BUN-CA) desde el año de 1991 ha realizado estudios, actividades
promocionales y de fondos de financiamiento verde que incluye las tecnologías de calentamiento
de agua solar.
Paralelamente, a estos intentos de emprendedurismos con desarrollo de ensamble local de
equipos, hubo otras empresas que iniciaron con la importación de colectores de Estados Unidos
14 http://www.fchart.com/fchart/ 15 http://revistas.tec.ac.cr/index.php/tec_marcha/article/view/2187
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
25
de América (SEESA), y de Israel (TRAVOMATIC) desde finales de los años 80s. Se construían
localmente los tanques ya fueran para sistemas tipo termosifón, como para sistemas de
circulación forzada, pero el resto de los componentes era importado.
Durante el año 1993 el programa Usos Productivos de Energía, desarrollado por la Asociación
Nacional de Cooperativas Eléctricas Rurales de Estados Unidos de América (NRECA-CARES), con
fondos de USAID, promocionó la importación de sistemas solares de calentamiento de agua desde
los Estados Unidos de América, haciendo enlaces con la Asociación Solar del Estado de Florida.
Con el apoyo de este mismo programa, a inicios de los años 90´s se logró la formación de una
primera asociación de energía solar en el país (año 1993), la cual tuvo una vida activa menor a
dos años.
Los miembros de esta asociación jugaron un papel muy importante en la formulación de la Ley
Reguladora del Uso de la Energía No 7447, al lograr incorporar en ésta exenciones de impuestos
tanto para los colectores solares construidos fuera del país, como para los componentes de los
mismos con el fin de permitir el ensamble de los mismos en el país, permitiendo un mayor valor
agregado local. Esta ley propició que para los años 90´s algunas empresas locales compraran
vidrio, placas absorbedoras, aislante y ensamblaran localmente los colectores, así como la
fabricación de tanques por parte de fabricantes nacionales de tanques de agua caliente, actividad
que se ha reducido en nuestros días.
Actualmente la fabricación local de algunos componentes para estos sistemas es casi nula,
importándose ensamblados ya los colectores planos, tubos al vacío, tanques de almacenamiento
de agua, aislantes, sistemas de control, accesorios para monitoreo, etc. Las causas, de acuerdo
con la reunión de expertos señalan que esto ocurre por lo limitado del mercado, la necesaria
importación de todas los componentes para ensamblar colectores solares, las necesidades de
brindar las mismas garantías de fabricación que en equipos importados y a lo engorroso de las
solicitudes de trámites para solicitar las exenciones de impuestos dispuestas en la Ley 7447.
Respecto al análisis de la cadena de valor agregado, se parte del segmento que representa a los
sistemas de agua caliente principalmente, el cual se puede diferenciar en colectores con cubierta,
con un 50% para el sector residencial y 50% para el sector hotelero, y colectores sin cubierta para
piscinas, donde casi un 100% se instala en sector residencial, ya sea a nivel individual o en
condominios residenciales.
Se identifica entonces una cadena de valor agregado corta con 2 eslabones de importancia: el de
proveedores de equipos (representantes y distribuidores de equipos) que también realizan el
diseño, integran los componentes, y realizan la instalación y el mantenimiento durante la
garantía. El otro eslabón corresponde a usuarios finales, ya que las negociaciones se dan
directamente entre proveedor y cliente.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
26
No fue hasta el año 2012 que se constituyó la Asociación Costarricense de Energía Solar
ACESOLAR, con el apoyo inicial de la Cooperación Alemana. Esta asociación está conformada
principalmente por empresas que proveen servicios en el ramo de la generación de electricidad
fotovoltaica, y algunas empresas que también proveen equipos para agua caliente con energía
solar. Por medio de ellos se logró conformar un grupo para establecer las normas INTE asociadas
directamente a los sistemas de agua caliente solar. Es importante resaltar que hay 15 empresas
asociadas a ACESOLAR que realizan proyectos de diseño, venta e implementación de sistemas
termosolares.
Se pueden adicionar a dicha cadena de valor agregado otros 2 eslabones, pero son secundarios:
Proveedores de servicios de instalación y mantenimiento que pueden ser subcontratados por los
integradores y los usuarios intermedios: desarrolladores de condominios y urbanizaciones que
pueden integrar el uso de SST en los diseños de las edificaciones como un diferenciador de
mercado. Como complemento, el Instituto Nacional de Aprendizaje (INA) ha realizado actividades
de promoción y capacitación, pudiendo en un futuro ser importante su accionar en el área de
creación de capacidades pare técnicos instaladores.
En general, las empresas dedicadas a esta actividad económica integran lo más que puedan del
valor agregado local: se promocionan, asisten a ferias nacionales, realizan el diseño de la
instalación, importan los equipos y componentes para los sistemas, realizan la instalación, dan
servicio de mantenimiento a los mismos, buscan financiamiento para su capital de trabajo. Como
nota adicional, regularmente se da el nacimiento de micro emprendimientos que importan
equipos procedentes de China, y con poco conocimiento técnico y del mercado inician la venta
de los mismos. Usualmente estas empresas tienen una corta vida, quejándose los clientes del
incumplimiento de garantías.
El eslabón secundario que se refiere a usuarios intermedios ocurre cuando algunos
desarrolladores inmobiliarios y los proveedores de tecnología de calentamiento solar de agua, se
unen para lograr incorporar en el diseño de las edificaciones el uso de esta tecnología, como un
valor agregado diferenciador en la oferta inmobiliaria. Para el caso de condominios verticales se
ha dado la ejecución de 3 proyectos importantes, de más de 50 unidades de vivienda cada uno
(consulta a expertos).
Para el caso de tecnología de calentamiento de agua solar para industrias y comercios, las
aplicaciones de mayor potencial son aquellas que puedan brindar las necesidades de agua
caliente para eliminar el uso de calderas o calderines de agua caliente y vapor a baja presión, que
se utilizan para generar agua caliente de proceso o para actividades de sanitización. En consulta
a Cámara de Industrias, este tipo de aplicaciones se realiza actualmente con electricidad o con
diésel, combustible que está regulado en sus emisiones.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
27
2.4.3 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LOS MERCADOS DE LAS TECNOLOGÍAS
Sector residencial
Se ha considerado en primera instancia el mercado actual: hogares nuevos de los grupos
socioeconómicos medio-alto y alto, que no requieren de financiamiento para la compra de un
sistema de calentamiento de agua solar. Para aumentar la tasa de penetración se debe incluir las
casas nuevas correspondientes al grupo socioeconómico medio, dado que de acuerdo con las
consultas realizadas por la SWH NAMA los sectores que más utilizan agua caliente a nivel
residencial son los grupos medio y alto, quienes tienen en sus hogares un 15% de consumo de
electricidad asociado a este uso final. Para ello será necesario, entre otros, incorporar en la oferta
de viviendas nuevas los sistemas de calentamiento solar como un diferenciador de mercado,
incorporar mecanismos financieros, ya sea por medio de las distribuidoras eléctricas, o
directamente por bancos y otras empresas que prestan servicios financieros para tecnologías
ambientales.
En la NAMA URBANA se recomienda incorporar el uso de calentamiento solar de agua, al
plantearse actividades específicas para reducir el uso de energía e incorporar eco tecnologías en
el desarrollo de viviendas en la GAM. En la reunión de expertos se planteó la necesidad de
incorporar en el diseño de los sistemas de distribución de agua interna en las residencias, una red
de agua caliente que permita en un futuro integrar los sistemas de calentamiento de agua solar
para reducir los costos de instalación posterior. Esto puede realizarse por medio de cambios en
los reglamentos de construcción, para ciertos tamaños de vivienda, y/o para el caso de
condominios verticales. También se ha planteado la necesidad de establecer programas de
capacitación a los profesionales de diseño de vivienda para que incorporen áreas de techo en
dirección sur que permitan la instalación posterior de sistemas solares térmicos y sistemas solares
fotovoltaicos, con las previstas instaladas para reducir costos posteriores. La experiencia de Chile
respecto a la inclusión de esta tecnología en viviendas populares por medio de financiamiento y
exención tributaria ha dinamizado al sector, y se puede considerar una forma de incluir otros
segmentos del mercado residencial que no han sido considerados tradicionalmente por su bajo
poder adquisitivo.
Se recomienda proponer acciones políticas que incrementen el uso de esta tecnología en
viviendas nuevas, ya sea como una obligación, o mediante el uso de incentivos.
Sector comercial y servicios
Al día de hoy, el subsector hotelero es el que ha realizado las mayores inversiones al sustituir
calentadores eléctricos de agua por tecnología solar, tanto para uso en habitaciones como en
lavandería y restaurantes; pero las necesidades de agua caliente son evidentes en los subsectores
de alimentos preparados (restaurantes), hospitales, y otros que son clasificados dentro de este
sector.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
28
Sector industrial
A nivel de industria hay usos importantes de energía que permiten ser sustituidos por
calentamiento de agua solar; hay motivadores de competitividad asociados a costos y otros como
la reducción de huella de carbono, o certificaciones ambientales internacionales que le permitan
diferenciarse del resto del mercado global. Se considera la tecnología en dos niveles:
calentamiento de agua a menos de 60°C, y a mayores temperaturas. Para el primer nivel hay
algunas aplicaciones modestas, por ejemplo, en lecherías, pero el mayor potencial de reducción
del uso de derivados de petróleo es el que requiere de tecnologías no presentes en el país. Por
ejemplo, el programa de México incluyó a las agroindustrias dentro de sus metas. El potencial en
el país es muy alto, dado que hay registradas 1.736 calderas de vapor saturado de las cuales 817
se consideran activas y que operan en su mayoría con aceite búnker y diésel. (Fuente: consulta al
Ministerio de Trabajo y Seguridad Social).
2.4.4 PENETRACIÓN ACTUAL DE LAS TECNOLOGÍAS DE CALENTAMIENTO SOLAR
Para el calentamiento solar de agua se tiene que:
Sector residencial
Para este sector, el desarrollo del mercado se está dando en residencias del grupo
socioeconómico alto y medio-alto, (fuente SHW NAMA), que no requieren de financiamiento para
la compra de los equipos. Se estima un crecimiento del 3% anual en la instalación de sistemas de
agua caliente en este sector, para un volumen estimado en 450 equipos nuevos por año. En la
reunión de expertos, sus criterios indican que, a nivel residencial, el período simple de
recuperación de esta inversión está entre 3 y 4 años, y concuerdan que se instalan menos de
1.000 sistemas anuales en este sector, pero no quisieron dar información adicional (la
competencia estaba presente).
La empresa dominante del mercado ha instalado sistemas centralizados en edificios de
condominios, (90% de las instalaciones existentes), con períodos simples de recuperación
estimados en 3 años.
Para el caso de piscinas se ha estimado la instalación de 3.500 m2 de colectores planos sin cubierta
por año para los últimos 2 años, donde la empresa líder de mercado contabiliza el 65% de los
proyectos. El período simple de recuperación de la inversión se da entre 1 y 2 años, porque
sustituye aplicaciones con altos costos de operación basados en el uso de gas GLP.
Sector comercial y servicios
El enfoque de este sector desde el punto de vista de proveedores es el de hoteles locales y de
cadena, donde las cadenas internacionales han realizado instalaciones de sistemas por parte de
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
29
empresas locales. Es importante resaltar que en el subsector de hospitales se han incorporado
instalaciones de sistemas de calentamiento de agua para agua sanitaria con el fin de sustituir
parcialmente el uso de combustibles derivados de petróleo en calderas de vapor saturado. En la
reunión de expertos de este proyecto, se estableció un período de recuperación de la inversión
para este tipo de instalaciones entre 2 y 3 años.
Sector industrial
Para este sector las aplicaciones han sido muy reducidas con pocos casos en el sector
agroindustrial, principalmente en granjas lecheras para el calentamiento de agua para actividades
de limpieza, en lecherías rurales para calentar leche; en el sector industrial para calentamiento
de agua para procesos y lavanderías. Las instalaciones realizadas corresponden al nivel de
temperaturas menores a 60 °C. En la reunión de expertos se estableció un período de
recuperación de la inversión para este tipo de instalaciones entre 2 y 3 años, similar al de las
instalaciones del sector servicios.
Para el enfriamiento solar:
• No se conoce en el país instalaciones de este tipo. Para esta tecnología el potencial de aplicación es muy grande en sectores comerciales e industriales. La totalidad de la energía consumida para la refrigeración industrial y el uso de aire acondicionado proviene de la electricidad.
• En la mayoría de los casos, se usan refrigerantes de las familias HCFC y HFC; estos refrigerantes tienen altos potenciales de gases GEI una vez son emitidos a la atmósfera como emisiones fugitivas. Los equipos de aire acondicionado en el subsector de hoteles tienen baja eficiencia energética y su duración promedio en las áreas costeras es menor a 5 años 16 . La sustitución de estos equipos por tecnología solar permitiría una fuerte reducción en las emisiones de GEI.
Para el caso de calentamiento de ambientes con energía solar:
• Muy pocos hogares requieren de este tipo de servicio, y no se han instalado sistemas solares para este fin (consulta con expertos); no existen necesidades similares en el sector comercial y de servicios o en el sector industrial. A nivel de secado solar, las instalaciones corresponden a secadores de madera sin procesar y a pequeños emprendimientos rurales donde se deshidratan plantas medicinales, especias 17 . Estas aplicaciones podrían corresponder más bien al uso de colectores de aire, y no de calentamiento de ambientes.
De acuerdo con la encuesta de consumo energético del sector residencial del año 2012, la tasa
de penetración de la tecnología es muy baja en nuestro país; información que es corroborada por
la SWH NAMA, por lo que no aparece esta actividad en los indicadores económicos nacionales.
16Cámara de Industrias de Costa Rica. 17Cámara de Industrias de Costa Rica.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
30
De acuerdo con la consulta con expertos, el mercado nacional importa entre 1 - 1,5 Millones de
dólares por año en componentes de sistemas de calentamiento de agua solar. Hay una empresa
dominante del mercado, y menos de 5 empresas que se dedican a esta actividad desde hace más
de 10 años. De la totalidad del mercado estas empresas tienen alrededor del 90% del mismo.
La información consolidada de las empresas que han solicitado exención de impuestos de
importación de componentes y sistemas solares térmicos, de acuerdo con el MINAE, para el año
2016 corresponde a US$948.008.
En el sector residencial, de acuerdo con la encuesta sectorial del año 2012, cerca de un 43% de
hogares cuentan con duchas y tanques eléctricos para calentar el agua. Para dicha encuesta se
parte de un total de 1.315.038 hogares, por lo que al menos en 565.466 ya se usa el agua caliente
para uso sanitario; INTECO ha estimado que un 50% de los hogares usan agua caliente sanitaria.
La sustitución de energía eléctrica por energía solar permite un incremento en la seguridad
energética, y una leve reducción en emisiones de GEI al tener una matriz de generación basada
en fuentes renovables.
De acuerdo con la reunión de expertos, su mercado actual se centra en residencias de estratos
socioeconómicos medio - alto y alto; donde su prioridad es el segmento de casas nuevas. Han
estimado que únicamente el 30% de las instalaciones que realizan ocurren en casa existentes. En
este caso, el mercado potencial base para casas existentes se puede estimar en 93.367 hogares
partiendo de la información de que un 7,1% de las casas corresponden a estos estratos. Se agrega
a este potencial, la construcción de hogares nuevos.
Para el calentamiento de agua en el sector empresarial, es posible realizar sustitución de agua
caliente de proceso con tecnologías que llevan el agua a la temperatura de 60 °C, y que
actualmente utilizan electricidad o gas GLP, principalmente para operación de higiene, lavandería
y agua de proceso.
De acuerdo con el Consejo de Salud Ocupacional de Ministerio de Trabajo y Seguridad Social, a
enero del 2017 hay un total de 1.735 calderas de las cuales 817 se encuentran registradas como
activas, el resto no está operando. En consulta a la Cámara de Industrias de Costa Rica, indican
que el parque operativo se encuentra ubicado en un 90% en los subsectores agroindustriales y de
alimentos; fuera de las calderas de biomasa en ingenios, palma africana y otras aplicaciones de
alto volumen, las calderas restantes operan con vapor saturado a presiones de operación menor
a 6 bares. En esta organización estiman que, sin contar las calderas de biomasa, hay
aproximadamente 700 calderas de vapor saturado en operación; de las cuales 630 están en el
sector agroalimentario. Adicionalmente, la edad promedio de estos equipos es superior a 15
años, por lo que muchas de ellas deberán ser renovadas durante los siguientes 10 años (entre 200
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
31
y 300). Estiman que, si una parte de las necesidades de calentamiento se suple con sistemas
solares térmicos, muchas de ellas podrán ser sustituidas, o se requerirán equipos de menor
capacidad. El potencial de sistemas solares térmicos en este subsector se estima entre 200 y 300,
sin incluir empresas nuevas, o procesos nuevos que demanden agua caliente.
Para el uso de tecnologías de enfriamiento solar, de acuerdo con las encuestas del sector
industrial un 28% del consumo de electricidad corresponde a operaciones de enfriamiento y aire
acondicionado. En el caso del sector comercial, más de un 50% de las instalaciones requieren de
enfriamiento o climatización. Estos valores sugieren un alto potencial para las nuevas tecnologías
de enfriamiento, sin embargo, será necesario iniciar proyectos piloto para introducir esta
tecnología en el país y generar credibilidad en la misma.
2.5 ELEMENTOS SITUACIONALES DE LAS POLÍTICAS Y MARCOS HABILITANTES PARA LAS
TECNOLOGÍAS SOLARES DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO
Costa Rica es un país que por largo tiempo ha venido, consistentemente, apoyando el desarrollo
de las energías renovables, hecho que es conocido y reconocido a nivel internacional. Como todo
país en el mundo se enfrentan desafíos económicos, sociales y ambientales que, en el caso del
país, se han venido manejando dentro del sector energético tratando de favorecer ambientes
habilitantes para estas energías.
La política energética actual está enmarcada en el VII Plan Nacional de Energía 2015-2030
elaborado por el MINAE. La política energética que sustenta el VII Plan Nacional de Energía 2015-
2030 (PNE) está inspirada en el Plan Nacional de Desarrollo 2015-2018 “Alberto Cañas Escalante”
(MIDEPLAN, 2014), así como en las orientaciones del Plan de Gobierno del presidente Solís Rivera.
