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EFECTO EN LA DEMANDA DEL SISTEMA ELÉCTRICO NACIONAL DEBIDO A LA SUSTITUCIÓN DE BOMBILLOS INCANDESCENTES POR BOMBILLOS DE ALTA

EFICIENCIA

W. Guerrero* E. Pérez ** J. Bastidas*

* OPSIS/CNG ** MENPET

RESUMEN La Misión Revolución Energética, creada por el Gobierno Nacional para promover un mejor aprovechamiento de los recursos energéticos adelantó el “Programa de Sustitución de Bombillos Incandescentes por Bombillos de Alta Eficiencia”, cuyo objetivo fue reducir el consumo de energía eléctrica en el sector residencial. Este programa se inició el 17 de noviembre de 2006 y finalizó el 23 de abril de 2007, alcanzando sustituir 53.165.181 bombillos en el sector residencial venezolano. A los fines de cuantificar los resultados esperados, el Centro Nacional de Gestión - CNG realizó un análisis para determinar el ahorro en megavatios (MW) medidos a la hora de máxima demanda (20:00 horas) durante y hasta el cierre del programa. Este análisis tomó en cuenta la información de demanda por empresa eléctrica disponible en el CNG, recolectada a través del Sistema de Adquisición de Datos – SCADA. El ahorro medido en potencia al cierre del programa fue de 1.400 MW para la hora 20, estimando un ahorro en energía al cierre del año 2007 de 2.486 GWh, representando esta última cifra un ahorro equivalente de 4,3 MM de barriles de petróleo. El presente trabajo desarrolla las metodologías utilizadas para cuantificar los ahorros de energía y potencia y muestra el efecto sobre la operación del Sistema Eléctrico Nacional. PALABRAS CLAVE Eficiencia Ahorro Potencia Energía Eléctrica Combustible SCADA

Comité Nacional Venezolano

I CONGRESO VENEZOLANO DE REDES Y ENERGÍA ELÉCTRICA

Noviembre 2007

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PREMISAS 1. Se consideró que los bombillos están encendidos únicamente durante la noche y en mayor cantidad a la hora 20, independiente de la región del país, esto es, se desprecia el efecto de los bombillos en el comportamiento de la demanda durante el día. 2. En el análisis desarrollado se utilizó días tipos, es decir, días con el mismo patrón de demanda, para nuestro caso días laborables. 3. Se suprime el efecto de la carga industrial de Guayana, ya que la misma presenta un comportamiento dependiente únicamente de la producción y con variaciones en la carga de alrededor de 400 MW. 4. Se asumió que las condiciones climatológicas no cambian bruscamente para un determinado día, es decir, entre la hora 15 y la hora 20 de un mismo día se mantienen las condiciones climatológicas, en este sentido, el efecto de la temperatura en el análisis de la demanda se minimiza. METODOLOGIA BASADA EN EL CÁLCULO DE LA DIFERENCIA PORCENTUAL (∆ %) DE LA DEMANDA ENTRE LA HORA 15 Y LA HORA 20 Esta metodología se basó en determinar la serie de tiempo “diferencia porcentual (∆%)” calculada como la diferencia porcentual entre la demanda de la hora 15 (máxima demanda durante el día) y la demanda de la hora 20 (máxima demanda durante la noche). Se analizó el comportamiento de esta serie de tiempo “diferencia porcentual (∆%)”, comparando el período de sustitución de bombillos en relación con la historia. En tal sentido, la diferencia entre ambos valores (DP%) determinó el ahorro producto de la instalación de los bombillos de alta eficiencia.

∆% ∆%

DP%: Porcentaje en que se redujo la demanda Ph20 = Demanda en MW a la hora 20. Ph15 = Demanda en MW a la hora 15. La siguiente figura muestra el comportamiento típico de la demanda horaria del SEN. Esta figura nos permite observar con facilidad la construcción de la serie de tiempo “diferencia porcentual (∆%)” antes descrita.

