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Procedimiento para el estudio de factibilidad t�cnica, econ�mica y ambiental de parques e�licos: Caso de estudio parques de Gibara, Holgu�n

 

Procedure for the study of technical, economic and environmental feasibility of wind farms: Case study of the Gibara parks, Holgu�n

 

Procedimento para o estudo de viabilidade t�cnica, econ�mica e ambiental de parques e�licos: Estudo de caso dos parques Gibara, Holgu�n

 

 

�

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: fabian.ojeda@espoch.edu.ec

Ciencias t�cnicas y aplicadas

Art�culo de investigaci�n

 

*Recibido: 10 de abril de 2021 *Aceptado: 03 de mayo de 2021 * Publicado: 01 de junio de 2021

                               I.            M�ster CSAD/CAN, Profesor Auxiliar, Universidad de Holgu�n, Holguin, Cuba.

                            II.            M�ster en Metalurgia, por la Universidad de Moa-Cuba, Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Macas, Morona Santiago, Ecuador.

                         III.            Doctor en Ciencias T�cnicas por la Universidad de Moa. Moa-Cuba, Universidad de Holgu�n, Holgu�n, Cuba.

                         IV.            M�ster en Topograf�a Minera, por la Universidad de Moa-Cuba, Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Macas, Morona Santiago-Ecuador.

                            V.            Facultad de Ciencias Empresariales y de Administraci�n, Universidad de Holgu�n, Holgu�n, Cuba. �

Resumen

Los Parques E�licos de Gibara constituyen los primeros de su tipo en el pa�s, y si bien demuestran su eficiencia, necesitan del perfeccionamiento, del control en categor�as tales como disponibilidad, rentabilidad y costos, factores claves en la elevaci�n de la efectividad. La investigaci�n responde a la necesidad de evaluar si los resultados del proceso de generaci�n de energ�a son t�cnica y econ�micamente factibles. El objetivo de la investigaci�n se centra en elaborar y aplicar un procedimiento para evaluar la factibilidad t�cnica, econ�mica y medio ambiental del proceso de generaci�n de energ�a, que permita a los directivos tomar decisiones asegure su rentabilidad. Durante la misma se hizo una revisi�n bibliogr�fica de los modelos existentes, que permite fundamentar el procedimiento.

Palabras clave: Energ�a e�lica; factibilidad t�cnica; econ�mica, medioambiental; parques e�licos.

 

Abstract

The Gibara wind farms are the first of their kind in the country, and although they demonstrate their efficiency, they need improvement, control in categories such as availability, profitability and costs, key factors in the increase of effectiveness. That is why the research responds to the need to assess whether the results of the energy generation process are technically and economically feasible. Therefore, the objective of this research is to develop and apply a procedure to assess the technical, economic and environmental feasibility of the energy generation process, which allows managers to make decisions that ensure profitability. During the same, a quite extensive bibliographical review was made, which has allowed theoretically to base the procedure.

Keywords: Wind energy; technical feasibility; economic; environmental; wind farms.

 

Resumo

Os Parques E�licos Gibara s�o os primeiros do g�nero no pa�s e, embora demonstrem sua efici�ncia, precisam de melhorias, controle em categorias como disponibilidade, rentabilidade e custos, fatores-chave para aumentar a efic�cia. A pesquisa responde � necessidade de avaliar se os resultados do processo de gera��o de energia s�o t�cnica e economicamente vi�veis. O objetivo da pesquisa est� focado em desenvolver e aplicar um procedimento de avalia��o da viabilidade t�cnica, econ�mica e ambiental do processo de gera��o de energia, que permita aos gestores tomarem decis�es para garantir sua rentabilidade. No mesmo, foi feita uma revis�o bibliogr�fica dos modelos existentes, o que permite fundamentar o procedimento.

Palavras-chave: Wind energy; viabilidade t�cnica; econ�mico, ambiental; fazendas de vento.

 

Introducci�n

La pol�tica energ�tica cubana referida a la electricidad est� dirigida a asegurar el suficiente suministro de esta energ�a acorde con el desarrollo energ�tico esperado. En los �ltimos cinco a�os, el consumo energ�tico en Cuba ha superado como promedio los 19 366 GWh en la demanda y por tanto en la generaci�n. ONEI Cuba, MINES, 2015. La producci�n de energ�a el�ctrica en Cuba depende mayoritariamente de combustibles f�siles, por lo cual, es de prioridad nacional, mejorar la eficiencia energ�tica, maximizar la generaci�n con el gas acompa�ante de petr�leo nacional e incrementar a generaci�n con fuentes renovables. Ministerio de Energ�a Minas 2015.