La orientación central de la política energética “está guiada por una orientación central que se
puede resumir como sostenibilidad energética con un bajo nivel de emisiones. Con esto se entiende
que el país debe aspirar a contar con un sistema energético nacional con un bajo nivel de
emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), basado en el uso de fuentes limpias y renovables,
en condiciones de absorber los aumentos en la demanda de manera consistente, con precios lo
más competitivos quesean posible en el entorno internacional y capaz de sustentar el bienestar
de la mayoría de la población”.
El VII Plan Nacional de Energía está articulado por siete ejes estratégicos. En el subsector de
electricidad se establecieron cuatro ejes: en la senda de la eficiencia energética, en procura de
una generación distribuida óptima, en ruta de la sostenibilidad de la matriz eléctrica y en torno a
la sostenibilidad del desarrollo eléctrico. En el subsector de transporte y combustibles, se
definieron los siguientes tres ejes: hacia una flota vehicular más amigable con el ambiente, con
miras a un transporte público sostenible y en la ruta hacia combustibles más limpios.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
32
En relación con las áreas temáticas de relevancia hacia las tecnologías solares de calentamiento
se presentan en la Tabla 5 algunas de las referencias específicas incorporadas en dicho plan
nacional.
Tabla 5. Metas de corto plazo del VII Plan Nacional de Energía pertinentes a tecnologías solares de calentamiento.
OBJETIVO ESPECÍFICO ACCIÓN METAS
1.2.4 Facilitar la sustitución de equipos ineficientes en uso.
1.2.4.1 Elaborar un estudio para determinar el portafolio de proyectos para la sustitución de equipos ineficientes. Considerar uso de cocinas de gas y calentadores solares de agua.
Un estudio sobre opciones para promover el cambio tecnológico ya elaborado para el 2016.
1.2.4.2 realizar proyecto piloto de sustitución según lo que se determine en el portafolio de proyectos de la acción 1.2.4.1.
Proyecto piloto realizado a diciembre del 2018.
Fuente: VII Plan Nacional de Energía.
Para el tema específico de energías renovables no convencionales (ERNC), el Plan Nacional de
Energía está orientado en las conversiones de energía renovables no convencionales hacia la
producción de electricidad; para la energía solar indica la potencia total instalada de 8,4MW, y un
potencial identificado para la fuente solar (Plan de Expansión de la Generación Eléctrica (2014-
2035) de 120 MW.
A nivel de legislación de apoyo, la Ley Reguladora del Uso Racional de la Energía (LEY URE N°
7447)18 fue promulgada en diciembre de 1994; y es la única legislación nacional que cuenta con
disposiciones específicas para la promoción del calentamiento de agua solar, incluyendo
incentivos de eliminación de impuestos de importación y/o de uso de fondos para investigación
y desarrollo tecnológico.
Respecto al tema de incentivos, En el capítulo III del Reglamento para Regulación del Uso Racional
de la Energía No 2558419 de dicha ley, denominado “Incentivos para la ejecución de las medidas
de alto costo o inversión en las industrias consumidoras de energía, y para las industrias
fabricantes o ensambladoras de bienes destinados a promover el uso racional de la energía”
indica específicamente en el artículo 28 inciso a): los estipulados en la ley de promoción al
desarrollo científico y tecnológico N° 7169 en sus artículos 40 y 74. Este incentivo no ha sido
utilizado al día de hoy para realizar investigación y desarrollo de tecnologías de calentamiento de
agua solar.
18 http://www.dse.go.cr/es/02ServiciosInfo/Legislacion/PDF/Renovables%20y%20Conservacion/Uso%20Racional%20de%20la%20Energia/L-7447RegulacionUsoRacional.pdf 19 http://extwprlegs1.fao.org/docs/pdf/cos95599.pdf
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
33
Así mismo en el artículo 12 de la Ley 7447, se establece que las industrias radicadas en el país,
fabricantes o ensambladoras de equipo, maquinaria o vehículos destinados a promover el uso
racional de la energía podrán gozar de los beneficios establecidos en el inciso a) del artículo 28
anteriormente citado. En la reunión de expertos se indicó que casi un 100% de los componentes
de un sistema solar térmico son importados, incluyendo los tanques que en algunos casos se
producían en el país, pero que hoy en día se importan tanto por calidad como por precio, por lo
que no existen actualmente fabricantes o ensambladores de equipos.
La ley N° 8829 publicada en junio de 2010, y que modifica la Ley 7447, respecto a las exenciones
de impuestos para diversas tecnologías incluye para el caso de sistemas solares térmicos las
siguientes exoneraciones bajo el Artículo 38:
Se eximen del pago de los impuestos selectivo de consumo, ad valorem, de ventas y el estipulado en
la Ley N° 6946, de 14 de enero de 1984, los siguientes equipos y materiales, tanto importados como
de fabricación nacional:
• Calentadores solares de agua para todo uso, con certificación de eficiencia expedida por un laboratorio acreditado.
• Tanques de almacenamiento de agua para sistemas de calentamiento solar del tipo termosifón.
• Cabezales economizadores de agua caliente para duchas y fregaderos, con consumo inferior a 9,5 litros/minuto.
• Materiales para construir equipos para aprovechar las energías renovables.
• Vidrio atemperado con menos de cero coma cero dos por ciento (0,02%) de contenido de hierro. Aislantes térmicos para colectores solares como poli-isocianurato y poliuretano, los aditivos para elaborarlos o ambos.
• Placas absorbentes y tubos aleteados para calentadores de agua.
• Perfiles de aluminio específicos para construir calentadores solares de agua.
• Aislantes térmicos para tuberías de agua.
• Cualquier aislante térmico útil para mejorar el aislamiento de tanques de almacenamiento de agua calentada con sistemas solares.
• Instrumentos de medición de variables relacionadas con las energías renovables, tales como: medidores de temperatura, medidores de presión de fluidos, anemómetros para medir la dirección y la velocidad del viento y medidores de la radiación solar.
Como resultado de esta ley, se ha dado una modesta exoneración de impuestos para
componentes y sistemas de calentamiento solar de agua; para el año 2016 el cuadro siguiente
presenta el valor de los bienes importados par los que se solicitó las exenciones permitidas.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
34
Tabla 6. Valor total de los bienes para calentadores solares de agua y precios unitarios de importación. 2016
Fuente: Dirección de Energía. MINAE.
El monto total de componentes importados fue de $948.008 dólares americanos,
correspondiente al 13,4% del total de solicitudes de exoneración. El monto de exoneración para
el año 2016 fue de US$10.975 solamente.
El monto de la exoneración influye poco en el precio final de un sistema solar térmico, por
ejemplo, a nivel residencial un sistema instalado cuesta entre $1.500 - $2.000 para un sistema
con termosifón para 4 personas. El efecto combinado de las previstas de exención de impuestos
se estima en un monto menor a $50 por sistema, sumando todos los componentes de un sistema.
En el país se ha dado un interesante desarrollo de normativa técnica aplicable al tema de
calentamiento solar de agua. El Instituto de Normas Técnicas de Costa Rica (INTECO) con la
colaboración de los sectores interesados ha desarrollado normas específicas relacionadas con
sistemas solares térmicos, que integran desde los requisitos, componentes, métodos de análisis
e instalación, a saber:
• INTE 28-03-01:2013 Sistemas solares térmicos y componentes. Colectores solares. Parte 1: Requisitos generales.
• INTE ISO 9806-1:2013 Métodos de ensayo para colectores solares. Parte 1: Desempeño térmico de colectores con vidrio de calentamiento líquido considerando caída de presión.
• INTE ISO 9806-2:2013 Métodos de ensayo para colectores solares. Parte 2: Procedimientos de ensayo de calificación.
• INTE ISO 9806-3:2013 Métodos de ensayo para colectores solares. Parte 3: Desempeño térmico de colectores sin vidrio de calentamiento líquido considerando caída de presión (solamente transferencia de calor sensible).
• INTE ISO 9806:2015 Energía solar. Colectores solares térmicos. Métodos de ensayo.
• INTE 28-03-03:2013Sistemas solares térmicos y componentes. Sistemas prefabricados. Métodos de ensayo.
• INTE 28-03-02:2013 Sistemas solares térmicos y sus componentes. Sistemas prefabricados. Parte 1: Requisitos generales.
Calentadores Tanques Controladores Placas y tubos Otros Calentadores Tanques Controladores Placas y tubos Otros
Enero 65.498,20$ 1.687,00$ 2.137,43$ -$ -$ 579,63$ 843,50$ 152,67$
Febrero 78.660,84$ 3.560,00$ 14.713,39$ 14.754,00$ 5.407,71$ 244,29$ 890,00$ 77,44$ 2,26$ 2.703,86$
Marzo 42.627,80$ 16.714,95$ 2.203,56$ -$ 154,33$ 617,79$ 596,96$ 84,75$ 30,87$
Abril 65.037,00$ -$ 15.541,38$ -$ 1.243,33$ 211,85$ 79,70$ 1.243,33$
Mayo 115.081,58$ -$ 9.650,46$ -$ 16.000,00$ 245,38$ 185,59$ 800,00$
Junio 42.554,44$ -$ 23.389,36$ 5.966,94$ 112,98$ 30,35$ 76,44$ 1,50$ 0,23$
Julio 80.246,03$ 5.944,00$ 37.101,84$ -$ -$ 291,80$ 849,14$ 66,97$
Agosto 39.741,14$ 41.593,90$ 3.148,42$ -$ 193.177,27$ 354,83$ 660,22$ 30,87$ 32.196,21$
Setiembre 35.678,78$ -$ 7.922,28$ -$ 9.782,00$ 699,58$ 495,14$ 543,44$
Octubre 14.269,30$ 2.040,00$ 22.368,36$ -$ 863,00$ 158,55$ 1.020,00$ 40,82$ 863,00$
Noviembre -$ -$ -$ -$ -$
Diciembre -$ -$ -$ -$ -$
Total 579.395,11$ 71.539,85$ 138.176,48$ 20.720,94$ 226.740,62$ 180,50$ 674,90$ 68,98$ 1,97$ 410,02$
2016Valor de bienes Valor promedio de bienes
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
35
• INTE ISO 9459-2:2013 Calentamiento solar. Sistemas de calentamiento de agua sanitaria. Parte 2: Métodos de ensayo exteriores para la caracterización y predicción del rendimiento anual de los sistemas.
• INTE ISO 9488:2014 Energía solar-Vocabulario
• PNINTE 28-03-05:2015
Existe otra norma que define elementos para la construcción sostenible; la INTE 06-12-01:2012.
Norma RESET. Requisitos para Edificaciones Sostenibles en el Trópico.
2.6 CONCLUSIONES
Existe un marco político (VII Plan Nacional de Energía 2015 - 2030), el cual describe la política
energética nacional con una orientación central: “sostenibilidad energética con un bajo nivel de
emisiones”. Este plan tiene metas al corto plazo para promover opciones de cambio tecnológico
y para ejecutar un proyecto piloto.
Valorando la efectividad de la Ley N° 7447, se puede afirmar que las políticas de eliminación o
reducción de impuestos de importación, pueden ser medidas complementarias adecuadas, pero
no necesariamente tienen un impacto significativo en el desarrollo de mercados, por lo que Costa
Rica tiene la oportunidad de desarrollar instrumentos reguladores novedosos y que han sido
usados en otros países para apoyar el escalamiento de uso de estas tecnologías.
El país ha desarrollado normativa basada en estándares internacionales sobre eficiencia e
instalación de sistemas de calentamiento de agua solar. La obligación de uso de estos estándares
puede ayudar a mejorar la credibilidad en la tecnología, tanto para el usuario final como para los
entes financieros.
Se ha presentado una mirada al estado de situación actual percibido para las tecnologías solares
de calentamiento en aplicaciones para calentamiento solar de agua, así como calefacción y
enfriamiento en Costa Rica. Su objetivo fundamental es el de proveer información tendencial en
relación con la situación de las tecnologías involucradas, los mercados alrededor de la
implantación de proyectos y programas, así como describir el entorno regulatorio normativo que
cubre a este tipo de tecnologías en el país.
El estado situacional se ha abordado de acuerdo con la metodología de la IEA apropiada y
recomendada para el desarrollo de las HRT desde tres ópticas centrales: tecnologías, mercados
conexos y políticas y elementos de marcos normativos habilitantes, para lo cual a continuación se
presenta información relevante de cada una de ellas:
Desde la perspectiva de las tecnologías:
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
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• Hay variedad de tecnologías solares de calentamiento y enfriamiento en diversos estados de madurez de comercialización y utilización en el país. Las sendas más maduras se han relacionado con las aplicaciones de equipamientos solares de baja temperatura en el sector residencial y de calentamiento de piscinas. Continúa habiendo necesidad de transferencia de tecnologías e I&D en temas relevantes a integración óptima de diseños de escala grande, así como en soluciones apropiadas de calentamiento de agua residencial en especial para segmentos bajos y populares que no tienen disponibilidad de pago percibida para la oferta que actualmente se tiene en el país.
• Respecto a las tecnologías de agua caliente para los sectores comercial e industrial, su mercado es incipiente, y circunscrito a las aplicaciones de temperaturas de agua menores a 60°C. El potencial de sustituir derivados de petróleo usados para calentamiento es elevado, inclusive a temperaturas entre 60 - 120°C. Para el caso del enfriamiento solar, aunque no existen en el país instalaciones, hay anuencia de los importadores de tecnología solar para considerar esta aplicación específica.
• A nivel internacional se está desarrollando tecnología comercial para sistemas de enfriamiento solar. Su incorporación en el país se puede dar en el tanto los usuarios encuentren costo-efectivas estas tecnologías. Es necesario actividades de promoción, pilotos, financiamiento, capacitación a diseñadores-instaladores, con el fin de lograr una penetración de la tecnología en el mediano y largo plazo.
Desde la perspectiva de los mercados:
• Se identifica una cadena de valor agregado con al menos 2 eslabones de importancia (proveedores e instaladores), que está siendo principalmente articulada hacia la conversión energética moderna por un número pequeño de empresas (cercano a 15 pero con factores de concentración muy altos en número de alrededor de 3-5 empresas) y que se ha concentrado en aplicaciones de tipo residencial, calentamiento de piscinas e instalaciones en el sector turismo. Aun cuando el tamaño total del mercado instalado de alrededor de unos 8.000 sistemas en el país es pequeño y su tasa total de penetración es baja con respecto a los mercados potenciales; el crecimiento anual de instalaciones ha venido creciendo a tasas de cerca del 10% anual debido a la inteligencia de ventas y focalización de los actores de la cadena.
• Las tasas de penetración actualmente identificadas en alrededor de 1,44 kWth/1.000 habitantes de estas tecnologías son bajas comparativamente con otros países, pero se reconoce la asimetría que pueda darse debido a ser Costa Rica un país tropical adonde no existe una demanda percibida de agua caliente en todo su territorio debido a condiciones climáticas. La mayor parte del mercado se sitúa en estratos altos de la sociedad y existe todavía un importante segmento de residencias nuevas o existentes que pueden ser sujeto de un escalamiento de las tecnologías solares de calentamiento de agua.
• Existe diversidad de instrumentos de financiamiento aplicables a estas tecnologías solares y hay apetito en la banca del país para su consideración, sin embargo, aun cuando se han dado experiencias piloto de financiamiento; no se ha logrado establecer un programa nacional adecuado.
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Desde la perspectiva de las políticas y marcos habilitantes:
• Costa Rica es un país que ha venido desarrollando con consistencia un marco de políticas de apoyo a las energías renovables y hacia la sostenibilidad en general. Como en la mayoría de los países que han venido caminando sobre esta carretera al desarrollo sostenible, las políticas parecen ir generalmente más dirigidas hacia el tema de la contribución de las energías renovables en el sector eléctrico y hacia el mejoramiento en el sector transporte. Este sesgo ofrece nuevas oportunidades de acción en relación con el tema de políticas y marcos habilitantes en el campo del uso de energía para calentamiento y enfriamiento como en este caso, la aplicación de calor de proceso en el sector industrial.
• El actual VII Plan Nacional de Energía 2015 - 2030 da espacios puntualizados a las contribuciones de las tecnologías de calentamiento de agua solar en el sector residencial. El actual espacio de incentivos fiscales brindado por la ley de eficiencia de energía en lo que respecta a exenciones fiscales para equipamientos de conversión solar es amplio, pero tiene un efecto bajo menor al 4 - 5% del valor de los sistemas representativos solares residenciales, por lo que tiene poca aplicación por parte de los usuarios de estas reglamentaciones.
• Existe un amplio espectro de normas técnicas que se han venido desarrollando por parte de INTECO con el apoyo de los actores de la cadena de valor agregado fortalecen una plataforma para el escalamiento de uso de tecnologías solares de calentamiento en el país.
• Existe un espacio de oportunidades para abordar el tema de instrumentos de política y marcos habilitantes para la contribución de la energía renovable en el calentamiento y enfriamiento en diversos sectores de uso final, y el país empieza a decidir incursionar en este nuevo espacio para contribuir a la transformación de paradigmas energéticos. Esta incursión debe realizarse desde la perspectiva de fortalecer gobernanza y participación inter institucional efectiva ya que la dinámica de actores es compleja en lo referente a movilizar espacios de acción energética sobre la aplicación de tecnologías en el sector residencial, así como adscribir nuevos combustibles (sol) en entornos comerciales e industriales con muchos sesgos históricos de uso energético.
De acuerdo con REN 21, “en el año 2015 se enfatizó el carácter universal de la energía en las
esferas políticas internacionales y nacionales. En septiembre de ese año, la Asamblea General de
las Naciones Unidas adoptó los Objetivos de Desarrollo Sostenible para asegurar el acceso a la
energía sostenible para todos (SDG 7). Por otra parte, en diciembre del mismo año, 195 países
adoptaron el Acuerdo de París, comprometiéndose a mejorar la eficiencia energética y las
energías renovables, con la finalidad delimitar el aumento de la temperatura global a 2 grados
centígrados por encima de niveles preindustriales. Existe una evidente relación entre la
protección del medio ambiente, la reducción de la pobreza, el crecimiento económico y el
desarrollo de la tecnología”, y se requiere de un trabajo de temas transversales que acompañe el
emprendimiento de desarrollo de las energías renovables a partir de ahora que deben incluir el
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fomento al diálogo, la utilización de enfoques multi-factores y el desarrollo de proyectos
educativos transversales, así como la colaboración de grupos de apoyo interministeriales; para
juntos logar la adecuada gestión hacia un nuevo paradigma energético. Este nuevo requerimiento
debe servir para fortalecer las participaciones consensuadas de los actores de gobierno, sector
privado y sociedad civil que ha brindado apoyo a las transiciones energéticas necesitadas.