2

Curva de Demanda Horaria del SIN en MW

8000820084008600880090009200940096009800

10000102001040010600108001100011200114001160011800120001220012400

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Hora

MW

Ph20= 12.126 MW

Ph15 = 11.083 MW

Δ % = 8,6%

DEMANDA HORARIA DEL RSEN (DEM SEN - DEM GUAYANA)

h20

h15h20 PPP % −

=Δ

Curva de Demanda Horaria del SIN en MW

8000820084008600880090009200940096009800

10000102001040010600108001100011200114001160011800120001220012400

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Hora

MW

Ph20= 12.126 MW

Ph15 = 11.083 MW

Δ % = 8,6%

DEMANDA HORARIA DEL RSEN (DEM SEN - DEM GUAYANA)

h20

h15h20 PPP % −

=Δ

Utilizando la demanda histórica disponible, se determinó la “diferencia porcentual (∆%)” en el período de Octubre a Abril de los años 2004/2005, 2005/2006 y 2006/2007, permitiendo medir para el período 2006/2007 (Inicio del Programa de sustitución de bombillos), el efecto directo que tienen los bombillos de alta eficiencia en la demanda. Adicionalmente se utilizó la tendencia polinomial de orden dos (2) como el mejor ajuste a la serie “diferencia porcentual (∆%)” histórica construida, descartando la incidencia de valores fuera de rango, tales como días feriados y días de ocurrencia de eventos importantes (fallas). Esta metodología se aplicó durante y hasta el cierre del programa (23 de Abril del 2007), analizando la demanda de cuatro (4) áreas del SEN, específicamente:

• La demanda a Nivel Nacional (Demanda SEN) • La demanda en el sistema de la Región Capital (Demanda EDC) • La demanda sobre el estado Zulia (Demanda ENELVEN/ENELCO) • La demanda sobre el estado Nueva Esparta (Demanda SENECA)

3

RESULTADOS:

% de Demanda SEN entre las 15:00 y 20:00 horas, período [Octubre/Abril]

-1%

0%

1%

2%

3%

4%

5%

6%

7%

8%

9%

10%

11%

12%

13%

14%

15%

16%

17%

18%

19%

20%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 85

Oct-04-Abr-05 Oct-05-Abr-06 Oct-06-Abr-07Polinómica (Oct-04-Abr-05) Polinómica (Oct-05-Abr-06) Polinómica (Oct-06-Abr-07)Tendencia Tendencia Tendencia

Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril

DIFERENCIA % DEL RSEN

~ 8,5 %

Ahorro = ~ 1400 MW

DIFERENCIA PORCENTUAL (Δ %) DEMANDA DEL RSEN

% de Demanda EDC entre las 15:00 y 20:00 horas, período [Octubre/Abril]

-12%-11%-10%

-9%-8%-7%-6%-5%-4%-3%-2%-1%0%1%2%3%4%5%6%7%8%9%

10%11%12%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 85 87Oct-04-Abr-05 Oct-05-Abr-06 Oct-06-Abr-07Polinómica (Oct-04-Abr-05) Polinómica (Oct-05-Abr-06) Polinómica (Oct-06-Abr-07)Tendencia Tendencia Tendencia

Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril

DIFERENCIA PORCENTUAL (Δ %) DEMANDA DE EDC

~ 8 %

Ahorro = ~ 163 MW

4

% de Demanda ENELVEN entre las 15:00 y 20:00 horas, período [Octubre/Abril]

-2%

-1%

0%

1%

2%

3%

4%

5%

6%

7%

8%

9%

10%

11%

12%

13%

14%

15%

16%

17%

18%

19%

20%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 85 87

Oct-04-Abr-05 Oct-05-Abr-06 Oct-06-Abr-07Polinómica (Oct-04-Abr-05) Polinómica (Oct-05-Abr-06) Polinómica (Oct-06-Abr-07)Tendencia Tendencia Tendencia

Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril

Ahorro = ~ 220 MW

~ 9,5 %

DIFERENCIA PORCENTUAL (Δ %) DEMANDA DE ENELVEN + ENELCO

% de Demanda SENECA entre las 15:00 y 20:00 horas, período [Octubre/Abril]

0%1%2%3%4%5%6%7%8%9%

10%11%12%13%14%15%16%17%18%19%20%21%22%23%24%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57

Oct 04-Abr 05 Oct 05-Abr 06 Oct 06-Abr 07

Polinómica (Oct 04-Abr 05) Polinómica (Oct 05-Abr 06) Polinómica (Oct 06-Abr 07)Tendencia Tendencia Tendencia

Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril

DIFERENCIA PORCENTUAL (Δ %) DEMANDA DE SENECA

Ahorro = ~ 22 MW

~ 7 %

5

Resumen de resultados indicando el ahorro en MW para cada una de las áreas (empresas) mencionadas:

EFECTO DE LA SUSTITUCIEFECTO DE LA SUSTITUCIÓÓN DE LOS BOMBILLOS INCANDESCENTES N DE LOS BOMBILLOS INCANDESCENTES

POR BOMBILLOS DE ALTA EFICIENCIA SOBRE LA DEMANDAPOR BOMBILLOS DE ALTA EFICIENCIA SOBRE LA DEMANDAAl 23 de abril de 2007Al 23 de abril de 2007