Por otro lado, potenciar la eficiencia, el ahorro, el desarrollo energ�tico sostenible y las fuentes renovables de energ�as est�n enmarcadas como segunda prioridad nacional en las �reas tem�ticas para el pa�s, seg�n datos suministrados por el Ministerio de Ciencia, Tecnolog�a y Medio Ambiente. Citma, 2019.

En Cuba existen cuatro parques e�licos, desde mediados de febrero de 2008 comenz� a generar el parque e�lico Gibara I y a partir del a�o 2010 comienza a funcionar el parque Gibara II, que complementa la generaci�n e incrementa el potencial e�lico del oriente del pa�s. Montesinos, 2007; Moreno, 2008. El parque e�lico de Gibara constituye el primero de su tipo en el pa�s, utiliza una tecnolog�as de punta, que si bien demuestra su eficiencia, necesita del perfeccionamiento del control en categor�as tales como, ganancia, rentabilidad y precios, cosa esta que no exist�an hasta el momento de esta investigaci�n y que por supuesto son factores clave en la elevaci�n de la efectividad de la producci�n social, ya que estas son las que reflejan el movimiento de la generaci�n el�ctrica y sus resultados econ�micos de manera m�s precisa.

En estudios previos realizados en la Empresa El�ctrica de Holgu�n y entrevistas a los especialistas tanto del grupo de energ�a renovables como del parque e�lico se ha podido detectar que aunque existe informaci�n sobre el desempe�o del proceso de generaci�n de energ�a a trav�s de fuentes renovables, en el Parque E�lico de Gibara no se conocen como estos resultados aportan a la recuperaci�n del capital inicialmente invertido, por lo que sus directivos no cuentan con bases suficientes para tomar decisiones de correcci�n o mejora.

 

Materiales y m�todos

Se utilizaron las bases de Datos SIOGEN y SISCOM del parque e�lico de Gibara y Empresa El�ctrica de Holgu�n respectivamente, as� como consulta a Expertos de ambas instituciones.

Procedimiento propuesto para el estudio de viabilidad t�cnica, econ�mica y medio ambiental del Parque E�lico de Gibara: est� compuesto por tres etapas que constituyen un sistema en funci�n del an�lisis y la evaluaci�n de resultados a partir de la caracterizaci�n, diagn�stico y seguimiento de los resultados (Cuadro 1).

 

Etapa I. Caracterizaci�n de la inversi�n realizada en la generaci�n de energ�a a trav�s de fuentes renovables en los Parques E�licos Gibara I y II.	Paso 1. An�lisis de la inversi�n realizada para la generaci�n de energ�a
Etapa II. Diagn�stico del estado actual de la viabilidad de la generaci�n de energ�a.	Paso 1. An�lisis del costo inicial de la inversi�n. Paso 2. Determinaci�n de los beneficios potenciales de la explotaci�n. Paso 3. An�lisis de los costos y gastos durante la explotaci�n de las capacidades generadas por la instalaci�n de los parques.
Etapa III. C�lculos de otros indicadores para el seguimiento de la viabilidad de la generaci�n de energ�a.	Paso 1. Dise�ar indicadores para el an�lisis de la viabilidad t�cnicos, econ�micos y medio ambientales. Paso 2. Establecer estrategias para revertir la situaci�n econ�mica en casos desfavorables.

Cuadro 1: Etapas para el estudio de viabilidad t�cnica, econ�mica y medioambiental del Parque E�lico de Gibara

 

An�lisis y discusi�n de los resultados

1.      Etapa I. Caracterizaci�n de la inversi�n realizada en la generaci�n de energ�a.

El rendimiento energ�tico de un parque e�lico depende las caracter�sticas de la tecnolog�a instalada y de factores propios de su instalaci�n como el espaciamiento o distancia de un aerogenerador a otro, para no provocar p�rdidas aerodin�micas. Para la caracterizaci�n se utilizar�n aspectos t�cnicos de la tecnolog�a instalada.