Se necesita poner más énfasis en el fortalecimiento del papel de la energía renovable en los
sectores de calentamiento y enfriamiento, así como en el acoplamiento de los mismos. No
debería incrementar solamente el apoyo a las políticas de energías renovables en general,
también debe aumentar la interacción entre los sectores, mientras que las políticas nacionales
deberían fortalecer la capacidad local, en particular en el sector de calentamiento y enfriamiento
debido a su naturaleza distribuida y a su gran dependencia de los recursos locales.
Costa Rica tiene la posibilidad de lograr un escalamiento importante de la contribución de las
tecnologías solares térmicas en los próximos años, escalamiento estratégico para contribuir a los
logros de las políticas energéticas y ambientales; esperándose que una HRT en este tema logre
articular acciones de trabajo conjunto en los próximos años.
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3 ESTABLECIMIENTO DE LA VISIÓN DE FUTURO PARA LA HRT
3.1 MARCO METODOLÓGICO EMPLEADO
La configuración de la Visión de la HRT es el proceso de análisis de escenarios futuros y la identificación de objetivos que definen la vía deseada para el despliegue de las tecnologías que la HRT prevé hacia el 2030. La visión define el estado futuro deseado en el país con respecto al escalamiento de las tecnologías de energía renovables relevantes en los contextos específicos de las tecnologías incluidas en la HRT. Para llegar a esta definición se tomaron como puntos de referencia los estados situacionales definidos en la Fase I, el establecimiento y análisis de las tendencias e incertidumbres, las aspiraciones de los actores clave y los escenarios. Sobre esta base se formularon los objetivos estratégicos, las barreras por superar y las proyecciones cuantitativas. Como contexto para definir la visión se tomó como referencia:
• El Plan Nacional de Desarrollo 2015-2018.
• El VII Plan Nacional de Energía 2015-2030.
• El estado de situación y los escenarios derivados del proceso de HRT.
Adicionalmente, las variables tomadas en cuenta para definir la visión fueron
• Gestión institucional facilitadora. La institucionalidad establece la integración, coordinación y sinergias que garantizan el mejoramiento continuo en de su proactividad y efectividad para contribuir y facilitar el escalamiento en el uso de las tecnologías.
La institucionalidad desarrolla las condiciones habilitantes que facilitan el escalamiento de las tecnologías, mediante las innovaciones y cambios requeridos en las políticas y áreas tecnológicas, fiscales, financieras y de promoción.
• Contribución al desarrollo humano sostenible. El escalamiento en la incorporación del calentamiento solar de agua en el sector residencial y para calor de procesos y refrigeración de ambientes en el sector industrial y otros sectores contribuye a la mejora continua de la competitividad de los sectores productivos mediante oportunidades de negocio, a la equidad social en relación con una economía más sostenible, la generación de empleo y a la sostenibilidad ambiental en relación con la disminución de GEI y sus impactos. De esta forma, contribuye con el bien común, como finalidad del desarrollo humano sostenible.
• Patrones sostenibles de producción y consumo. El escalamiento en el uso de energía solar para calentamiento de agua y calor de proceso, y para refrigeración solar contribuye a que la población de Costa Rica, su institucionalidad y los servicios de ésta, son referentes mundiales de una cultura de responsabilidad. Esto se expresa en el fortalecimiento de patrones sostenibles de producción y consumo, mediante la eficiencia, producción y uso sostenible de la energía, así como de innovación en tecnologías y buenas prácticas.
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• Fortalecimiento – diversificación de la matriz energética. Costa Rica cuenta con una matriz y un sistema energético con fuertes bases para el desarrollo y sostenibilidad futuros, en el cual las tecnologías de conversión energética de la energía solar contribuyen a la oferta de servicios energéticos (calentamiento de agua, calor de proceso, refrigeración solar) para los sectores de uso final.
• Desarrollo – Cultura de innovación energética. Existen procesos consolidados que permiten, a partir de la información ambiental, económica y social el crecimiento en conocimiento, innovación, promoción e integración a cadenas de valor con fuentes energéticas renovables. Los consumidores debidamente informados toman conciencia para sus decisiones de uso de energía.
• Desarrollo – Diseño urbano sustentable. Se contribuye al desarrollo humano sostenible mediante el uso de normativa para el diseño urbano sustentable para las diferentes condiciones climáticas del país, que integra las condiciones externas con los usos internos de la energía (refrigeración, calentamiento de agua, iluminación, climatización).
3.2 SECUENCIA DEL PROCESO
Durante el proceso para definir la visión se siguió la siguiente secuencia:
1. Establecimiento de factores, tendencias e incertidumbres claves que inciden en la situación
actual y la proyección de los escenarios posibles y deseables. Las incertidumbres claves
reconocen los asuntos prioritarios tales como las innovaciones necesarias, tanto desde la
perspectiva de los encadenamientos de valor agregado (oferta-demanda) y de desarrollo de
tecnologías; así como los roles facilitadores de las políticas y las regulaciones para conformar
oferta de residuos de biomasa, y gestión de la demanda por medio de institucionalidad y
gobernanza efectiva.
La valoración de tendencias e incertidumbres clave se realizó por medio de la aplicación de metodologías de desarrollo de escenarios y el análisis de tendencias e incertidumbres en las dimensiones tecnológicas, económicas, sociales, ambientales y de las políticas. Para esto se usó la siguiente clasificación y atributos para factores y su incidencia, de los cuales se escogieron los prioritarios mediante los criterios establecidos en la tabla 7:
Tabla 7. Criterios de priorización de factores clave e incidencia
CRITERIO DESCRIPCIÓN
Tipo Social, tecnológico, económico, ambiental y/o política
Incidencia Endógena o Exógena
Impacto Alto, medio o bajo. Este criterio responde a la pregunta ¿Cuál es el
impacto del factor para una mejora relevante en el uso de calentamiento
y refrigeración solar en los sectores residencial, comercial e industrial?
Tendencia o incierto Lo cual hace referencia a si el factor es incierto o se conoce su tendencia.
Fuente: Construcción propia
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A partir de dicho abordaje se construyeron diagramas de impacto/incertidumbre con los cuales se establecieron como principales factores clave: a. Grado de fortalecimiento alcanzado en las cadenas de aplicaciones tecnológicas b. Nivel alcanzable de facilitación del estado costarricense.
2. Los escenarios al 2030. Estos se definieron mediante la asignación de valores en cuadrantes
que tuvieron como ejes:
a. El Estado facilitador mediante políticas habilitantes b. La generación de valor de las tecnologías para los usuarios establecidos en las cadenas.
De esta forma se construyeron varios escenarios para definir la viabilidad, las posibilidades y las eventuales discontinuidades y riesgos, como marco para la toma de decisiones.
3. Las aspiraciones. El Comité de HRT Solar definió sus aspiraciones en cuanto a impacto de las
acciones, las cuales sirvieron de referencia para realizar una descripción precisa de los
escenarios, que combinan indicadores de impacto medio y alto.
4. La declaración del estado futuro deseado para Costa Rica con respecto al escalamiento de las
tecnologías, mediante un enunciado fundamental sobre la “situación final” que habrá en Costa
Rica en el 2030 si se gestiona el proceso y se ejecutan las actividades propuestas.
5. Los objetivos estratégicos que definen los lineamientos generales que orientan las acciones
para alcanzar dicho estado.
6. Las barreras. Para el trabajo de definición se construyó una tipología de barreras que se
muestra en la Tabla 8 y se analizaron las condiciones específicas, con el fin de especificar, no
solo las condiciones por superar para lograr la visión, sino una priorización precisa de las
barreras-causa, para enfocar los lineamientos y las acciones futuras.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
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Tabla 8. Tipología de Barreras
Capacidades institucionales y de
organización
Políticas y marcos regulatorios y
normativos
Económicas y financieras
Capacidades técnicas humanas
Tecnología Información, promoción e incentivos al
público
Mercado Otras
Las competencias de la institucionalidad, limitan la ejecución de las medidas
• Poco conocimiento técnico
• Falta de recursos humanos
• Falta de recursos técnicos
• Insuficiente voluntad política
• Baja capacidad de gestión
• Marco institucional débil.
Legislación o política pública, que limita o prohíba el despliegue. También, puede ser falta de un marco regulatorio o política que contribuya al despliegue de la tecnología. Puede ser falta de incentivos.
Limitado acceso a fondos; o de mecanismos financieros que permitan acceso al financiamiento; iniciativas financieramente inviables, por lo cual la medida no se puede ejecutar. Participación de los actores que financian. Precios de referencia de tecnologías sustitutas;
La tecnología no se puede ejecutar porque no se cuenta con personal calificado (Habilidades y conocimiento)
Disrupciones o no disponibilidad o experiencia con la tecnología. Costo de la tecnología. Otras restricciones técnicas para implementar las tecnologías, incluyendo aspectos de infraestructura;
La tecnología no se puede desplegar, porque los y las ciudadanas, no tienen claro el objetivo o beneficios de la misma, práctica común, conducta y preferencias;
Restricciones de acceso a mercado, mercado deficiente, competencia desleal, baja rentabilidad, escasa demanda, falta de incentivos para la demanda, restricciones comerciales. Restricciones de los mercados;
La medida no se puede ejecutar por alguna barrera diferente a las identificadas anteriormente, como por ejemplo impacto ambiental, culturales o de seguridad, disponibilidad y calidad de la información.
Fuente: Construcción propia
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7. Las proyecciones cuantitativas. En el caso de la HRT Solar, la proyección y los resultados
cuantitativos se construyeron a partir de las indicaciones narrativas, las tendencias, el alcance
y las tecnologías indicadas. Para esto se combinó la situación de partida de la oferta y la
demanda en la cadena de valor (información numérica o de criterio experto según las
asimetrías de información en mercados “imperfectos”) y las restricciones o incertidumbres
más relevantes, como son la rentabilidad por estratos, las posibilidades técnicas de la
tecnología, la fuente de energía de referencia, esquemas de eficiencia energética y marcos
legales, entre muchos otros. Sobre estos marcos se construyeron las líneas bases y las variables
y a partir de la definición de los mercados potenciales, tendencias históricas nacionales y/o
internacionales de despliegue tecnológico y disrupciones posibles, se construyeron escenarios
viables en diversos niveles de logro.
Aun cuando en principio esta HRT incorpora tecnologías solares térmicas de calentamiento y enfriamiento, tomando en consideración el estado de situación, se concentra en el tema de calentamiento de agua en sectores residenciales, comerciales e industriales. En el país no parece haber una demanda por sistemas de calentamiento y por otro lado el estado de las tecnologías de refrigeración es demostrativo y en escalas actuales más grandes que las demandas observadas en Costa rica y por tanto no son consideradas en el despliegue tecnológico.
3.3 FACTORES, TENDENCIAS E INCERTIDUMBRES CLAVES QUE INCIDEN EN LA SITUACIÓN ACTUAL Y LA
PROYECCIÓN DE LOS ESCENARIOS POSIBLES Y DESEABLES
Los factores clave que inciden en la HRT Solar fueron determinados por el comité de HRT Solar a partir de la consideración de 24 factores de incidencia, que fueron clasificados primeramente como incertidumbres, tendencias o elementos secundarios al entorno de la HRT. Posteriormente a esa identificación se realizó una priorización de las incertidumbres claves a las cuales responde la metodología de escenarios empleada. Las incertidumbres clave aparecen en la Tabla 9
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Tabla 9. Factores clave identificados para el establecimiento de la HRT Solar Térmica
N° Factor Tipo Social
Tecnológico Económico Ambiental Políticas
Incidencia Endógena Exógena
Impacto en la mejora
alto medio bajo
Tendencia Incertidumbre
1 Los SST generan alto valor para el usuario, se desarrolla una cultura del uso de ER en los sectores residencial, comercial, industrial para el uso de agua caliente
Económica Endógena A I
2 Existe una leve concentración de la vivienda urbana. Se dan señales claras con políticas de desarrollo de ciudad para promover la ER
Económica/ Social Endógena A I
3 Política clara y explícita (metas) habilitante/apoyo en el tema de SST para agua caliente en sector residencial y para calor de proceso industrial y comercial. Promoción pública del tema (obligatorio o voluntario). Política de incentivos fiscales se mantiene (no lo incentiva). Política de incentivos del cambio
Política Endógena A I
4 Confianza en la tecnología/ relacionado a equipos, normas de eficiencia e instalación
Social/ tecnológico Endógena A I
5 Tamaño de mercado de colectores solares/economía de escala. Tamaño de mercado de refrigeración y climatización
Económica Endógena A I
Fuente: Construcción propia
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3.4 TENDENCIAS E INCERTIDUMBRES
Tomando como referencia los factores anteriores, se estableció una valoración para definir las
incertidumbres clave, según se precia en la Figura 11 que considera la priorización de los factores
tomando en cuenta si son tendencias, incertidumbres claves o elementos secundarios. De
acuerdo con la aproximación metodológica empleada derivada de la planificación por escenarios,
la HRT de bioenergía se concentra sobre la priorización de las incertidumbres clave, afectando en
manera positiva con su trabajo a las tendencias (potenciando o contra restando efectos
percibidos de las mismas) y no dando tanta consideración a elementos secundarios que están en
el entorno pero que no tienen una incidencia mayor en el potencial despliegue de las tecnologías
de consideración a la hoja de ruta.
Fuente: Construcción propia
Figura 11. Determinación de incertidumbres clave
Incertidumbres clave
Las incertidumbres identificadas (sin orden de priorización específico) fueron identificadas como:
1. Los Sistemas Solares Térmicos generan alto valor para el usuario, pero ¿será que se logra llegar a desarrollar una cultura y preferencias de uso de la energía solar para calentamiento de agua en los sectores meta en los cuales existe una muy baja penetración de mercado?
2. El mercado meta principal se encuentra localizado en o cerca de centros urbanos del país adonde existe concentración de vivienda, pero ¿son claras las señales e instrumentos de apoyo al desarrollo de ciudades sostenibles incorporando las energías renovables para
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46
lograr los ahorros y desplazamientos energéticos con la facilitación efectiva por parte del estado?
3. ¿Será posible lograr acelerar el desarrollo de políticas habilitantes energéticas y en sectores asociados al tema constructivo y de habitabilidad para apoyar el escalamiento de SST para agua caliente en sector residencial y para calor de proceso industrial y comercial?
4. ¿Cómo lograr mejorar la confianza en la tecnología en relación con equipamientos, integración de componentes, normativa de eficiencia e instalaciones?
5. ¿Cómo lograr establecer tendencias adecuadas en el mercado de escalamiento que permita a la cadena de valor agregado existente mejorar y desarrollar capacidades de respuesta en el mercado?
Durante la realización de los diferentes talleres de trabajo del Comité de HRT Solar se discutieron perspectivas relacionadas a los diferentes factores de incertidumbre; en algunos casos existió consenso de los grupos en torno a cómo observar los mismos y en otros (debido en parte a las asimetrías de información disponible en el país) no necesariamente resultó sencillo establecer causalidades, así como series de información que permitiesen resolver los dilemas e incertidumbres. Para efectos de la metodología aplicada en la búsqueda del establecimiento de los escenarios de la visión, se sistematizó la información de opiniones de los participantes del comité para establecer dos incertidumbres clave que sirviesen de anclaje al establecimiento de una visión realista como guía, a saber:
• ¿Será factible lograr el fortalecimiento de la cadena de operación tecnológica de la energía solar térmica para propulsar la aspiración de escalamiento de uso en los diversos sectores involucrados?
• ¿Se logrará la funcionalidad y gestión de un estado facilitador apoyando a la industria solar del país?
3.5 DEFINICIÓN DE LA ASPIRACIÓN REALISTA.
Una vez definidos los factores e incertidumbres clave, el Comité de HRT definió las aspiraciones mediante ejercicios de “dardo” en los cuales cada miembro de dicho comité presentó su propia visión de lo que consideraba viable a ocurrir en el país en los próximos años; dando lugar a un diagrama como el presentado en la Figura 12 que viene a representar la aspiración “realista” establecida por los participantes.
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Fuente: Construcción propia
Figura 12. Diagrama de representación de las aspiraciones de los miembros del Comité de HRT en relación con superación de incertidumbres clave
La aspiración generada indica que será factible lograr impactos medios y altos en el despliegue de las tecnologías solares térmicas. Definición de escenarios al 2030
El escenario que define el logro de la visión de escalamiento en el uso de las tecnologías, combina
impactos medios y altos, según lo discutido durante las reuniones de Comité. Estos elementos se
muestran en la Tabla 10.
Tabla 10. Elementos de los escenarios consensuados de la HRT Solar Térmica
ELEMENTOS DE IMPACTO MEDIO ELEMENTOS DE IMPACTO ALTO
Crecimiento moderado del mercado en
oferta y demanda, permiten una mayor
difusión de las tecnologías de energía solar
térmica.
Desarrollada la cultura y preferencias de los
usuarios con respecto a las tecnologías solares para
calentamiento de agua y para calor en edificios
residenciales, comerciales e industriales por
incidencia del costo en la competitividad y el
conocimiento de las tecnologías y sus beneficios. Se
ha iniciado el uso de las tecnologías para
enfriamiento solar en aplicaciones comerciales e
industriales
Existen avances en los procesos que
permiten una robusta integración de
cadenas de valor con fuentes energéticas
renovables.
Crecimiento alto del mercado en oferta y demanda
permiten una mayor difusión de las tecnologías de
energía solar térmica.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
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Avances en las evidencias de la viabilidad de
la implantación de la energía solar en
usuarios de calor de proceso y enfriamiento
en usuarios de escalas medias y menores.
Establecidos procesos que permiten una
penetración de los SST en todas las viviendas
nuevas.
Disminuyen los subsidios en los precios en
la energía en general. Se han modificado
algunas políticas de fuentes renovables
alternativas.