EMPRESA NEMPRESA N°° Bombillos sustituidosBombillos sustituidos Ahorro Calculado [MW]Ahorro Calculado [MW]

SENECASENECA 776.268776.268 22 MW22 MWEDCEDC 3.893.0433.893.043 163 MW163 MW

SENSEN 53.165.181 53.165.181 1400 MW1400 MWRESTO SENRESTO SEN 41.252.43941.252.439 995 MW995 MWENELVEN/ENELCO 7.243.431ENELVEN/ENELCO 7.243.431 220 MW220 MW

VALIDACIÓN DE RESULTADOS Para validar los resultados asociados al ahorro en la demanda del SEN de 1.400 MW una vez culminado el proceso de sustitución de bombillos, se analizó la serie histórica de la demanda del SEN a la hora 20 para los años 2005, 2006 y 2007 tal como se muestra en la siguiente figura. Se observó que históricamente el valor de demanda máxima de un año determinado se obtiene en el último trimestre y se alcanza nuevamente este valor en el primer trimestre del año siguiente. En este sentido, el valor de demanda máxima del SEN para el año 2005 se obtuvo en el mes de octubre con 14.687 MW, alcanzándose nuevamente este valor en el mes de marzo del año 2006 y alcanzando 15.095 MW para el mes de abril, lo que supera la demanda máxima de octubre 2005 en 2,72% que representa 400 MW. Utilizando el mismo razonamiento para los años 2006 y 2007 se tiene que el valor de demanda máxima del SEN para el año 2006 se obtuvo en el mes de octubre con 15.945 MW, esperándose alcanzar nuevamente este valor en el mes de marzo del año 2007 y incrementando 2,72% para el mes de abril, lo que se traduce en una demanda esperada de 16.378 MW. Sin embargo, con el programa de sustitución de bombillos incandescentes por bombillos de alta eficiencia, al cierre del mes de abril del año 2007 la demanda alcanzada fue de 15.005 MW, observándose una reducción con respecto a la demanda esperada de 1.373 MW. Se señala que este valor coincide con el ahorro calculado con la metodología expuesta en este informe.

6

12000

12500

13000

13500

14000

14500

15000

15500

16000

16500

13579111315171921232527293133353739414345474951535557596163656769717375777981838587899193959799101103105107109111113115117119121123125127129131133135137139141143145147149151153155157159161163165167169171173175177179181183185187189191193195197199201203205207209211213215217219221223225227229231233235237239241243245247249251253255257259261263265267269271273275277279281283285287289291293295297299301303305307309311313315317319321323325327329331333335337339341343345347349351353355357359

2005-H20 2006-H20 2007-H20

Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto

Septiembre

Octubre Noviembre

Diciembre

Enero Febrero

1373 MW

15005 MW

MW

MES

15945 MW

15087 MW

14687 MW

16378 MW

2,72% (400 MW)

2,72% (433 MW)

CONCLUSIONES Se demuestra a través de la metodología aplicada que existe una disminución en la Demanda del Sistema Eléctrico Nacional alrededor de los 1.400 MW al cambio de los 53 millones de bombillos. En seis meses se redujo la demanda eléctrica nacional en 1.400 MW para la hora de máxima demanda (hora 20), estimándose un ahorro en energía al cierre del año 2007 de 2.486 GWh, lo que se traduce en un ahorro equivalente de 4,3 MM de barriles de petróleo. Se mejora sustancialmente las condiciones de operación del SEN, favoreciendo una operación en horas de máxima demanda con niveles de tensión adecuados en la red de transmisión, aún con fuerte indisponibilidad del Parque Térmico. Disminuye sustancialmente la probabilidad de operación sin reserva rodante y en consecuencia con racionamiento de carga prevista para el año 2007, partiendo de los pronósticos iniciales de demanda para el año 2007. RECOMENDACIONES

1. Estudiar y aplicar medidas para hacer accesible a la colectividad en general la adquisición de luminaria de alta eficiencia.

2. Realizar estudios de armónicos de corriente, respuesta dinámica del sistema de potencia,

factor de potencia y sus efectos, a fin de determinar el impacto que tiene sobre el sistema eléctrico de potencia la sustitución de 53 millones de bombillos incandescentes por bombillos de alta eficiencia.

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BIBLIOGRAFÍA [1] Makridakis Spyros – Wheelwrigth Steven C, “Métodos de Pronósticos” Limusa – Balderas 95, D.F.

- 2000.