�         Paso 1: An�lisis de la inversi�n realizada para la generaci�n de energ�a a trav�s de fuentes renovables en los Parques E�licos Gibara I y II.

Se procede a realizar una caracterizaci�n de los aspectos t�cnicos y econ�micos fundamentales que permitan conocer aspectos relevantes para su posterior evaluaci�n. Se consideran: el tipo de instalaci�n, la clase y marca del aerogenerador, as� como el pa�s de fabricaci�n, potencia, cantidad de aerogeneradores, di�metro del rotor, �rea de barrido, la relaci�n que existe entre la potencia y el di�metro, la potencia espec�fica, altura del buje, su rendimiento promedio y la velocidad del viento del lugar.

 

2.      Etapa II. Diagn�stico del estado actual de la viabilidad de la generaci�n de energ�a a trav�s de fuentes renovables en los Parques E�licos Gibara I y II.

Para determinar si un proyecto es factible o viable se debe demostrar que la inversi�n inicial ser� recuperada en un tiempo prudencial, para ello debe generarse un rendimiento durante la explotaci�n superior al costo inicialmente invertido y al rendimiento m�nimo exigido por los inversionistas o costo de oportunidad del capital.

Paso 1. An�lisis del costo inicial de la inversi�n.

El valor actual de los activos puestos en explotaci�n del parque o valor actual de la inversi�n se muestra a continuaci�n (Tabla1):

 

Tabla 1: Valor actual de activos

Fuente: Elaboraci�n propia a partir de datos aportados por la instituci�n.

 

�         Desglose de la inversi�n inicial por componentes del Parque Gibara I

La inversi�n inicial del Parque E�lico de Gibara I se realiz� en dos monedas, en moneda nacional (CUP), representando 64,73% y moneda convertible (CUC), representando el 35,27% para un total de 9.500.528,49 en moneda total.

a)      b) Desglose de la inversi�n inicial por componentes del Parque Gibara II

La inversi�n inicial del Parque E�lico de Gibara II se realiz� en dos monedas, en moneda nacional representando 56,60 % y moneda convertible, representado el 43,40 % para un total de 11.762.296,74 en moneda total.

La inversi�n en ambos parques fue con financiamiento propio de la Uni�n Nacional El�ctrica, los aerogeneradores pertenecen al grupo 4 maquinarias, con tasa de depreciaci�n 6 % anual, el resto de equipos y edificaciones, cada cual seg�n su clasificaci�n.

�         Paso 2. Determinaci�n de los beneficios potenciales de la explotaci�n.

Para la determinaci�n de la viabilidad se deben establecer los beneficios potenciales y los costos generados durante la explotaci�n para verificar si los flujos generados aseguran el retorno de la inversi�n inicial y superan los criterios de rentabilidad exigidos, en funci�n de ello se han determinado los beneficios generados como sigue:

�         Evaluar los beneficios potenciales de la generaci�n de energ�a limpia.

Comportamiento del precio de los combustibles en el periodo de explotaci�n de las capacidades generadas por los Parques E�licos Gibara I y II (Tabla 2).

 

Tabla 2: Comportamiento de los precios del combustible en el per�odo

Precio	UM		A�os de explotaci�n de las capacidades
		2008	2009	2010	2011	2012	2013	2014	2015		2016	2017
	USD/ton	193,6	267,2	266,6	620,6	782,9	782,9	787,0	595,9		265,5	265,5

Fuente: elaboraci�n propia.

 

A partir de la obtenci�n de los precios del combustible en el per�odo de evaluaci�n se pueden obtener los resultados del ahorro generado por la explotaci�n de los parques.

Total de ahorro generado por la sustituci�n de combustibles por la generaci�n de energ�a en los Parques E�licos Gibara I y II (Tabla 3).

 

Indicadores	UM	2008	2009	2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016	2017	Total
Combustible sustituido	ton	1496,8	459,5	2225,8	3681,2	4394,6	4552,1	5023,4	5559,6	5572,8	5360,0	5360,0
Precio	USD/ton	193,6	267,2	266,6	620,6	782,9	782,9	787,06	595,9	265,5	265,5	265,5
Ahorro	M USD	289,7	1228,0	593,3	2284,5	3440,6	3563,9	3953,7	3312,9	1479,5	14231	34,377,6

Tabla 3: Ahorro de combustibles generado en el periodo de an�lisis

Fuente: elaboraci�n propia.