Se han desarrollado exitosamente programas
nacionales de calentamiento solar de agua en el
sector residencial, de sustitución de derivados de
petróleo en calor de proceso y de enfriamiento solar
en aplicaciones específicas.
Fuente: Construcción propia
3.6 DECLARACIÓN DE LA VISIÓN
Sobre la base de las aspiraciones de escenario de impacto de la HRT se elaboró la declaración
del estado futuro de las tecnologías solares térmicas para calentamiento y enfriamiento en los
sectores residencial, comercial e industrial del país de la siguiente forma:
“Al 2030, Costa Rica ha logrado incrementar el uso de tecnologías de energía renovable para el aprovechamiento térmico óptimo de la energía solar, tanto en calentamiento de agua en el sector residencial, como en calor de proceso y refrigeración en aplicaciones industriales y comerciales, por medio de la implementación de mecanismos y la integración de agendas público-privadas”.
Esta visión está fundamentada en una interpretación actualizada de la realidad energética de Costa Rica, y mediante la concertación de una fuerte gestión entre una institucionalidad facilitadora, el aporte de la academia, y la iniciativa del sector privado. La implementación de la visión deberá enfocarse en el fortalecimiento de los actores de la cadena de valor agregado que tiene interés en desarrollar nuevos espacios de negocio y aplicación tecnológica. La implementación de mecanismos de apoyo debe impulsarse sobre el trabajo existente en el país en lo relativo a normas y estándares de equipamiento y deberá insertar nuevas normativas que contribuyan a generar espacios de aplicación en residencias, así como en los otros sectores de uso final. La agenda educativa parece ser central para lograr cambiar poco a poco las preferencias y consideraciones especialmente de generaciones más jóvenes que están en crecimiento y cuyas decisiones tendrán un impacto muy importante en el mercado futuro.
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3.7 ESCENARIOS CUANTITATIVOS DE LA VISIÓN: EL DESPLIEGUE TECNOLÓGICO HACIA EL 203020
Se ha definido aplicar un método de “backcasting” basado en la definición a partir del escenario realista definido con anterioridad y a partir de información de mercados potenciales y considerando condiciones nacionales y sectoriales se realizan varias aproximaciones y escenarios de posibilidad al despliegue de tecnologías solar térmicas al año 2030. Este abordaje se soporta a partir de las condiciones de demanda y preferencia de uso de agua residencial en un país tropical, que, aunque con un potencial interesante de fuente solar, solo algunos estratos-escalas y mercados pequeños podrán ser convenientes cuando se remuevan barreras no financieras, además de que no existen mercados en los sectores comercial e industrial más allá de hoteles y algunos pocos casos aislados en otras actividades. Existen complejidades inherentes, así como asimetrías de información de series de tiempo sobre tendencias en consideración para establecer escenarios de despliegue tecnológico de los SST, en especial para los sectores comercial e industrial. Los principales segmentos del mercado de calentadores solares de agua pertinentes para la HRT, así como las principales características son descritos en la Tabla 11, considerando alcance de HRT.
Tabla 11. Sectores y segmentos de mercado y tipo de crecimiento esperado al 2030
SECTOR CRECIMIENTO DE LA BASE
CRECIMIENTO EN PARTICIPACIÓN
SEGMENTO META
Residencial X X Hogares de ingreso medio y medio alto; consumo mín. 484 kWh/mes; usan calentadores de paso y tanques de agua caliente, con instalaciones de agua caliente internas.
Comercio y Servicios/ Institucional
X X Hospitales, y otras instituciones que usan electricidad y/o combustibles para calentar agua para sus procesos, restaurantes, otros servicios.
Industrial X X Industria de alimentos, productos químicos y metales, que requieren agua caliente para sus procesos. Agroindustria rural.
Fuente: Construcción propia
Las firmas importadoras e instaladoras que operan en el país convergen en que el mercado actual
para sistemas de calentamiento de agua con energía solar se centra en 3 grupos de clientes:
sector residencial, sector hotelero, piscinas residenciales y de condominios. Los otros potenciales
usuarios, son los sectores industriales (que incluye al agropecuario), comercio y
servicios/institucional. En este último se incluyen restaurantes, hospitales, lavanderías, entre
otros, además de los hoteles que son parte del mercado atendido actualmente. Como
20Consorcio EMA-CICR-Chirripó. Escenarios de Adopción de Tecnologías Térmicas y de refrigeración solar en el Sector Residencial,
Comercial e Industrial de Costa Rica. Preparado para SEPSE/MINAE como documento borrador en la ejecución del proyecto de
elaboración de HRT para tecnologías de calentamiento en Costa Rica. Agosto ,2017.
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característica común de los potenciales clientes, se tiene que actualmente hay un bajo despliegue
de las tecnologías en dichos segmentos.
El crecimiento de la cantidad de sistemas solares térmicos instalados en el mercado se clasifica en dos tipos: i) El crecimiento “vegetativo” causado por el incremento de la línea base, es decir, de los segmentos del mercado objetivo, y ii) El crecimiento causado por un mayor nivel de participación o de penetración de la tecnología en los segmentos objetivos que será dado por la HRT. El crecimiento base sería el comportamiento que tendría la línea base en los años futuros, mientras que se puede suponer que el crecimiento en participación adicional al de la línea base sería producto de la implementación de las acciones de la Hoja de Ruta.
Dentro de los anteriores segmentos, se incluyen nichos muy importantes como lo son calentamiento del agua de piscinas, en especial de condominios21, además de calentamiento de agua solar térmico para los servicios de hoteles22. Según reportes de los principales instaladores de calentadores de agua solares en el país, los segmentos de piscinas y hoteles están comenzando a saturarse, por lo que el crecimiento esperado sería fundamentalmente el de la línea base y no se muestran en los escenarios. No así en el caso del segmento residencial, el resto del sector comercial-servicios-institucional, y en el sector industrial, donde hay oportunidades de sustitución de otras fuentes energéticas por energía solar. Tomando en cuenta la madurez tecnológica de la refrigeración y enfriamiento a partir de absorción, estos escenarios cuantitativos no se construyen y la HRT los aproximaría por medio de pilotos y acciones de innovación.
• No hay elementos suficientes para estructurar escenarios cuantitativos al ser una tecnología en desarrollo y un mercado nuevo
• Por lo tanto, no se hará un escenario cuantitativo para el caso, y la HRT se trabajará por medio de una Valoración de Innovación Tecnológica
• Se propone el establecimiento de acciones en dos ejes, planificación y recursos para I&D y la promoción de pilotos y proyectos demostrativos
A partir de información proporcionada por algunos de los principales instaladores nacionales y de los resultados de encuestas nacionales de hogares, industria y comercio, se obtuvieron las cantidades de sistemas solares actualmente instalados en el país en residencias, piscinas y hoteles. Estos han sido tradicionalmente los nichos de trabajo para esos instaladores. La razonabilidad de dichas estimaciones fue corroborada con los datos de importaciones de sistemas que reportan el MINAE y el Ministerio de Hacienda durante los últimos años.
21 Alrededor de 1000 piscinas atendidas y 25 condominios. Se han instalado aproximadamente unos 16,000 m2 , y se colocaron (importaron) el año pasado 3,500 m2, aunque se reconoce una instalación de unos 1,700 m2 promedio por año. 22 El mercado total es de alrededor de 2,600 hoteles (47,500 habitaciones), 60% pequeños de menos de 30 habitaciones. El mayor potencial restante está ubicado en la GAM. El crecimiento de este sector es 2,25% anual en habitaciones, con 11 hoteles nuevos para este año (1,4% crecimiento en habitaciones).
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
51
En general se puede decir que al 2017 hay alrededor de 6.860 sistemas instalados para agua caliente en el segmento residencial y 5.422 en hoteles (duchas, lavanderías y restaurante principalmente), además de 8.429 sistemas usados para calentar piscinas (tanto en condominios como en residencias). A diferencia del sector residencial donde se reporta que el calentamiento de agua solar es 0,3% del total de calentamiento de agua de ese sector, las encuestas y estadísticas nacionales no evidencian despliegue en los sectores comerciales e industriales.
Se recurrió primero a verificación de mercados actuales con expertos donde algunos de ellos son
proveedores dominantes actuales del mercado, con presencia desde hace 20 años.
A continuación, se presentan las consideraciones y resultados de escenarios al 2030 que incluyen los segmentos relevantes, como contenido a las aspiraciones y la visión de contenido de la HRT propuesta en este trabajo.
• Despliegue tecnológico para calentamiento de agua de uso residencial.
• Despliegue tecnológico para calentamiento de agua en el sector comercial e institucional.
• Despliegue tecnológico para calentamiento de agua para el sector industrial.
3.7.1 DESPLIEGUE TECNOLÓGICO PARA CALENTAMIENTO DE AGUA EN EL SECTOR RESIDENCIAL
El uso final del agua caliente en el sector residencial costarricense corresponde al baño matutino
principalmente. Aunque la encuesta de consumo energético del año 2012 para este sector indica
que el 51,6% de la totalidad de hogares urbanos y rurales tienen calentamiento de agua para el
baño por medio de la energía eléctrica, muy pocas casas cuentan con instalación mecánica interna
de agua caliente; y más bien la mayoría de ellas tiene instaladas termoduchas, que se conectan
directamente cerca o son el cabezal de la regadera. Esta es una limitación para desarrollar el
mercado de SST en vivienda existente, por lo que los proveedores apuntan ahora a clientes con
vivienda nueva, y reconocen que el potencial está en el estrato económico medio-alto.
El nivel de consumo energético para calentamiento de agua en los estratos socio-económicos
popular y medio-bajo restringe en este momento la obtención de ahorros económicos para las
familias, además de que el acceso financiero para incluir la tecnología puede ser limitado o hay
otras restricciones sobre las preferencias y condiciones sobre el uso de agua caliente (ej. Una
mayor fracción prefiere bañarse con agua a temperatura ambiente y/o la vivienda no tiene
instalación mecánica para un sistema termosolar, a pesar de que el núcleo familiar puede ser más
numeroso).
Cabe señalar, que como el uso del agua se refiere principalmente para el baño, y que la mayor
parte del territorio nacional tiene condiciones geográficas y climatológicas favorables, donde no
necesariamente se necesita calentar el agua para la ducha o hay gustos, preferencias y mitos
sobre el uso de agua caliente para el baño, la tasa de crecimiento de viviendas nuevas con
necesidad de agua caliente es baja, lo que deja con condiciones a las viviendas ubicadas en el
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
52
Gran Área Metropolitana (50 - 60% del total nacional de las nuevas viviendas como argumento
de límite superior que se ubican entre 800 y 1.400 msnm).
En la construcción de los escenarios se ha considerado la siguiente información de punto,
histórica y de proyección:
• Sistemas solares térmicos de agua caliente instalados en Costa Rica,
• Tasa actual de penetración de la tecnología en cada segmento/estrato,
• Tasa de crecimiento de la vivienda existente en los estratos, especialmente medio y medio
alto,23
• Viviendas con instalación mecánica de agua caliente (base del mercado potencial),
• Ahorro de energía anual estimado por unidad instalada
De acuerdo con las cifras brindadas por las empresas importadoras se parte de la existencia de
6.200 sistemas instalados a la fecha (2016)24, de los cuales el 70% ha correspondido a vivienda
nueva y 30% a vivienda existente. Esto nos indica que los oferentes se enfocan en vivienda nueva,
por sus condiciones y momento de valoración de decisión de inversión.
El mercado potencial y los escenarios pueden variar por la variación del crecimiento del PIB
proyectada, que pudo haber sido utilizada para mostrar escenarios optimistas, medio y
pesimistas, sin embargo, variables más importantes sobre el despliegue son más inciertas y más
importantes para las consideraciones país, por lo que la sensibilización es dada por ejemplo a
partir de nuevos estratos cubiertos, por ejemplo.
De acuerdo con las proyecciones de la demanda eléctrica, Costa Rica 2011-203325, se presenta
para las simulaciones los estimados futuros de clientes del Sistema Eléctrico Nacional y su
crecimiento, entiéndase vivienda nueva, y acumulada, según la siguiente Tabla.
23 Estrato Medio representa un ingreso familiar de ₵750k hasta ₵1M y el Estrato Medio Alto un ingreso arriba de ₵1M, según Estadísticas del Instituto Nacional de Estadística y Censos (INEC) http://www.inec.go.cr/Web/Home/pagPrincipal.aspx y DSE / MINAE. Encuesta Nacional de Consumo Energético en el Sector Residencial de Costa Rica. Costa Rica 2013. 24 Estimación a partir de los Datos Históricos de importación de sistemas solares térmicos junto con datos de consultas a informantes de la Industria. 25 Instituto Costarricense de electricidad (ICE), Sector Eléctrico, Centro Nacional de Planificación Eléctrica. Costa Rica: Proyecciones de la Demanda Eléctrica 2011-2033. Mayo, 2011.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
53
Tabla 12. Histórico y proyección de la demanda eléctrica y nuevos abonados.
Año Demanda eléctrica
(GWh/año)
Crecimiento de la
demanda eléctrica (%)
Número de abonados
Crecimiento de los clientes eléctricos
(%)
Viviendas nuevas/ Nuevos
abonados
2001 2.610
952.620
2002 2.720 4,21% 989.106 3,83% 36.486
2003 2.855 4,96% 1.022.277 3,35% 33.171
2004 2.952 3,40% 1.051.916 2,90% 29.639
2005 3.058 3,59% 1.082.933 2,95% 31.017
2006 3.184 4,12% 1.116.765 3,12% 33.832
2007 3.284 3,14% 1.153.220 3,26% 36.455
2008 3.345 1,86% 1.194.022 3,54% 40.802
2009 3.313 -0,96% 1.230.914 3,09% 36.892
2010 3.356 1,30% 1.264.385 2,72% 33.471
2011 3.445 2,65% 1.298.916 2,73% 34.531
2012 3.533 2,55% 1.334.159 2,71% 35.243
2013 3.634 2,86% 1.370.336 2,71% 36.177
2014 3.736 2,81% 1.407.436 2,71% 37.100
2015 3.841 2,81% 1.445.472 2,70% 38.036
2016 3.948 2,79% 1.484.751 2,72% 39.279
2017 4.060 2,84% 1.525.534 2,75% 40.783
2018 4.174 2,81% 1.567.637 2,76% 42.103
2019 4.292 2,83% 1.610.877 2,76% 43.240
2020 4.413 2,82% 1.655.013 2,74% 44.136
2021 4.536 2,79% 1.699.839 2,71% 44.826
2022 4.660 2,73% 1.745.202 2,67% 45.363
2023 4.785 2,68% 1.790.930 2,62% 45.728
2024 4.911 2,63% 1.836.837 2,56% 45.907
2025 5.037 2,57% 1.882.700 2,50% 45.863
2026 5.162 2,48% 1.928.153 2,41% 45.453
2027 5.286 2,40% 1.972.920 2,32% 44.767
2028 5.407 2,29% 2.016.938 2,23% 44.018
2029 5.526 2,20% 2.060.054 2,14% 43.116
2030 5.642 2,10% 2.102.063 2,04% 42.009 Fuente: Proyecciones de la Demanda Eléctrica 2011-2033. 2011.
El crecimiento del consumo eléctrico en energía es seguido y representado de forma similar al aumento de nuevos clientes eléctricos 26 , conclusión a partir del análisis de los estudios de demanda eléctrica citados.
26 A hoy, arriba del 99,3% de las viviendas tienen acceso a energía eléctrica de la red o de un sistema aislado.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
54
La realidad es que, por haber pasado el último bono poblacional, en estos años, la cantidad de
población y las viviendas demandas tienden a decrecer como muestra la Figura 13.
Fuente: Proyecciones de la Demanda Eléctrica 2011-2033. 2011.
Figura 13. Tendencia neta de nuevas viviendas.
La proporción de viviendas para cada uno de los estratos de vivienda, la proporción de las
preferencias de uso de agua caliente por estrato y la proporción de viviendas por estrato con
sistema de distribución de agua central se asumen según los valores de la Tabla 13 de la encuesta
DSE, (2012)27 para los estratos medio y medio alto, lo que permite proyectar y estimar un
mercado máximo potencial únicamente de viviendas con mejores condiciones para un
despliegue. El equipo asume que estas proporciones permanecen invariantes hasta al 2030,
aunque se reconoce que el despliegue de sistemas como parte de la HRT cambiaría las mismas.
Tabla 13. Situación referencial del mercado residencial del calentamiento de agua 2012
Estrato Viviendas del total nacional en el estrato
(%)
Viviendas que usan agua
caliente (%)
Viviendas que tendrán instalación de sistema mecánico
centralizado (%)28
Medio 27,9 60 3,8
Medio-Alto 10,2 91 49,6 Fuente: Encuesta Nacional de Consumo Energético en el Sector Residencial de Costa Rica. 2013.
27 DSE / MINAE. Encuesta Nacional de Consumo Energético en el Sector Residencial de Costa Rica. 2013. 28 Esta consideración descarta la sustitución de termoduchas, los sistemas menos eficientes en el mercado.
-4,00%
-3,00%
-2,00%
-1,00%
0,00%
1,00%
2,00%
3,00%
4,00%2
01
2
20
13
20
14
20
15
20
16
20
17
20
18
20
19
202
0
20
21
20
22
20
23
20
24
20
25
20
26
20
27
20
28
20
29
20
30
203
1
20
32
20
33
Frac
ció
n d
e cr
ecim
ien
to (%
)
Año
Tendencia neta de nuevas viviendas según proyecciones de Demanda Eléctrica. 2011 - 2033
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
55
El mercado potencial estimado y referencial al 2030 son 19.700 soluciones de vivienda29 del
estrato medio y 42.800 del estrato medio alto, que utilizan agua caliente y tendrán una instalación
mecánica central para un equipo eléctrico de calentamiento (tanque o calentador de paso),
confirmado de acuerdo con la experiencia de las empresas instaladoras de sistemas solares
térmicos.
La simulación ha aplicado solo al estrato medio 30 el 0,3% anual por crecimiento de las
preferencias por uso de agua caliente residencial, estimado de la encuesta de 2012 respecto a la
encuesta de consumo energético residencial anterior.
