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Alternativas de generaci�n el�ctrica en Ecuador: retos y desaf�os

 

Electricity generation alternatives in Ecuador: challenges and challenges

 

Alternativas de gera��o de eletricidade no Equador: desafios e desafios

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: smchasiluisa@espe.edu.ec

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

 

* Recibido: 05 de agosto de 2024 *Aceptado: 29 de septiembre de 2024 * Publicado: �14 de octubre de 2024

 

        I.            Universidad de las Fuerzas Armadas, Ecuador.

      II.            Universidad de las Fuerzas Armadas, Ecuador.

   III.            Universidad de las Fuerzas Armadas, Ecuador.

   IV.            Universidad de las Fuerzas Armadas, Ecuador.

 

Resumen

La producci�n de energ�a es insuficiente ante el aumento de la demanda con el agravante de que cada d�a la energ�a fosil acrecienta el cambio clim�tico, que se traduce en una reducci�n de las precipitaciones y aumento de la sequ�a, afectando la oferta de energ�a el�ctrica, lo que ocasiona constantes racionamiento, que afectan la producci�n econ�mica y la calidad de vida de los ecuatorianos. Ante esta situaci�n se analizaron las alternativas de gen�tica el�ctrica sustentable, para lo cual se determino. La oferta y demanda de electricidad a 2018-2023 y las condiciones de viento, radiaci�n y precipitaciones para la producci�n de energ�a e�lica, solar e hidroel�ctrica. Los resultados muestran que siente el aumento de la sequ�a la energ�a hidroel�ctrica no es viable por lo que se deben aprovechar las condiciones tropicales que generan altas velocidades de viento y radiaci�n para fomentar un aumento en la producci�n de energ�a solar y e�lica con el reto de que se deben reducir los costos aumentar su capacidad de generaci�n y cobertura para modificar su uso y aumentar la oferta el�ctrica ecuatoriana de manera de potenciar el desarrollo econ�mico del pa�s y reducir el d�ficit actual con fuentes de generaci�n el�ctrica no contaminantes qu� reduzca el riesgo de calentamiento global y cambio clim�tico sea de bajo costo y que llegue a todas las regiones geogr�ficas del Ecuador, la cuales que por condiciones geogr�ficas como los andes ecuatorianos o de lejan�a como la regi�n insular no tienen acceso al servicio el�ctrico convencional.

Palabras clave: electricidad; d�ficit; generaci�n; d�ficit; oferta; sostenibilidad.

 

Abstract

Energy production is insufficient in the face of increased demand, with the aggravating factor that every day fossil energy increases climate change, which translates into a reduction in rainfall and an increase in drought, affecting the supply of electrical energy, which which causes constant rationing, which affects economic production and the quality of life of Ecuadorians. Given this situation, the alternatives for sustainable electrical genetics were analyzed, for which it was determined. The supply and demand of electricity for 2018-2023 and the conditions of wind, radiation and precipitation for the production of wind, solar and hydroelectric energy. The results show that feeling the increase in drought, hydroelectric energy is not viable, so tropical conditions that generate high wind speeds and radiation must be taken advantage of to encourage an increase in the production of solar and wind energy with tGhe challenge that Costs must be reduced, its generation capacity and coverage must be increased to modify its use and increase the Ecuadorian electricity supply in order to enhance the economic development of the country and reduce the current deficit with non-polluting sources of electricity generation that reduce the risk of global warming. and climate change is low cost and reaches all geographical regions of Ecuador, which due to geographical conditions such as the Ecuadorian Andes or remoteness such as the island region do not have access to conventional electrical service.

Keywords: electricity; deficit; generation; deficit; offer; sustainability.

 