 

La generaci�n bruta total por kW/h tuvo un comportamiento irregular, pero fue elevado en todos los a�os, el ingreso total generado ascendi� a 36 805,74 miles de pesos en moneda nacional (Tabla 4).

 

Tabla 4: Total de ingresos por generaci�n de energ�a en los Parques E�licos Gibara I y II

Indicadores	UM	2008	2009	2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016	2017	Total
Generaci�n Bruta	M KWh	6736,6	2137,3	9990,8	16 638,1	19 917,8	20772,8	17 979,3	19 898,4	19 945,4	19 184,0	153 200,5
Precio de venta	MN	0,17	0,18	0,17	0,24	0,23	0,25	0,27	0,26	0,24	0.26	0,23
Ingresos por generaci�n	M MN	1140,7	379,6	1727,7	3992,6	4534,4	5296,0	4766,4	5116,6	4863,4	4987,8	36 805,7

Fuente: elaboraci�n propia.

 

�         Paso 3. An�lisis de los costos y gastos durante la explotaci�n de las capacidades generadas por la instalaci�n de los parques.

En funci�n de la determinaci�n de la viabilidad de la inversi�n en el tiempo se analizan los gastos incurridos desde la puesta en explotaci�n hasta la actualidad en cada una de las instalaciones, en este caso se calculan los ggastos Incurridos en: Gasto de operaciones, de Administraci�n, Depreciaci�n, los de Reparaciones corrientes, Generales, Aver�as, Mantenimiento constructivo y por �ltimo los gastos de Seguridad y Protecci�n.

�Los gastos vinculados a la generaci�n incurridos en el Parque Gibara I fueron encabezados por la depreciaci�n, seguido los gastos de operaciones y seguridad y protecci�n, para un total de 8.475.502,0 pesos en moneda total. En los gastos incurridos por el Parque Gibara II asociados a la generaci�n, los m�s elevados fueron la depreciaci�n, seguido de los gastos de operaci�n y de seguridad y protecci�n, para un total de 6.334.106,02 pesos en moneda total.

 

An�lisis de los resultados de la viabilidad, determinando los resultados y estableciendo una comparaci�n con el costo inicial

Beneficio Gibara I + Gibara II (Tabla 5).

 

Tabla 5: Beneficios obtenidos en Gibara I y II

Fuente: elaboraci�n propia.

 

El beneficio total mantuvo un comportamiento irregular, pero solo se afect� en el a�o 2009 que gener� p�rdida, provocado porque fue el a�o que menos gener� y los gastos incurridos fueron relativamente elevados, a partir del a�o 2011 los beneficios oscilaron entre los dos y tres millones anualmente, para un monto total de beneficios desde su puesta en explotaci�n ascendente a 21.995,9 miles de pesos en moneda total.

 

An�lisis del costo por pesos. Costos por pesos Gibara I y II (Tabla 6).

 

Tabla 6: Costo por pesos obtenido

Fuente: elaboraci�n propia.

 

A partir de los datos obtenidos y generados en la investigaci�n se realiza un an�lisis de la recuperaci�n del capital inicialmente invertido en base a los beneficios obtenidos de los c�lculos anteriores para evidenciar si el comportamiento responde a los est�ndares generalmente aceptados para este tipo de proyectos que provienen de la revisi�n de literatura especializada[1], para ello se ha determinado a trav�s del m�todo de acumulaci�n el per�odo de recuperaci�n con los resultados siguientes (Cuadro 2):

 

Cuadro 2: Tiempo de recuperaci�n de la inversi�n

 

El Parque Gibara I tiene 10 a�os de explotaci�n en el per�odo de an�lisis y de acuerdo a los datos analizados la recuperaci�n se produce en ese �ltimo a�o de an�lisis, por lo que la recuperaci�n se produce 2 a�os despu�s a la establecida por el est�ndar.