Respecto al consumo eléctrico y el ahorro de energía anual por unidad instalada se parte del
consumo de electricidad dedicado al calentamiento de agua del estrato medio (47,84 kWh/mes)
y del medio-alto (69,74 kWh/mes), utilizándose cuando se requiere ahorros de unos 540
kWh/año. Se asume que se mantienen los valores de consumo habitacional actual. Otros
parámetros y criterios utilizados son:
Área por sistema: 2,1 m2
Eficiencia o rendimiento por unidad de área (la tecnología es bastante estándar y ya predomina
tubos al vació para el sector residencial): 0,6 kWth/m2
Se ha reconocido que independientemente del estrato socioeconómico al que pertenezca el
grupo familiar o que habita las residencias, el número de integrantes por familia también es una
restricción, pues un bajo consumo total para agua caliente podría ser insuficiente para generar
un ahorro y el cambio o inclusión de la tecnología no se justificaría.
Línea base Hay una estimación de que hoy en día, el crecimiento de ventas de sistemas solares térmicos es
del 10% anual en el sector residencial 31 ; esta es considerada como el comportamiento del
mercado para línea base. A partir de los 6.200 sistemas instalados (2016), el escenario de línea
base es en el que continúa el crecimiento actual de sistemas instalados por año para el segmento
medio-alto únicamente, 10%, que se reduce en el tiempo al 8% (supuesto soportado por
saturación de mercado potencial bajo condiciones del negocio de costumbre). Esta tasa es alta
pero menor que las mejores tasas de países con programas, considerando que ninguno es un país
tropical.
Escenarios Cuantitativos Residenciales de despliegue de SST Se plantearon dos escenarios de ambición con diferentes tasas de penetración del mercado. El
escenario 1 plantea el reto de llegar al 50% del mercado potencial del estrato medio-alto
2929 Hay una tendencia en el Gran Área Metropolitana (GAM) a soluciones habitacionales en vertical. 30 Por menor saturación 31 Estimado a partir de la valoración de los Registros de importación y Tendencias Históricas a partir de información de la Encuesta del 2012 y confirmaciones de consultas a la industria.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
56
(aproximadamente 50% de 42.800 es decir 21.400 viviendas nuevas) instalados al año 2030. El
incremento en la tasa de penetración pasaría de un 10% actual al 15% en el año 2030.
El escenario 2 incluye las estimaciones del escenario 1 más un 10% adicional del mercado
potencial del segmento medio- alto (aproximadamente 10% adicional de 42.800 viviendas, para
un total del 60% del mercado potencial de ese mercado) y aproximadamente un 50% del
segmento medio. (50% de 19.700 viviendas). Este escenario llevaría un total de 35.872 sistemas
instalados al año 2030 en el sector residencial.
10% adicional del segmento medio alto y 50% del segmento medio respecto al escenario 1, a
partir de un crecimiento de los nuevos sistemas instalados acelerado hasta 24%, que luego se
ralentiza, hasta llegar a 10% al 2030 por saturación relativa de mercado.
Las tablas siguientes presentan las cifras año con año de unidades instaladas hasta el 2030, los
metros cuadrados y en ahorro de energía asociados a dichas unidades sobre la línea base.
Tabla 14. Proyección anual en el sector residencial (Escenario 1)
Año Ahorro de energía total por
colectores (GWh/año)
Área instalada
acumulada (m2)
Unidades Instaladas por año (u)
Porcentaje de
crecimiento anual
2017 0,36 1 385 660
2018 0,40 2 923 732 11,0%
2019 0,45 3 259 820 12,0%
2020 0,52 3 668 927 13,0%
2021 0,61 4 145 1047 13,0%
2022 0,73 4 706 1194 14,0%
2023 0,89 5 365 1361 14,0%
2024 1,10 6 116 1551 14,0%
2025 1,37 7 005 1784 15,0%
2026 1,73 8 055 2052 15,0%
2027 2,19 9 264 2360 15,0%
2028 2,76 10 653 2714 15,0%
2029 3,48 12 251 3121 15,0%
2030 4,37 14 089 3589 15,0% Fuente: Elaboración propia.
Las proyecciones para el sector residencial en el Escenario 2 son:
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
57
Tabla 15. Proyección anual en el sector residencial (Escenario 2)
Año Ahorro de energía total por colectores
(GWh/año)
Área instalada
acumulada (m2)
Unidades Instaladas por año (u)
Porcentaje de
crecimiento anual
2017 0,01 1 426 679
2018 0,05 3 108 801 18,0%
2019 0,14 3 701 962 20,0%
2020 0,29 4 442 1154 20,0%
2021 0,53 5 379 1408 22,0%
2022 0,90 6 621 1746 24,0%
2023 1,43 8 210 2164 24,0%
2024 2,15 9 999 2597 20,0%
2025 3,05 11 890 3065 18,0%
2026 4,14 13 837 3525 15,0%
2027 5,38 15 691 3948 12,0%
2028 6,78 17 491 4382 11,0%
2029 8,33 19 323 4820 10,0%
2030 10,06 21 255 5302 10,0% Fuente: Elaboración propia.
El ahorro energético logrado, el escenario de reducción de emisiones y la cantidad de sistemas
adicionales instalados se reportan por la diferencia entre el escenario de línea base (línea azul) y
los escenarios 1 o 2.
Fuente: Elaboración propia.
Figura 14. Área instalada en los escenarios para el sector residencial.
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
20
09
20
10
20
11
20
12
20
13
20
14
20
15
20
16
20
17
20
18
20
19
20
20
20
21
20
22
20
23
20
24
20
25
20
26
20
27
20
28
20
29
20
30
20
31
20
32
20
33
Áre
a, m
2
Año
Área instalada en los escenarios para el sector residencial
Línea Base Residencias Escenario Residencial 1 Escenario Residencial 2
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
58
El Comité de Hoja de Ruta definió como escenario “realista” y acorde a la ambición presentada en los escenarios narrativos, al escenario 1, por lo que se trabajó con estas proyecciones.
3.7.2 DESPLIEGUE TECNOLÓGICO PARA CALENTAMIENTO DE AGUA EN EL SECTOR COMERCIAL Y
SERVICIOS
Este sector corresponde a empresas de las áreas de hoteles, restaurantes (subsector alimentos
preparados), hospitales, centros de terapia física, gimnasios (subsector salud) y otras aplicaciones
a nivel de instituciones públicas que están siendo un mercado interesante, lavanderías (subsector
otros servicios) y otros. La penetración de la tecnología en la actualidad en estos subsectores es
muy baja, a excepción del subsector hotelero, donde las empresas distribuidoras han aplicado
estrategias de mercadeo, de búsqueda de financiamiento, dada la alta aceptación que se ha
tenido para esta tecnología. Precisamente ya se habla de saturación de mercado en algunas
partes del país. 32 Dado que no hay una estrategia específica de parte de las empresas
distribuidoras-instaladoras para este segmento de mercado (excepto para hoteles y una demanda
institucional), el despliegue actual de las tecnologías de calentamiento de agua solar es muy
reducido. Existen restricciones adicionales como por ejemplo que la mayoría de los
establecimientos comerciales y de servicios, están localizados en los niveles inferiores de edificios
de varios pisos, y además corresponden a locales comerciales alquilados.
Para el análisis de escenarios se parte de la información disponible sobre consumo de energía
eléctrica para calentamiento de agua en este sector, se establecen potencialidades a partir de un
análisis detallado de la única pieza de información disponible, la encuesta de consumo energético
nacional en el sector comercio y servicios privados del año 2014. Los resultados del análisis se
resumen la siguiente tabla:
Tabla 16. Potenciales de sustitución de calor de proceso eléctrico por calentamiento solar en el sector de comercio y servicios
Tamaño de empresa
Consumo potencial por calor de proceso con fuente eléctrica
(kWh/año)
Potencial de sistemas solares
de calentamiento de agua (m2)
Empresas potenciales
(n)
Tamaño promedio de sistema por
empresa (m2/empresa)
Autorepresentada 9.465.812 7.155 24 298
Grande 11.610.236 8.776 56 157
Mediana 5.483.367 4.145 105 39
Pequeña 1.533.259 1.159 393 3
Total 28.092.674 21.234
Fuente: DSE. Encuesta Nacional de Consumo Energético Comercial y de Servicios privados. 2013.
32 Aún hay mercado en el Gran Área Metropolitana (GAM)
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
59
La tabla anterior recoge la información de las empresas que actualmente utilizan electricidad para
calentar agua, ya sea por medio de calderas, tanques de agua caliente, calentadores de paso y
termoduchas. Las empresas autorepresentadas corresponden al segmento de empresas más
grandes del sector, las cuales son consideradas como las de mayor potencial para incorporar la
tecnología solar.
Tabla 17. Proyección del crecimiento del PIB del sector comercial
Año Bajo Variación Bajo
Medio Variación medio
Alto Variación Alta
2017 10.920.596,9
11.137.867,0
11.354.137,1
2018 11.711.595,4 7,2% 12.018.861,7 7,9% 12.325.128,0 8,6%
2019 12.557.821,7 7,2% 12.933.144,5 7,6% 13.309.467,4 8,0%
2020 13.448.175,3 7,1% 13.883.715,5 7,3% 14.317.255,7 7,6%
2021 14.381.743,9 6,9% 14.867.574,7 7,1% 15.352.405,4 7,2%
2022 15.353.521,1 6,8% 15.885.722,0 6,8% 16.417.922,8 6,9%
2023 16.362.314,7 6,6% 16.937.157,4 6,6% 17.512.000,1 6,7%
2024 174.093.48,4 6,4% 18.024.881,0 6,4% 18.638.413,7 6,4%
2025 18.493.082,5 6,2% 19.145.892,8 6,2% 19.797.703,1 6,2%
2026 19.613.124,3 6,1% 20.300.192,7 6,0% 20.987.261,1 6,0%
2027 20.769.177,3 5,9% 21.490.780,8 5,9% 22.210.384,2 5,8%
2028 21.961.011,3 5,7% 22.714.657,0 5,7% 23.466.302,7 5,7%
2029 23.188.442,9 5,6% 23.972.821,4 5,5% 24.755.199,9 5,5%
2030 24.451.323,6 5,4% 25.264.273,9 5,4% 26.077.224,2 5,3% Fuente: SCS Global Services. Proyecciones Nacionales de Costa Rica: Línea base de emisiones de gases de efecto invernadero hasta
el año 2030. Octubre, 2015.
Para proceder a realizar la construcción de escenarios se parte de la siguiente información:
• sistemas solares de agua caliente instalados en el sub-segmento hoteles,
• tamaño de empresa con mayor potencial de sustitución,
• potencial de energía a ser sustituida,
En comercial se usan los mismos parámetros de la tecnología que en residencial, aunque podrían
ser sistemas más eficientes por su operación a temperaturas mayores.
Línea base Para este sector se han instalado 1.251 m2 (596 sistemas) en el año 2016, casi todos ellos en el
subsector de hoteles; un valor bajo respecto a los otros segmentos de mercado.
Como línea base, excluyendo los hoteles, se asume un valor de cero, dado el bajísimo despliegue
actual de estas tecnologías en los nuevos segmentos y actividades.
Escenarios Cuantitativos comerciales de despliegue de SST
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
60
Como escenario 1, se sugiere lograr al 2030 la conversión de todo el potencial de las empresas
autorepresentadas (considerando el crecimiento por medio del PIB Comercial variación media),
lo que representa cerca del 30% del potencial de sustitución del sector comercial, y para el
escenario 2, se asume y propone adicionar al potencial de las empresas grandes, lo que
representa el 75% del potencial de las empresas comerciales con potencial. Para ambos casos, el
potencial se propone proporcional a los 13 años de la HRT.
La tabla siguiente presenta el escenario 1, año a año, correspondiente a las unidades instaladas
hasta el 2030, los metros cuadrados y en ahorro de energía asociados a dichas unidades
sustituyendo sistemas eléctricos de calentamiento de agua.
Tabla 18. Proyección anual en el sector comercio (Escenario 1)
Año Ahorro de energía
total por colectores (GWh/año)
Área instalada
acumulada (m2)
Unidades Instaladas por año (u)
Porcentaje de
crecimiento anual
2018 1,35 3 459,59 988
2019 1,99 4 342 1080 9,4%
2020 2,68 4 664 1141 5,6%
2021 3,40 4 924 1204 5,6%
2022 4,15 5 159 1253 4,0%
2023 4,93 5 348 1294 3,3%
2024 5,73 5 523 1336 3,3%
2025 6,56 5 702 1379 3,2%
2026 7,41 5 886 1424 3,2%
2027 8,29 6 075 1469 3,2%
2028 9,20 6 269 1516 3,2%
2029 10,14 6 468 1564 3,2%
2030 11,10 6 649 1603 2,5% Fuente: Construcción propia.
El escenario 2 comercial se vería según la siguiente tabla:
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
61
Tabla 19. Proyección anual en el sector comercio (Escenario 2)
Año Ahorro de energía
total por colectores (GWh/año)
Unidades Instaladas por año (u)
Área instalada
acumulada (m2)
Porcentaje de
crecimiento anual
2018 1,54 1309 4 134
2019 2,39 1426 5 744 8,9%
2020 3,30 1512 6 170 6,0%
2021 4,26 1602 6 539 5,9%
2022 5,27 1678 6 887 4,7%
2023 6,32 1747 7 191 4,1%
2024 7,41 1818 7 486 4,1%
2025 8,54 1891 7 790 4,0%
2026 9,72 1967 8 102 4,0%
2027 10,95 2044 8 423 3,9%
2028 12,22 2124 8 752 3,9%
2029 13,55 2205 9 090 3,8%
2030 14,91 2278 9 415 3,3% Fuente: Construcción propia.
Para ambos casos, el potencial se propone proporcional a los 13 años de la HRT. El Comité de Hoja
de Ruta indicó su preferencia del escenario 1, dado que es un segmento de muy baja penetración
y el trabajo sobre gustos y preferencias requerirá de proyectos piloto entre otros ajustes.
3.7.3 DESPLIEGUE TECNOLÓGICO PARA CALENTAMIENTO DE AGUA EN EL SECTOR INDUSTRIA
El sector industria de nuestro país que utiliza agua caliente y vapor tiene un alto porcentaje de
empresas del subsector de alimentos, luego de empresas metalmecánicas y de productos
químicos. Ha sido incorporado en este análisis las empresas agropecuarias rurales como lecherías,
industria láctea, y otras, que también demandan agua caliente en sus procesos.
De acuerdo con trabajo de valoración sobre la encuesta del sector industrial del año 201433, para
este sector se tiene un consumo de 23,2 GWh anuales de energía para calor de proceso/83 TJ, de
los cuales se ha estimado dentro de la misma encuesta, que un tercio corresponde a electricidad;
la sustitución de esta fuente energética ha sido considerada como la de mayor potencial para el
cálculo de penetración de mercado. Esto da un total potencial de mercado de 17.500 m2.
Se utiliza y proyecta un crecimiento promedio e igual del PIB Industrial hasta el 2030 para el sector
de 2,1%. Los demás parámetros y criterios utilizados son los siguientes:
33 DSE. Encuesta Nacional de Consumo Energético Industrial. 2014.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
62
Área por sistema: 2,1 m2
Eficiencia o rendimiento por unidad de área (la tecnología es más eficiente debido a las
condiciones de operación): 0,7 kWth/m2
Para proceder a realizar las estimaciones de los escenarios se parte de la siguiente información:
• sistemas solares de agua caliente instalados,
• potencial de sustitución,
• cantidades de energía a ser sustituida
Línea base La línea base para este sector se considera cero al tener una bajísima tasa de penetración de
mercado las tecnologías de calentamiento solar en los diferentes subsectores potenciales.
Escenarios Cuantitativos industriales de despliegue de SST Como escenario 1, se considera que el 30% del potencial de sustitución del consumo de
electricidad para calor de proceso se puede penetrar y cambiar, y como escenario 2 este valor de
sustitución se sugiere que sea un 50%.
La tabla siguiente presenta la simulación del escenario 1 para el sector industrial, correspondiente
a las unidades instaladas hasta el 2030, los metros cuadrados y en ahorro de energía asociados a
dichas unidades.
Tabla 20. Proyección anual en el sector industria (Escenario 1)
Año Ahorro de energía total por colectores (GWh/año)
Área instalada acumulada (m2)
Unidades Instaladas por año (u)
Porcentaje de crecimiento anual
2017 0,15 509,64 147
2018 0,43 920,74 196 33,3%
2019 0,68 1 340,46 200 2,1%
2020 0,93 1 769,01 204 2,1%
2021 1,19 2 206,55 208 2,1%
2022 1,46 2 653,28 213 2,1%
2023 1,73 3 109,39 217 2,1%
2024 2,01 3 575,08 222 2,1%
2025 2,29 4 050,55 226 2,1%
2026 2,58 4 536,00 231 2,1%
2027 2,87 5 031,65 236 2,1%
2028 3,17 5 537,71 241 2,1%
2029 3,48 6 054,39 246 2,1%
2030 3,79 6 581,93 251 2,1% Fuente: Construcción propia.
Los resultados de la proyección para este sector en el escenario 2, se muestran a continuación:
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
63
Tabla 21. Proyección anual en el sector industria (Escenario 2)
Año Ahorro de energía
total por colectores (GWh/año)
Área instalada
acumulada (m2)
Unidades Instaladas por año (u)
Porcentaje de
crecimiento anual
2017 0,25 509,64 245
2018 0,72 920,74 326 33,3%
2019 1,13 1 340,46 333 2,1%
2020 1,55 1 769,01 340 2,1%
2021 1,99 2 206,55 347 2,1%
2022 2,43 2 653,28 355 2,1%
2023 2,88 3 109,39 362 2,1%
2024 3,34 3 575,08 370 2,1%
2025 3,81 4 050,55 377 2,1%
2026 4,29 4 536,00 385 2,1%
2027 4,78 5 031,65 393 2,1%
2028 5,28 5 537,71 402 2,1%
2029 5,80 6 054,39 410 2,1%
2030 6,32 6 581,93 419 2,1% Fuente: Construcción propia.
El Comité de Hoja de Ruta señaló su preferencia por el escenario 1, al considerarse más realista.
3.7.4 IMPACTOS DE LOS SECTORES RELEVANTES DE LA HRT SOLAR TÉRMICA
Para la valoración de impactos potenciales, se requiere contar con proyecciones del factor de emisión de gases efecto invernadero del sistema eléctrico nacional y la proyección de población al 2030. Obsérvese la variación en el factor de emisión dada la proyección de ingreso de grandes proyectos renovables como parte del Plan de Expansión.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
64
Tabla 22. Proyección de la población costarricense y del factor de emisión del sector eléctrico
Año Factor de emisión (ton CO2/GWh)
Población de Costa Rica
(Habitantes)
2012 77,1 4 652 459
2013 130 4 713 168
2014 117 4 773 130
2015 62,4 4 832 234
2016 44,6 4 890 379
2017 34 4 947 490
2018 35,2 5 003 402
2019 37,6 5 058 007
2020 45,6 5 111 238
2021 50,8 5 163 038
2022 52 5 213 374
2023 50 5 262 237
2024 57,7 5 309 638
2025 38 5 355 592
2026 30,2 5 400 093
2027 34,4 5 443 143
2028 35 5 484 773
2029 49,7 5 525 016
2030 53,9 5 563 906 Fuentes: Instituto Costarricense de electricidad (ICE), Sector Eléctrico, Centro Nacional de Planificación Eléctrica. Costa Rica:
Proyecciones de la Demanda Eléctrica 2011-2033. Mayo, 2011. e Instituto Nacional de Estadística y Censos (INEC).
De lograrse los escenarios realistas seleccionados para los sectores, los resultados serán como
se muestra en las tres Tablas a continuación:
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
65
Tabla 23. Escenario de impacto para el sector residencial 2018-2030
Año Ahorro de energía total por
colectores (GWh/año)
Área instalada acumulada
(m2)
Unidades Instaladas por
año (u)
Unidades Instaladas
acumuladas (u)
Reducción de emisiones (ton
CO2e/año)
2018 0,00 2.923 732 1.392 0
2019 0,02 3.260 820 2.212 1
2020 0,04 3.668 927 3.139 2
2021 0,09 4.145 1.047 4.186 4
2022 0,16 4.706 1.194 5.380 8
2023 0,26 5.365 1.361 6.741 13
2024 0,41 6.116 1.551 8.292 24
2025 0,62 7.005 1.784 10.077 24
2026 0,91 8.056 2.052 12.128 28
2027 1,30 9.264 2.360 14.488 45
2028 1,79 10.654 2.714 17.202 63
2029 2,43 12.252 3.121 20.322 121
2030 3,23 14.090 3.589 23.911 174
Total 3,23 14.090 23.911 23.911 506 Fuente: Construcción propia
Tabla 24. Escenario de impacto para el sector comercial 2018-2030
Año Ahorro de energía total por
colectores (GWh/año)
Área instalada acumulada (m2)
Unidades Instaladas por
año (u)
Unidades Instaladas
acumuladas (u)
Reducción de emisiones
(ton CO2e/año)
2018 1,35 3.460 988 1.647 47
2019 1,99 4.343 1.080 2.728 75
2020 2,68 4.664 1.141 3.869 122
2021 3,40 4.925 1.204 5.073 173
2022 4,15 5.160 1.253 6.326 216
2023 4,93 5.348 1.294 7.620 246
2024 5,73 5.523 1.336 8.956 331
2025 6,56 5.703 1.379 10.335 249
2026 7,41 5.887 1.424 11.759 224
2027 8,29 6.076 1.469 13.228 285
2028 9,20 6.270 1.516 14.744 322
2029 10,14 6.468 1.564 16.308 504
2030 11,10 6.650 1.603 17.911 599
Total 11,10 6.650 17.911 17.911 3.393 Fuente: Construcción propia.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
66
Tabla 25. Escenario de impacto para el sector industrial 2018-2030
Año Ahorro de energía total por
colectores (GWh/año)
Área instalada acumulada
(m2)
Unidades Instaladas por
año (u)
Unidades Instaladas
acumuladas (u)
Reducción de emisiones
(ton CO2e/año)
2018 0,43 921 196 343 15
2019 0,68 1.340 200 542 26
2020 0,93 1.769 204 747 43
2021 1,19 2.207 208 955 61
2022 1,46 2.653 213 1.168 76
2023 1,73 3.109 217 1.385 86
2024 2,01 3.575 222 1.607 116
2025 2,29 4.051 226 1.833 87
2026 2,58 4.536 231 2.064 78
2027 2,87 5.032 236 2.300 99
2028 3,17 5.538 241 2.541 111
2029 3,48 6.054 246 2.787 173
2030 3,79 6.582 251 3.038 204
Total 3,79 6.582 3.038 3.038 1.173 Fuente: Construcción propia.
El ahorro de energía en los sectores Residencial, Comercio-servicios-institucional e Industria
debido al logro del escenario realista con el despliegue tecnológico de sistemas de calentamiento
de agua solar, se muestra en la siguiente figura.
Fuente: Construcción propia.
Figura 15. Crecimiento esperado del ahorro energético por sector por año (GWh/año) 2017 – 2030
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
67
Con respecto a la reducción de emisiones por sector, queda claro que el impacto climático es
limitado, debido a la renovabilidad de energía eléctrica generada en Costa Rica. La Figura 16
presenta los resultados:
Fuente: Construcción propia
Figura 16. Crecimiento esperado de la reducción de emisiones por sector
Los segmentos de interés de esta hoja de ruta tecnológica para el desarrollo de mercados de
calentadores solares de agua para calentamiento de agua y enfriamiento son: Residencial,
Comercio y Servicios/Institucional y el Industrial.
El crecimiento de unidades instaladas acumuladas por año con respecto al 2017, como resultado
de las actividades propuestas en la Hoja de Ruta Tecnológica, por cada segmento para el 2030 se
muestra a continuación:
• Residencial 23.911 unidades
• Comercio y servicios/Institucional 17.911 unidades
• Industrial 3.038 unidades
Según estos resultados, el mayor aporte de crecimiento lo da el sector residencial donde las
proyecciones al 2030, considerando la instalación de tecnología de placa plana y tubos al vacío en
sistemas de 2.1 m2 y 0,6 kWth/m2, (equivale a un sistema doméstico para 4 personas con una
capacidad de 150 litros) para el año 2030 serían:
• Área equivalente instalada en ese año: 7.536 m2
• Área equivalente acumulada: 14.090 m2
• Ahorro anual de energía: 3,23 GWh/año
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
68
• Reducción de emisiones acumuladas 560 ton CO2 en el período 2017-2030
El segundo lugar lo ocupa el sector Comercio y servicios/Institucional, en el cual se incluye hoteles,
con sistemas de calentamiento solar, similares a los utilizados en residencial. Para el 2030 se
espera:
• Área equivalente instalada en ese año 3.365 m2
• Área equivalente acumulada: 6.650 m2
• Ahorro anual de energía: 11.10 GWh/año
• Reducción de emisiones acumuladas 3.393 ton CO2 en el período 2017-2030
Con respecto al sector Industria, donde se incluye agroindustria, la proyección es la menor con
los siguientes resultados:
• Área equivalente instalada en ese año: 528 m2
• Área equivalente acumulada: 6.582 m2
• Ahorro anual de energía: 3,38 GWh/año
• Reducción de emisiones acumuladas 1.173 ton CO2 en el período 2017-2030
3.7.5 IMPACTOS AGREGADOS DE LA HRT DE SOLAR TÉRMICO PARA LOS SECTORES RESIDENCIAL,
COMERCIAL E INDUSTRIAL
El resultado integrado total de la implementación de los escenarios de despliegue tecnológico puede verse desde distintas perspectivas:
Considerando como un solo bloque los sectores, la proyección de escenario de despliegue de
tecnologías solares realizada para el 2030 presentado en la Tabla 26 indica que se contaría con
44.860 sistemas, para un área de 108.707 m2, lo que representa un incremento del 518%. Para
estas proyecciones solo se ha modelado el despliegue de sistemas térmicos para calentamiento;
la penetración del mercado de los sistemas para refrigeración y aire acondicionado se ha previsto
iniciar con proyectos piloto, al ser tecnologías que todavía se están validando a nivel
internacional.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
69
Tabla 26. Escenario de impacto de la HRT 2017-2030
Año Ahorro de energía
total por colectores (GWh/año)
Área instalada
(m2)
Unidades Instaladas
por año (u)
Unidades Instaladas
acumuladas (u)
Reducción de
emisiones (ton
CO2e/año)
2018 1,78 7.303 1.916 3.382 63
2019 2,69 8.943 2.100 5.482 101
2020 3,65 10.102 2.272 7.754 167
2021 4,68 11.277 2.460 10.214 238
2022 5,77 12.519 2.659 12.873 300
2023 6,92 13.823 2.872 15.745 346
2024 8,15 15.214 3.109 18.854 470
2025 9,47 16.758 3.390 22.245 360
2026 10,90 18.479 3.707 25.951 329
2027 12,46 20.372 4.065 30.016 429
2028 14,17 22.461 4.471 34.487 496
2029 16,05 24.774 4.931 39.418 798
2030 18,13 27.321 5.442 44.860 977
Total 18,13 27.321 44.860 44.860 5.072 Fuente: Construcción propia
Estos valores corresponden a la contribución neta de la Hoja de Ruta. Para el caso del sector
residencial hay un mercado existente que será fortalecido, al igual que en el sector de comercio-
servicios-institucional, donde el subsector hotelero se encuentra incluido.
Se concluye que la Hoja de Ruta Tecnológica da un gran impulso a la penetración de los sistemas
solares térmicos al establecer actividades que fortalecen las capacidades nacionales, de
promoción y proyectos piloto en tecnologías que permitirá penetrar sectores donde todavía la
energía solar térmica no es de uso común.
Al comparar el nivel de penetración que se alcanzaría al 2030 con el escenario de despliegue seleccionado en Costa Rica, se observa que el país se ubicaría en una posición intermedia a nivel internacional. De acuerdo con un benchmarking de países con diferentes tasas de penetración de mercado de las tecnologías solares térmicas que publica UNEP, en kWth / 1000 habitantes.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
70
Fuente: UNEP, Division of Technology, Industry and Economics, Global Solar Water Heating Initiative. Solar Water Heating Techscope Market Readiness Assesment. 2014.
Figura 17. Referencia actual y esperada del despliegue de los calentadores solares de agua en Costa Rica respecto a otros países
3.7.6 INVERSIONES REQUERIDAS ESTIMADAS PARA ESCENARIOS DE DESPLIEGUE DE TECNOLOGÍAS DE LA
HRT
Con base en las cantidades o volúmenes a instalar cada año en cada segmento del mercado, y multiplicando por el monto de inversión promedio de cada instalación, se calcularon los montos de inversión anuales requeridos. El detalle correspondiente aparece en la segunda hoja del modelo financiero en Excel. Las características principales de las tecnologías supuestas para cada segmento aparecen descritas en la siguiente tabla.
Escenario seleccionado al 2030
Situación actual
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
71
Tabla 27. Características principales de la tecnología para cada segmento de mercado
SECTOR TIPO DE TECNOLOGÍA
Residencial Placa plana y tubos al vacío, en sistemas de 2,1 m2/sistema; 0,6 kWth/m2
Comercio y
Servicios/Institucional
Placa plana y tubos al vacío, en sistemas de 2,1 m2/sistema; 0,6 kWth/m2
Industrial Tubos al vacío o placa plana. Con concentradores para agua caliente de
80 -120 °C.
Fuente: Construcción propia
Para estimar los costos de inversión promedio se recurrió a la siguiente fuente de información:
Se espera que en los próximos años el precio nominal de los colectores se mantenga constante, de modo que la inflación del dólar sea compensada por una pequeña disminución en el valor del sistema a precios reales.
En el caso específico del sector industrial, se tomaron en cuenta los siguientes datos referenciales:
De esta forma, se definieron los siguientes costos unitarios reales, que incluyen el costo del sistema, el monto exonerado por la Ley 7447 (aproximadamente US$50 por sistema), el costo de instalación (mano de obra) y de acondicionamiento del techo:
• Segmentos residencial y piscinas: US$ 1.280,00
• Segmento industrial: US$ 1.079,00
• Segmento comercio, servicios, instituciones y hoteles: US$ 1.280,00
Finalmente se realizaron las proyecciones de montos de inversión anuales, que arrojaron los siguientes resultados:
REN 21 2015
Por familia: US$1.100- 2.140/ kW (OECD) para casas nuevas, US$1.300-2.200 para casas existentes (OECD). Multifamiliares: US$950-1.850 OECD
US$100-250 China, India, Turquía; US$630-650 Sudáfrica; US$1.100 Australia.
US$470-1.000/kW sin almacenamiento; US$ 265-1.060 en Europa; US$210-320 México, India, Turquía;
Con tecnología de concentradores: US$420-1.900 disco parabólico: US$1.270-1.900 Fresnel lineal;
US$980-1.400 China; US$1.800 y más Alemania
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
72
Tabla 28. Montos de inversión proyectados para cada segmento de mercado (en USD, acumulados entre el 2017 y el 2030)
INVERSIÓN REQUERIDA (2017-2030) US$ 56.809.872
Residencial 30.605.549
Comercio 22.925.906
Industria 3.278.418
Fuente: Construcción propia
Fuente: Construcción propia
Figura 18. Distribución sectorial de la inversión proyectada (2017-2030)
Se estima que serán requeridos aproximadamente US$ 56.8 millones para poder alcanzar las metas de instalaciones del escenario seleccionado, al 2030, lo cual se considera un monto factible de alcanzar a partir de las fuentes de financiamiento (líneas verdes) que se identificaron como parte del Estudio de Línea Base, y de otras que se pudieran implementar en el futuro próximo.
El sector residencial continuará siendo el mayor inversor en esta tecnología (53.87% del total), seguido por el sector comercio (40.36%). La industria tendrá una participación modesta (5.77%), aunque los proyectos piloto podrían dinamizar este crecimiento más allá de lo esperado en este escenario.
3.7.5 RESUMEN DE IMPACTOS FINALES DE LA HRT
Los impactos acumulados de la HRT al 2030 son expresados por los siguientes indicadores:
• Hasta 44.480 SST instalados en el sector residencial, comercial e industrial.
• Alrededor de US$57 millones de inversión movilizada hasta el 2030.
• Más 18 GWh de ahorro de energía eléctrica por el desplazamiento de energía especialmente
matutina.
• 5.072 Ton CO2e en reducciones de emisiones de GEI debidas al cambio de sistemas de
calentamiento de agua eléctricos por los STT.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
73
3.8 BARRERAS POR SUPERAR
Una vez que se desarrollaron y consensuaron los diversos escenarios de despliegue de tecnologías en la Hoja de Ruta al 2030, se desarrolló un trabajo exhaustivo de identificación de barreras en conjunto con el Comité de Hoja de Ruta. Durante los talleres de construcción de la HRT se realizó un ejercicio específico para la determinación y priorización de barreras enfrentadas. Las barreras definen los vacíos en los conocimientos, las limitaciones de la tecnología, las barreras estructurales del mercado, las limitaciones legislativas, la aceptación pública u otras barreras para el logro de los objetivos y metas que estructuran la HRT. Se desarrolló un trabajo comprensivo para detectar barreras prevalecientes actuantes sobre diversos ejes, así como su jerarquización, utilizando una metodología especializada para la detección y priorización por parte de los miembros del Comité de HRT. La metodología de priorización incluye la identificación y discusión de distintos tipos de barreras, la votación de prioridades de acuerdo con el código de colores descrito abajo, y la focalización en determinación de barreras causa-raíz a las cuales se enfrenta la HRT. Las barreras identificadas para el logro de la visión y los escenarios de despliegue de la HRT fueron identificadas de acuerdo a la Tabla 29.
Tabla 29. Barreras identificadas
ÁREA BARRERA IDENTIFICADA
Capacidades institucionales y de organización
• La coordinación interinstitucional entre entes públicos y privados es insuficiente (MEIC, CFIA, MIVAH y CCC)
• Falta de liderazgo en la institucionalidad pública y privada
• No está disponible una política clara y específica
Políticas y marcos regulatorios y normativos
• Falta la actualización del marco regulatorio de estímulo a la energía térmica solar, incluyendo falencias en el reglamento de construcciones
• Ausencia de programas de etiquetado, sellos y estímulos a los objetivos deseables
• Falta de mecanismos para implementar la tecnología de manera obligatoria
Capacidades técnicas humanas • Falta recurso humano calificado a todo nivel, venta, asesoría a
compradores, instalación y diseñadores
Información, promoción e incentivos al público
• Poca información o falta de divulgación a los usuarios sobre las características y beneficios de la tecnología
Mercado
• Falta conocimiento sobre la relación de Costo/ Beneficio del sistema,
• Incentivos insuficientes y/o rígidos para el estímulo del incremento de la demanda
Fuente: Construcción propia
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
74
3.9 OBJETIVOS ESTRATÉGICOS
LA HRT de tecnología solar para calentamiento de agua y para calefacción y refrigeración de ambientes en Costa Rica plantea los siguientes objetivos estratégicos en respuesta a las barreras identificadas: Objetivo 1: Fortalecer la gobernanza institucional para facilitar con efectividad la HRT Este objetivo estratégico propone incrementar la integración, coordinación, establecimiento de
sinergias, gestión colegiada, desarrollo de capacidades institucionales y coordinación
interinstitucional con el fin de lograr una gestión institucional de mayor efectividad que afecte
positivamente el desarrollo de esta hoja de ruta tecnológica. La HRT propone mecanismos
innovadores de transferencia tecnológica, nuevos espacios para facilitar la integración de
tecnologías sustitutivas, fortalecer el conocimiento, desarrollo de nuevas ecologías cognitivas
para generar cambios culturales entre otros, por lo que es muy importante el fortalecimiento de
la gobernanza institucional.
Objetivo 2: Fortalecer ambientes habilitantes: políticas y marcos regulatorios, y mecanismos de
apoyo para impulsar el desarrollo de mercados
Es importante desarrollar e implementar políticas/normativas habilitantes, para generar
confianza en las tecnologías de calentamiento y enfriamiento solar, aprovechando que hay un
mercado consolidado y creciente de calentamiento de agua con electricidad en el sector
residencial, y en los sectores productivos sustituir derivados de petróleo y electricidad usados
para este fin. El desarrollo de marcos regulatorios con ordenanzas que obligan a incorporar la
energía solar para el calentamiento de agua, en otros países ha ayudado sensiblemente a
incrementar las tasas de penetración de la tecnología colaborando con las políticas de búsqueda
de mayor seguridad energética.