El Parque Gibara II tiene 7 a�os de explotaci�n en el per�odo de an�lisis, al realizar el c�lculo del per�odo de recuperaci�n en el �ltimo a�o de an�lisis faltan por recuperar una parte de la inversi�n, por lo que se ha estimado un comportamiento similar en los pr�ximos a�os para establecer un tiempo de recuperaci�n aproximado que se producir�a en 12 a�os, 4 a�os despu�s del est�ndar generalmente aceptado, este resultado es consecuente a los an�lisis realizados anteriormente a trav�s de otros m�todos.

 

3.      Etapa III. C�lculos de otros indicadores para el seguimiento de la viabilidad de la generaci�n de energ�a a trav�s de fuentes

�         Paso 1. Dise�ar indicadores para el an�lisis de la viabilidad t�cnica.

A partir de los indicadores dise�ados se realiza su c�lculo en el per�odo de evaluaci�n y se muestra el comportamiento como sigue (Tabla 7):

 

Tabla 7: Indicadores T�cnicos, Econ�mico y Ambientales de Gibara I y II

Fuente: elaboraci�n propia.

 

Realizando el an�lisis del comportamiento de los indicadores de forma general para ambos parques podemos ver como el 2013 fue el de mejores resultados, influyendo en el que este a�o fue el mejor a�o en el Gibara I, por lo que el parque dicho parque obtiene mejores resultados que el Gibara II.

 

Indicadores Econ�micos Gibara I y II (Tabla 8)

 

Tabla 8: Indicadores Econ�mico de Gibara I y II

Fuente: elaboraci�n propia.

 

De forma general para ambos parques los ingresos estuvieron en 0,14 ctvs, en el 2017 estuvieron por encima de la media, sin embargo, en este propio a�o los costos fueron los m�s bajos que el resto de los a�os en plena explotaci�n comport�ndose por debajo de la media que estuvo en 0,09 ctvos, por kW de generaci�n.

 

�         Paso 2. Establecer estrategias para revertir la situaci�n t�cnica, econ�mica y medioambiental en casos desfavorables.

A los efectos de esta investigaci�n se proponen algunas recomendaciones espec�ficas de las estrategias a seguir por los directivos de la empresa para la mejora continua del desempe�o del Parque E�lico.

En primer lugar realizar un an�lisis de los gastos de administraci�n, los gastos de seguridad y protecci�n en funci�n de disminuirlos o estabilizarlos, en segundo lugar mantener la atenci�n sobre el mantenimiento preventivo para evitar aver�as y fallas que incrementen estos costos y en tercer lugar realizar comprobaciones sistem�ticas de seguimiento a los indicadores propuestos.

 

Conclusiones

�                El procedimiento propuesto demuestra su utilidad para evaluar el desempe�o t�cnico, econ�mico y ambiental. Puede aplicarse con sus adecuaciones en los parques fotovoltaicos.

�                La utilidad se comport� en 0,13 $ por kW en el Parque Gibara I, y de 0,14 $ por kW en Gibara II.

�                El factor de capacidad, indicador de eficiencia m�s relevante para este tipo de tecnolog�a, para el caso de Gibara I, alcanz� 25,2 ％, (de 28 ％, previsto) y 26 ％ (22,6 ％) para Gibara II.

�                El factor de disponibilidad, que seg�n algunos autores; en dependencia de la tecnolog�a y las regiones de instalaci�n podr�a oscilar entre 90-98 ％, se estim� en Gibara I y Gibara II, 81,8 y 88,9, respectivamente.

�                La participaci�n e�lica (clientes conectados) prevista de un 16 ％, se cumple en ambos parques, Gibara I y II, con un 18,9 ％ y 16,3 ％, en cada caso.

�                El combustible sustituido en dependencia de la generaci�n, el pa�s dej� de consumir 22 302,2 toneladas, por el aporte de Gibara I, y 16 023,8, por Gibara II, lo que representa el ahorro de 19 067,0 y 14 205,4 miles de USD respectivamente.

�                Todo lo ante incidi� en evitar que se dejara de emitir en Gibara I y Gibara II, 69 791 y 49 051,1 toneladas de CO2 a la atm�sfera.

 

Recomendaciones

1.      Aplicar acciones organizativas concretas que permitan reducir los gastos de administraci�n, seguridad y protecci�n.

2.      Mejorar el mantenimiento preventivo para evitar aver�as y fallas imprevistas que incrementen la indisponibilidad.

 

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� 2020 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

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