Objetivo 3: Fortalecer el desarrollo tecnológico, la innovación y demostración en y para lograr
encadenamientos y escalamientos de valor agregado
Las aplicaciones térmicas solares, en los sectores de industria, comercio-servicios-institucional se
encuentran en una etapa de mercado incipiente; para resolver asimetrías de información,
fortalecer la gestión del conocimiento, propiciar el desarrollo de capacidades locales, el rol de la
I&D +D es fundamental. Se puede aprovechar la existencia de laboratorios con pruebas
acreditadas, universidades y empresas con capacidades para propiciar que las cadenas de valor
vayan escalando a proyectos y tecnologías más complejas y de mayor valor agregado.
Objetivo 4: Fortalecer mecanismos de apoyo financiero para desplegar las tecnologías de usos
térmicos de energía solar
Existen mecanismos de apoyo financiero para pequeñas instalaciones solares térmicas, sin
embargo, para desarrollar sistemas de mayor tamaño y con nuevas aplicaciones de calor y de frío,
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
75
se requerirá ampliar el menú de mecanismos financieros y de alcances actuales (ejemplo pre
inversión, gestión de crédito, gestión de riesgo entre otros).
Objetivo 5: Desarrollar la cultura energética sostenible
Este objetivo estratégico busca reforzar la visibilización del calor y el enfriamiento solar en los
sectores empresariales como áreas de aplicación potencial de los usos térmicos de la energía
solar. La actividad industrial nacional que tiene el mayor volumen de negocio corresponde al
sector agroalimentario, que incluye los subsectores de agroindustria, cárnicos y alimentos
procesados. Estas empresas son las que realizan en mayor grado operaciones que requieren de
calor de proceso y en muchos casos también el uso de la refrigeración en gran escala. Para un
país que dependen en su totalidad de la importación de combustibles derivados de petróleo,
desarrollar acciones que reduzcan su dependencia, no solo ayuda a mejorar la seguridad
energética sino también la balanza de pagos y la reducción de emisiones de GEI, acorde a su
política y metas programadas en este campo. A nivel residencial sustituir el calentamiento de
agua eléctrico tiene consecuencias beneficiosas importantes en el manejo de la demanda
eléctrica. Los procesos de gestión de energías renovables deben considerar la gestión del cambio
cultural buscando transformaciones hacia nuevas generaciones de ciudadanos incluyendo a los
tomadores de decisiones institucionales, empresariales que estarán involucrados en el futuro
desarrollo del escalamiento de estas tecnologías en el país.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
76
4 ACCIONES ESTRATÉGICAS DE LA HRT SOLAR AL 2030
La Fase III de implementación del proyecto incluyó trabajo focalizado a la construcción de un marco de acciones estratégicas a ser implementadas a lo largo del horizonte de tiempo al 2030 con el fin de contribuir al alcance de la visión propuesta y facilitar el despliegue de tecnologías consideradas en la HRT en el marco de los escenarios de despliegue de la misma. Además de los objetivos de despliegue tecnológico propuestos, las acciones estratégicas de la HRT deben contribuir a objetivos superiores relacionados con el fortalecimiento de la gestión institucional facilitadora, la contribución al desarrollo humano sostenible, establecimiento de patrones sostenibles de producción y consumo, el fortalecimiento – diversificación de la matriz energética, y el desarrollo – cultura de innovación energética; que fueron temas centrales identificados tempranamente durante la fase I como temas inspiradores al desarrollo de la hoja de ruta tecnológica. Las acciones estratégicas están diseñadas para superar las deficiencias o los obstáculos que se interponen en el camino de la consecución de los objetivos; acciones soluciones típicas incluyen entre otras:
• Desarrollo y despliegue de tecnología.
• Desarrollo de reglamentos y normas.
• Formulación de políticas.
• Creación de mecanismos de financiación.
• Compromiso de las instituciones gubernamentales.
• Otros. Las acciones estratégicas se han establecido de manera alineada hacia el logro de los objetivos y según etapas asociadas a fechas específicas de cumplimiento:
• 2017-2020 Incubación, puesta en marcha, estructuración, condiciones habilitantes.
• 2020-2025 Institucionalización, aceptación del mercado.
• 2025-2030 madurez del mercado, se desarrolla por sí solo, desarrollo de tecnologías,
estabilidad.
Las Acciones Estratégicas de la Hoja de Ruta de tecnología solar para calentamiento de agua y para calefacción y refrigeración de ambientes en Costa Rica se presentan a continuación.
4.1 FORTALECER LA GOBERNANZA INSTITUCIONAL PARA FACILITAR CON EFECTIVIDAD LA HRT
La Tabla 30 presenta las acciones estratégicas para este objetivo:
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
77
Tabla 30. Acciones estratégicas para el cumplimiento del Objetivo Estratégico 1
ACCIONES ESTRATÉGICAS HORIZONTE
Establecer vínculos de la HRT con los compromisos nacionales e internacionales en las áreas de adaptación y mitigación de cambio climático para lograr colaboración para implantar tecnologías de calentamiento y enfriamiento solar.
2017-2030
Establecer modelos de alianzas Público – Privada para la HRT para desarrollar mecanismos de coordinación y colaboración que permitan dar seguimiento a la hoja de ruta.
2017-2030
Aprovechar el desarrollo sectorial de la planificación energética entre las organizaciones del Estado para establecer mecanismos de coordinación y colaboración alineados a la HRT.
2017-2030
Integrar sistemáticamente la HRT con las políticas nacionales y sectoriales de desarrollo sostenibles para desarrollar mecanismos de colaboración
2017-2020
Fuente: Construcción propia
4.2 FORTALECER AMBIENTES HABILITANTES: POLÍTICAS Y MARCOS REGULATORIOS, Y MECANISMOS
DE APOYO PARA IMPULSAR EL DESARROLLO DE MERCADOS
La tabla 31 presenta las acciones estratégicas para este objetivo.
Tabla 31. Acciones estratégicas para el cumplimiento del Objetivo Estratégico 2
ACCIONES ESTRATÉGICAS HORIZONTE
Fortalecer el marco político de largo plazo, relacionado con el uso productivo de la energía con metas a mediano y largo plazo que permitan orientar a los actores de la cadena de valor e ir incorporando tecnologías al mercado conforme vayan alcanzando madurez, principalmente en las áreas de refrigeración y aire acondicionado.
2017-2025
Fortalecer la planificación energética nacional por medio de la inclusión del calentamiento y enfriamiento solar como medios para la reducción de los picos matutinos y del medio día en la curva de carga eléctrica nacional.
2017-2025
Fortalecer al sector de planificación energético para que estandarice las métricas de reporte asociadas a los SST, de acuerdo con las que se utilizan internacionalmente.
2017-2020
Establecer Alianzas público - privadas entre MINAE, MIVAH, INVU CFIA, CCC y CODI, para incorporar en los reglamentos de construcción el diseño de instalaciones mecánicas de agua caliente con previstas para uso de sistemas solares térmicos.
2017-2020
Mantener los incentivos fiscales para la importación de componentes y SST para calentamiento y enfriamiento solar, pero actualizando los listados de equipos y componentes de SST exentos de impuestos de
2017-2030
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
78
ACCIONES ESTRATÉGICAS HORIZONTE
importación de acuerdo con la ley 7447, para incorporar los nuevos elementos que permiten el calentamiento y el enfriamiento solar con esta tecnología.
Introducir nuevos incentivos económicos, que permitan incorporar nuevas tecnologías en usos productivos de calentamiento y enfriamiento.
2017-2025
Fortalecer el liderazgo del Estado, por medio de la inclusión en las plataformas de compras las tecnologías de calentamiento solar; aprovechando a la vez para incluir el uso de normas de eficiencia, diseño e instalación como requisito de los carteles
2017-2020
Ejercer políticas y directrices de mando y control que tengan continuidad en el largo plazo (p.e. mantener vigencia de directriz 11) por parte del sector público, para promover el desarrollo de la innovación en adquisiciones de tecnologías de calor de proceso
2017-2030
Desarrollar actividades de capacitación para los diseñadores e instaladores de SST, arquitectos, profesionales responsables y maestros de obra, banca comercial, desarrolladores de proyectos de construcción y a los tomadores de decisión sobre la planificación en energía renovable y eficiencia energética.
2017-2020
Desarrollar y adoptar normas y estándares de eficiencia, instalación, calidad de Sistemas solares térmicos para generar confianza de su uso en la cadena de valor.
2017-2020
Fuente: Construcción propia
4.3 FORTALECER EL DESARROLLO TECNOLÓGICO, LA INNOVACIÓN Y DEMOSTRACIÓN EN Y PARA
LOGRAR ENCADENAMIENTOS Y ESCALAMIENTOS DE VALOR AGREGADO
La tabla 32 presenta las acciones estratégicas para este objetivo.
Tabla 32. Acciones estratégicas para el cumplimiento del Objetivo Estratégico 3
ACCIONES ESTRATÉGICAS HORIZONTE
Aprovechar la colaboración de países amigos, organismos internacionales, programas de desarrollo relacionados con cambio climático, entre otros, para establecer agendas nacionales de formación, capacitación, que permitan incrementar las capacidades nacionales de investigación y desarrollo, diseño de sistemas e instalación de tecnologías de usos térmicos de la energía solar.
2017 - 2025
Promover el uso de fondos nacionales para la investigación (CONICIT, MICITT) con el fin de incrementar el conocimiento que acelere la transferencia y la adaptación de tecnologías solares para calentamiento y enfriamiento en usos productivos.
2017-2025
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
79
ACCIONES ESTRATÉGICAS HORIZONTE
Establecer alianzas entre universidades y centros de investigación con importadores, diseñadores y empresas usuarias para ayudar a resolver asimetrías de información para el dimensionamiento y optimización de sistemas grandes, con el fin de facilitar la transferencia de tecnologías para calentamiento y enfriamiento solar. Incluir la generación de códigos de diseño y dimensionamiento
2017-2025
Aprovechar la organización gremial de energía solar para brindar entrenamiento y establecer un código de instalación entre los importadores e instaladores de tecnología de calentamiento de agua solar, basado en las normas nacionales como estrategia de fortalecimiento del mercado.
2017-2020
Establecer en Parques Industriales actividades de incubación tecnológica solar para desarrollar un mayor valor agregado local en los proyectos de usos térmicos de energía solar
2022-2030
Formación de técnicos en energía solar, con un énfasis fuerte en instalaciones con el fin de reducir riesgos que disminuyan la credibilidad en la tecnología
2017 - 2025
Fuente: Construcción propia
4.4 FORTALECER MECANISMOS DE APOYO FINANCIERO PARA DESPLEGAR LAS TECNOLOGÍAS DE
USOS TÉRMICOS DE ENERGÍA SOLAR:
La tabla 33 presenta las acciones estratégicas para este objetivo
Tabla 33. Acciones estratégicas para el cumplimiento del Objetivo Estratégico 4
ACCIONES ESTRATÉGICAS HORIZONTE
Desarrollar mecanismos amparados en la banca de desarrollo que financien pre inversión, garantías, con el fin de incrementar el desarrollo de proyectos con nuevas tecnologías solares térmicas
2017-2025
Establecer productos de banca de desarrollo que financien emprendimientos nuevos para aumentar la oferta de tecnologías y de empresas buscando aumentar capacidades que permitan desplegar las tecnologías solares térmicas
2017-2025
Crear líneas de crédito blandas para aquellas tecnologías que todavía no se comercializan en el país por ser novedosas, se recomienda crear líneas de crédito blando, garantías u otras alternativas que propicien la transferencia de tecnología en calentamiento y enfriamiento solar.
2017-2025
Establecer incentivos económicos y financieros para impulsar el despliegue de tecnologías para el enfriamiento solar
2025-2030
Fuente: Construcción propia
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
80
4.5 DESARROLLAR LA CULTURA ENERGÉTICA SOSTENIBLE:
La tabla 34 presenta las acciones estratégicas para este objetivo
Tabla 34. Acciones estratégicas para el cumplimiento del Objetivo Estratégico 5
ACCIONES ESTRATÉGICAS HORIZONTE
Desarrollar mecanismos de información, campañas regulares sobre las tecnologías solares para calentamiento y enfriamiento, y resultados de proyectos piloto exitosos a nivel nacional
2017-2030
Establecer alianzas entre MINAE, universidades y banca para establecer herramientas tecnológicas que permitan a los potenciales usuarios calcular por ellos mismos los ahorros, períodos de pago, y facilidades de financiamiento para instalar en sus casas SST en las diferentes áreas geográficas del país.
2017-2025
Introducir el tema del aprovechamiento de energías renovables en la educación formal del país. Esto incluye educación y cultura en Energía renovable/desarrollo sustentable a todo nivel.
2017-2030
Promover el uso de las normas nacionales de eficiencia, diseño e instalación de sistemas solares térmicos, en las actividades de información, capacitación.
2017-2030
Fuente: Construcción propia
4.6 LINEAMIENTO PARA OPERACIONALIZAR LA HRT Los lineamientos de la HRT de tecnología solar para calentamiento de agua y para calefacción y
refrigeración de ambientes en Costa Rica están integrado por la secuencia de acciones
estratégicas que conllevan al logro de resultados relacionados a los objetivos establecidos y que
brindan impactos que son trazables para lograr la finalidad y visión de la misma, tema que se
presenta en la Figura 19.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
81
Figura 19. Lineamientos para el plan operativo
Las 28 actividades para desarrollar dentro de esta HRT han sido presentadas con anterioridad en
esta sección del documento, notándose que en cada una de ellas se menciona el qué y el para
qué se ha formulado cada una de ellas. Puede notarse que cada una de ellas contiene algunos
caracteres resaltados en letra “negrilla” que son utilizados a partir de ahora para establecer las
secuencias de los lineamientos para el plan operativo de la HRT.
Los lineamentos para el plan operativo de la Hoja de Ruta de Tecnología solar para calentamiento
de agua y para calefacción y refrigeración de ambientes en Costa Rica al 2030 se presentan en la
Tabla 35.
Acciones
•Actividades propuestas a ser desarrolladas dentro de la HRT en respuesta a las barreras identificadas.
Resultado•Guías directrices de los objetivos estratégicos de la HRT.
Impacto•Alcance de los resultados de la HRT desde el punto de vista de indicadores específicos.
Finalidad
•Contribución a la visión establecida y a otros objetivos nacionales o sectoriales superiores.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
82
Tabla 35. Lineamientos para el plan operativo N° Actividades específicas Resultados Impactos esperados Finalidad
1 e. Establecer vínculos de la HRT con los compromisos nacionales e internacionales en las áreas de adaptación y mitigación de cambio climático
f. Establecer modelos de alianzas Público – Privada para la HRT g. Aprovechar el desarrollo sectorial de la planificación energética entre las
organizaciones del Estado h. Integrar sistemáticamente la HRT con las políticas nacionales y sectoriales
de desarrollo sostenibles
Gestión efectiva de la HRT
108.707 metros cuadrados adicionales instalados al 2030 18.2GWh ahorrados en el año 2030 US$ 56.8 millones de inversiones realizadas 25 proyectos piloto para los diferentes segmentos y tecnologías, que representarían una inversión de aproximadamente US$ 880.000, más US$ 25.000 para diseminación de sus resultados
En apoyo a la Visión de la HRT se logra al 2030: incrementar el uso de tecnologías de energía renovable para el aprovechamiento térmico de la energía solar, en calentamiento de agua, en calor de proceso y refrigeración La implementación de mecanismos y la integración de agendas público-privadas Fortalecer la diversificación de la matriz energética Apoyar el desarrollo de una cultura de innovación energética Generar patrones sostenibles de producción y consumo Lograr gestiones institucionales facilitadoras Contribuir al desarrollo humano sostenible en Costa Rica
2 k. Fortalecer el marco político de largo plazo, relacionado con el uso productivo de la energía con metas a mediano y largo plazo
l. Fortalecer la planificación energética nacional por medio de la inclusión del calentamiento y enfriamiento solar
m. Fortalecer al sector de planificación energético n. Establecer Alianzas público - privadas entre MINAE, MIVAH, INVU CFIA, CCC
y CODI o. Mantener los incentivos fiscales para la importación p. Introducir nuevos incentivos económicos q. Fortalecer el liderazgo del Estado r. Ejercer políticas y directrices de mando y control s. Desarrollar actividades de capacitación t. Desarrollar y adoptar normas y estándares de eficiencia, instalación, calidad
Desarrollo de mercados de oferta y demanda para aplicaciones de energía solar térmica para calentamiento y enfriamiento
3 g. Aprovechar la colaboración de países amigos, organismos internacionales, programas de desarrollo relacionados con cambio climático
h. Promover el uso de fondos nacionales para la investigación i. Establecer alianzas j. Aprovechar la organización gremial de energía solar k. Establecer en Parques Industriales actividades de incubación tecnológica
solar l. Formación de técnicos en energía solar
Incremento de la competitividad, productividad e innovación
4 e. Desarrollar mecanismos amparados en la banca de desarrollo f. Establecer productos de banca de desarrollo que financien
emprendimientos nuevos g. Establecer incentivos económicos y financieros
Impulso de la industria solar térmica
5 e. Desarrollar mecanismos de información f. Establecer alianzas entre MINAE, universidades y banca g. Introducir el tema del aprovechamiento de energías renovables en la
educación formal h. Promover el uso de las normas nacionales de eficiencia, diseño e instalación
Generación de cambios culturales hacia la eficiencia y sostenibilidad energética
Fuente: Construcción propia
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
83
4.7 PROYECTOS PILOTO EN EL MARCO DE LA HRT
Los proyectos piloto se definieron con base en los siguientes criterios:
• El piloto debe orientarse al mercado más significativo, el que más tendría interés en observar los resultados del piloto para tomar decisiones de inversión en proyectos similares.
• Debe tener una escala pequeña, pero suficientemente grande como para poder extrapolar sus resultados a la escala comercial del mercado meta.
• Debe tratar de asumir la menor cantidad de riesgos posibles, pues si resulta un fracaso en lugar de servir para estimular el mercado meta, lo que hará será desilusionarlo.
• Debe enfocarse en tecnologías que ya hayan demostrado algún grado de éxito en otros países: nuestro país lo que hará será seleccionar una buena opción y adaptarla al mercado nacional, no desarrollarla desde cero.
• Debe tomar en cuenta los intereses y lineamientos de la fuente (s) de financiamiento que se podría utilizar, incluyendo donantes y fondos blandos. Cuánto dinero estarían dispuestos a aportar (en el Informe sobre Incentivos Fiscales y Económicos en Costa Rica aparecen algunos datos sobre esto). En general, CONICIT/MICIT ofrecen montos promedio de US$50.000 por piloto (máximo US$200.000 para casos muy especiales), y piden una contrapartida del 20%. Pero podrían financiarse también por medio de presupuestos públicos (compras del Estado).
Tomando en cuenta lo anterior, se construyó la siguiente tabla que resume las propuestas de proyectos piloto para las tecnologías o segmentos de mercado que muestran menos desarrollo en la actualidad.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
84
Tabla 36. Proyectos piloto que se proponen implementar TIPO DE TECNOLOGÍA ESCALA O
TAMAÑO DEL PILOTO
SEGMENTO DE MERCADO AL
QUE VA DIRIGIDO
INVERSIÓN REQUERIDA PROMEDIO
(US$)
INVERSIÓN ADICIONAL PARA DISEMINACIÓN
(US$)
CANTIDAD DE PROYECTOS
QUE SE HARÍAN DE ESTE TIPO
AÑO (S) EN QUE SE
REALIZARÍAN
Calentamiento solar de agua para sustituir calentadores eléctricos en industria, comercio y servicios para agua caliente
5 kWth
a 50 kWth
• Lecherías
• Alimentos
• Restaurantes
$20.000 $5.000 5 2018-2021
Calentamiento solar de agua para sustituir calderas en industria y servicios para agua caliente
2 kWth
a 100 kWth
• Agroindustria
• Alimentos
• Restaurantes
• Hospitales
$40.000 $5.000 4 2018-2021
Calentamiento de agua para sustituir calderas en industria y servicios para sustituir vapor a baja temperatura
20 kWth a
250 kWth
• Alimentos
• Metalmecánica
$80.000 $5.000 4 2020-2024
Enfriamiento solar para acondicionamiento de aire en comercio y servicios
5kW a 10 kW
• Hoteles
• Oficinas
• Comercio
$20.000 $5.000 6 2021-2025
Enfriamiento solar para refrigeración en industria y servicios
5 kW a 20 kW
• Alimentos
$30.000 $5.000 6 2021-2025
Fuente: Construcción propia
En total serían 25 proyectos piloto para los diferentes segmentos y tecnologías, que representarían una inversión de aproximadamente US$ 880.000, más US$ 25.000 para diseminación de sus resultados.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
85
5 GESTIÓN DE LA HRT E INDICADORES DE IMPACTO
5.1 GESTIÓN DE LA HRT Un modelo de gestión de la HRT se debe fundamentar en el marco jurídico y las condiciones, capacidades e instrumentos para la acción gubernamental facilitadora del despliegue y escalamiento de las tecnologías solares térmicas. En forma adecuada debe considerar los esfuerzos que se realizan en el país para la promoción y despliegue de tecnologías de ahorro de energía entre las cuales pueden existir aquellas de energía renovable, así como de bajo carbono. Dada la complejidad e integralidad de la HRT, así como del entorno en que operarán, la gestión efectiva requiere de la instalación formal de un sistema inter institucional fundamentado en vínculos operativos para el trabajo común y diferenciado. El proceso de construcción de la HRT ha sido tan relevante como el resultado mismo que eventualmente tendrá, ya que se ha venido estableciendo una red de interesados, inter institucionales e intersectoriales, que tiene potencial para seguir operando como tal. La gestión y operación de esta HRT requiere del trabajo integrado entre instituciones y entre sectores público, privado, academia y cooperantes nacionales e internacionales, entre otros. La integración, sinergia y acción conjunta y coordinada son factores clave para el buen desempeño y el logro del impacto previsto. Por esta razón, el modelo de gestión se puede considerar como uno de los objetivos estratégicos clave, caracterizado por los acuerdos, la integración, el sistema operativo y la sinergia. Los modelos de gestión de HRT no solamente se concentran en las etapas de planificación de las actuaciones ante el deseo de un cambio de estado situacional y generalmente deben incluir los siguientes elementos centrales:
a. Planificar el curso a seguir y elegir el rumbo futuro de la HRT, de los objetivos que se busca alcanzar y la forma cómo se intentará alcanzarlos.
b. Organizar: el trabajo de la HRT para alcanzar efectivamente las metas. c. Integrar instituciones y organizaciones clave, así como liderazgos con interés en el
desarrollo de la HRT. d. Dirigir y propiciar actuaciones dirigidas hacia los objetivos deseados. e. Controlar y asegurar el progreso hacia los objetivos fijados.
El diseño de esta HRT Solar se ha relacionado con diagnosticar, pronosticar, fijar objetivos y estrategias, y programar acciones para el logro de estos objetivos alineados a la visión.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
86
En los últimos años se observa en el país una tendencia a la integración inter institucional para asumir de manera sistémica diversos objetivos que requieren de la integralidad y sistematicidad. Esta HRT se origina en el sub sector energía, pero no se puede asumir solo sectorialmente sino a nivel nacional por medios combinados. Generalmente, las HRT como instrumentos coadyuvantes a la planificación no son vinculantes por sí mismas por lo cual, además de acuerdos y gestión conjunta inter institucional; es relevante fortalecer su intencionalidad mediante una política pública amplia que las incluya. De esta manera, el MINAE como principal responsable, gestor, promotor y coordinador de este proceso, puede facilitar la institucionalización de la HRT en el corto plazo con el fin, no solo de darle continuidad, sino de comenzar a tomar acuerdos y gestionar los cambios y las innovaciones requeridos en dirección a los resultados propuestos. Esta HRT, por su naturaleza de gestión de un proceso que requiere innovaciones, por requerir acciones sistémicas, por ser inter institucional e intrasectorial, por no ser vinculante, por la coyuntura de puente entre gobiernos, por ser un asunto específico, por ser un componente no tan reconocido en la política energética, requiere no solo de alianzas y coordinación, sino de integración formal entre instituciones con un sistema operativo integrado. En el contexto de este modelo de gestión y del estado de situación descrito en las HRT, a partir de la aprobación de estas HRT las acciones de corto plazo recomendadas son:
• Aprovechar la dinámica generada durante la construcción de la HRT para continuar con los comités -superior y específico (técnico)- o establecer un comité interinstitucional ampliado con participación intersectorial que podría usar la figura de una Comisión Interinstitucional de Gestión, en el Marco de la Política Nacional de Desarrollo Productivo.
• Establecer acuerdos inter institucionales e intersectoriales para la operación conjunta en el entorno de la HRT.
• Presentación de la HRT a diversas fuentes de recursos de la cooperación y financiamiento internacional, incluyendo fondos climáticos, fundamentándose en los beneficios que se generarán.
• Convocar por medio de MICITT a la academia costarricense para concertar una agenda de investigación adecuada a necesidades de la HRT.
• Elaborar un plan operativo.
5.2 INDICADORES DE IMPACTO DE LA HRT
El desarrollo adecuado de la HRT requiere del monitoreo de su impacto en el tiempo. En primera
instancia se presentan algunos posibles indicadores relacionados al despliegue de las tecnologías
solares térmicas establecidas en la HRT:
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
87
Los indicadores de impacto planteados durante los talleres de trabajo y que son recomendados
para la HRT incluyen los siguientes:
1. Energía eléctrica ahorrada anualmente debido a la sustitución de energía de la red al
instalar tecnología solar térmica [TJ/año, kWh/año]
2. Emisiones de GEI reducidas debidas a la sustitución de energía eléctrica [ton CO2e].
3. Cantidad de sistemas instalados por año número de sistemas solares térmicos que se
instala anualmente [N° sistemas/año]
4. Reducción de demanda eléctrica debido a la instalación de estas tecnologías, los valores
correspondientes a la demanda eléctrica nacional se reducirían, por la sustitución de
equipos que utilizan resistencias eléctricas. [kW/año]
5. Capacidad instalada la cual considera la capacidad térmica instalada por cada 1.000
habitantes [kW Térmicos/1.000 hab; m2 instalados/1.000 hab]
6. Penetración de mercado considerando el área instalada con respecto al área meta [m2
instalados/m2 meta]
Deberá darse continuidad a la discusión de los indicadores de impacto, con una especificación
detallada de los medios de consecución de las informaciones necesarias para su estimación
(balances, encuestas, instrumentos de sondeo, etc.), así como de la periodicidad adecuada con
la cual será relevante realizar el monitoreo de los mismos.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
88
6 CONCLUSIONES
La HRT tiene el potencial de contribuir con mejoras en la realidad nacional
La matriz energética del país presenta importantes avances hacia la diversificación y
sostenibilidad, y es uno de los referentes mundiales en cuanto al uso de energías renovables en
la generación de electricidad. Sin embargo, la base de dicha matriz está conformada por
combustibles fósiles.
Para el caso del calentamiento solar de agua, existe un gran potencial de implementación, dado
que el 50% de los hogares usan agua caliente sanitaria y para ello utilizan electricidad, afectando
la curva de demanda nacional durante las horas de la mañana. En el caso de calor de proceso en
los sectores productivos, es muy baja la penetración de la tecnología solar térmica, con gran
potencial de desarrollo en las áreas de industria, comercio-servicios-institucional.
La “Hoja de Ruta de tecnología solar para calentamiento de agua y para calefacción y refrigeración
de ambientes en Costa Rica al 2030 se presenta como un instrumento de apoyo a la planificación
energética del país, contribuyendo a mostrar el camino para continuar contribuyendo en los
avances de ésta.
La HRT orienta a aprovechar las posibilidades y las oportunidades
Existe un marco propicio para que esta HRT se implemente y logre los impactos deseables
planteados, tanto en el contexto del Plan Nacional de Desarrollo de Costa Rica, el VII Plan Nacional
de Energía, así como en planes y políticas complementarias y diversos intereses institucionales,
privados y académicos.
El modelo energético de Cosa Rica está muy consolidado, con una predominancia de derivados
de petróleo para los usos térmicos, y de fuentes renovables para la producción de electricidad.
Este modelo podría no presentar la suficiente apertura para promover nuevas áreas y proyectos
institucionales que lo fortalezcan, tal como la inclusión sistémica de lo propuesto por la HRT en
términos de ahorro y no solo de consumo.
La HRT contribuye de diversas formas en la realidad nacional, en las áreas de fortalecimiento de
la diversificación de la matriz energética, el desarrollo de una cultura de innovación energética,
la generación de patrones sostenibles de producción y consumo y la contribución al desarrollo
humano sostenible en el país.
El proceso de construcción de la HRT se ha basado en la identificación clara de posibilidades y
oportunidades por medio de un proceso sistematizado de trabajo a diversos niveles de
integración y consulta con actores clave. Dichos actores tienen una comprensión institucional
sobre la relevancia de establecer articulaciones, alianzas y sinergias sobre objetivos superiores de
interés común. Dado que la HRT se fundamenta en procesos de sinergia interinstitucional e
intersectorial, tal condición representa una oportunidad para su avance efectivo.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
89
Para el desarrollo de la HRT, existen oportunidades de mercado relacionadas con las necesidades
de calentamiento de agua para el sector residencial, la existencia de una cadena de valor
agregado alrededor de las aplicaciones tecnológicas propuestas, que se ha ido consolidando, con
grandes retos para incursionar en los sectores productivos del país.
Los resultados previsibles para el 2030 La HRT se plantea a partir de una visión consensuada de los actores participantes y que se lee textualmente como: “Al 2030, Costa Rica ha logrado incrementar el uso de tecnologías de energía renovable para el aprovechamiento térmico óptimo de la energía solar, tanto en calentamiento de agua en el sector residencial, como en calor de proceso y refrigeración en aplicaciones industriales y comerciales, por medio de la implementación de mecanismos y la integración de agendas público-privadas” La visión de la HRT se materializa en el establecimiento de escenarios de despliegue tecnológico para el aprovechamiento térmico de la energía solar. Los impactos esperados de la HRT al 2030 incluyen:
• Se incrementaría el área instalada, actualmente estimada en 17.580 m2 a 108707 m2 para un incremento del 518%.
• Un ahorro adicional de 18.1 GWh en el año 2030 respecto al ahorro actual
• Se habrán movilizado inversiones por US$ 56.8 millones al año 2030
Una gestión enfocada en los asuntos clave
El proceso de implementación de la HRT requerirá de focalización en una serie de temáticas clave
que incluyen el apoyo al desarrollo de mercados, del financiamiento, de la promoción, de la
búsqueda de colaboración para desarrollar proyectos piloto. Todo lo anterior se debe sustentar
en ejes de competitividad, productividad e innovación y en las plataformas de política pública y
acciones de apoyo al desarrollo empresarial y asociativo.
Por otro lado, un factor clave que enfrentan las energías renovables a nivel de industria,
comercio-servicios-institucional en aplicaciones de calentamiento, está relacionado con la
transformación de las preferencias de usuarios, dado que hay un sesgo histórico hacia el uso de
combustibles fósiles y que ha generado una cultura de inversión específica. La HRT solar no está
exenta de encontrar dichos sesgos y deberá resolverlos por medio de acciones que se han
diseñado para lograr los cambios necesarios de la cultura de preferencias establecidas.
La gestión efectiva de la HRT se convierte en un factor muy importante para el escalamiento de
las tecnologías. La gestión y operación de esta HRT requiere del trabajo integrado entre
instituciones y entre sectores público, privado, academia y cooperantes nacionales e
internacionales, entre otros. La integración, la sinergia y la acción conjunta y coordinada serán
factores clave para el buen desempeño y el logro del impacto previsto.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
90
El MINAE como principal responsable, gestor, promotor y coordinador de este proceso, puede
facilitar la institucionalización de la HRT en el corto plazo con el fin, no solo de darle continuidad,
sino de comenzar a tomar acuerdos y gestionar los cambios y las innovaciones requeridos en
dirección a los resultados propuestos.
Los próximos pasos
Los primeros pasos recomendados son:
a. Formalizar la institucionalización de la HRT en el MINAE y las instituciones clave.
b. Elaborar un plan operativo global y anual con indicadores de seguimiento
c. Establecer la organización responsable, dando continuidad a la estructura actual de comités
de HRT o mediante otra forma inter institucional e intersectorial de gestión.
d. Establecer acuerdos inter institucionales e intersectoriales para la operación conjunta en el entorno de la HRT.
e. Convocar a la Academia para acordar una agenda de investigación que fundamente las
acciones futuras, tomando en cuenta que la HRT tiene necesidades de capacitación en el corto
plazo.
f. Iniciar las acciones de posicionamiento de la HRT en los entornos empresarial y financiero.
g. Presentar la HRT a diversas fuentes de recursos de la cooperación y financiamiento internacional, incluyendo fondos climáticos, fundamentándose en los beneficios que se generarán.
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
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7 ACRÓNIMOS Y GLOSARIO
ACESOLAR Asociación Costarricense de Energía Solar
ACOGRACE Asociación Costarricense de Grandes Consumidores de Energía ANES Asociación de energía Solar de México APTAMAI Asociación Talleres de Mantenimiento Industrial BMU Ministerio Federal Alemán de Medio Ambiente, Protección de la Naturaleza,
Construcción y Seguridad Nuclear BUN-CA Biomass User Network-Centroamérica CCC Cámara Costarricense de la Construcción CFIA Colegio Federado de Ingenieros y Arquitectos CICR Cámara de industrias de Costa rica CODI Consejo de Desarrollo Inmobiliario CONAE Comisión Nacional para el uso Eficiente de la Energía de México CONICIT Consejo de Investigaciones Científicas y Tecnológicas CO2e Dióxido de carbono equivalente DSE Dirección Sectorial de Energía, ahora SEPSE EMA Empresa Consultora Energía, Medio Ambiente y Desarrollo S.A. EPA Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos, por sus siglas en inglés.
ERNC Energías renovables no convencionales EUA Estados Unidos de América GAM Gran Área Metropolitana GEF Fondo Mundial del Medio Ambiente GEI Gases Efecto Invernadero GIZ Cooperación del Gobierno Alemán GJ Giga Julios GLP Gas licuado de petróleo, LPG son las siglas en inglés GWh Giga Watts hora HCFC y HFC Refrigerantes fluorocarbonados HRT Hoja de Ruta Tecnológica ICAITI Instituto Centroamericano de Investigación y Tecnología Industrial ICE Instituto Costarricense de Electricidad IEA Agencia Internacional de Energía, por sus siglas en inglés IMN Instituto Meteorológico Nacional INA Instituto Nacional de Aprendizaje INTECO Instituto de Normas Técnicas de Costa Rica I&D Investigación y Desarrollo I&D + D Investigación, Desarrollo y Demostración kWth kilo Watts térmicos MEIC Ministerio de Economía, Industria y Comercio MICITT Ministerio de Ciencia, Tecnología y Telecomunicaciones MIDEPLAN Ministerio de Planificación Nacional y Política Económica MINAE Ministerio de Ambiente y Energía MIVAH Ministerio de Vivienda y Asentamientos Humanos m.s.n.m metros sobre el nivel del mar
Hoja de Ruta Tecnológica Solar para Calentamiento y Enfriamiento
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MTSS Ministerio de Trabajo y Seguridad Social MWh Mega Watts hora NAMA Urbana Acción de Mitigación Nacionalmente Apropiada (por las siglas en inglés) Urbana
para el GAM NRCA Asociación Nacional de Cooperativas Eléctricas Rurales de EUA OECD Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico por siglas en inglés PIB Producto Interno Bruto PND Plan Nacional de Desarrollo PNE VII Plan Nacional de Energía PNUD Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo PV Fotovoltaico, por sus siglas en inglés REN 21 Red de Políticas para la Energía Renovable de la Centuria 21 RESET Requisitos para edificaciones sostenibles en el trópico SAC Enfriamiento Asistido por fuente solar, por sus siglas en inglés SDG Objetivos de Desarrollo Sostenible SEPSE Secretaria de Planificación del Sub-Sector Energía SST Sistema Solar térmico SWH NAMA Acción de Mitigación Nacionalmente Apropiada Urbana en calentamiento solar
de agua Ton o t Toneladas TJ Tera Julios UCR Universidad de Costa Rica USAID Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional
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