Resumo

A produ��o de energia � insuficiente face ao aumento da procura, tendo como agravante que a cada dia a energia f�ssil aumenta as altera��es clim�ticas, o que se traduz na redu��o das chuvas e no aumento da seca, afectando a oferta de energia el�ctrica, o que provoca racionamentos constantes, que afeta a produ��o econ�mica e a qualidade de vida dos equatorianos. Diante desta situa��o, foram analisadas as alternativas de gen�tica el�trica sustent�vel, para as quais foi determinada. A oferta e a procura de eletricidade para 2018-2023 e as condi��es de vento, radia��o e precipita��o para a produ��o de energia e�lica, solar e hidroel�trica. Os resultados mostram que sentindo o aumento da seca, a energia hidrel�trica n�o � vi�vel, portanto as condi��es tropicais que geram altas velocidades de vento e radia��o devem ser aproveitadas para incentivar o aumento da produ��o de energia solar e e�lica com o desafio de que os custos devem ser reduzida, sua capacidade de gera��o e cobertura devem ser aumentadas para modificar seu uso e aumentar o fornecimento de eletricidade equatoriano, a fim de melhorar o desenvolvimento econ�mico do pa�s e reduzir o d�ficit atual com fontes de gera��o de eletricidade n�o poluentes que reduzam o risco de aquecimento global . e as mudan�as clim�ticas s�o de baixo custo e atingem todas as regi�es geogr�ficas do Equador, que devido �s condi��es geogr�ficas, como os Andes equatorianos, ou ao afastamento, como a regi�o insular, n�o t�m acesso ao servi�o el�trico convencional.

Palavras-chave: eletricidade; d�ficit; gera��o; d�ficit; oferecer; sustentabilidade.

 

Introducci�n

El desarrollo industrial y tecnol�gico es necesario para impulsar el crecimiento de los pueblos, sin embargo, este requiere de contar con suficiente oferta de energ�a el�ctrica para impulsar el mismo, la cual se ha basado en la energ�a f�sil, lo que aumenta las emisiones de CO₂, conllevando al calentamiento global y trayendo como consecuencia aumento de las frecuencias de eventos extremos como inundaciones y sequias ( Aguilar et al., 2020; Rodas et al., 2023)

Las consecuencias del cambio clim�tico han sido evidentes en Ecuador, debido a como se mencion� en el p�rrafo anterior que han aumentado las sequ�as como consecuencias de la disminuci�n de precipitaciones, incrementado la frecuencia de eventos extremos como inundaciones con consecuencias ambientales, econ�micas y hasta la vida de las personas, afectando principalmente la producci�n agricola ( Logro�o y Barriga, 2020) y la generaci�n de energ�a hidroel�ctrica.

Es por ello que el desaf�o se centra en buscar alternativas sustentables basados en el uso de la energ�a hidroel�ctrica, aprovechando que Ecuador por ubicarse dentro de cuenca amaz�nica posee una importante reserva de agua, pero debido a la sequ�a la capacidad de los embalses ha mermado afectado el suministro el�ctrico y llevando a racionamiento, dado que de acuerdo a Naranjo (2022), a hidroelectricidad es la mayor fuente renovable globalmente utilizada, para el 2020 �sta constituye el 77% de la matriz energ�tica renovable existente en Ecuador.

Otras fuentes que han sido probadas con �xito son la energ�a solar y la e�lica, cuyo potencial en Ecuador es importante considerando los altos valores de radiaci�n y velocidades del viento por estar en una zona tropical, en este sentido Yajamin et al., (2023), se�alan que el pa�s tiene un alto potencial de energ�a solar debido a su ubicaci�n en la zona intertropical, con una capacidad fotovoltaica estimada de m�s de 15 GW, mientras que Armijo et al., (2023) se�alan que� a pesar de que la producci�n e�lica est� rezagada Ecuador el Pa�s ha incrementado su capacidad de generaci�n el�ctrica de las centrales e�licas existentes de 2,40 MW del 2007 a 21,15 MW en el 2021,

Los beneficios de nuevas fuentes de energ�a adem�s de aumentar la oferta es reducir el impacto ambiental y ofrecer energ�a limpia llegando a zona de dif�cil acceso que carecen del servicio el�ctrico, pero que tienen el potencial para lograr un desarrollo econ�mico sostenible basado en la producci�n agricola y tur�stico ( Flores y Velez, 2022; Esmeraldas et al., 2024), siendo el principal desaf�o a mediano y largo plazo es reducir los costos para masificar este tipo de energ�a, dado que los primeros beneficiarios ser�n los habitantes de las regiones rurales que presentan elevados niveles de pobreza

Considerando la problem�tica planteada el objetivo de esta investigaci�n es analizar los beneficios y las limitaciones de los sistemas de energ�a el�ctrica que pueden ser implementados en Ecuador tomando como premisas que satisfagan la demanda, sean de bajo costo y minimicen el impacto ambiental, especialmente los asociados al calentamiento global y el cambio clim�tico

 

Materiales y m�todos

El enfoque de la presente investigaci�n es de tipo cuantitativos basados Se hizo un an�lisis comparativo entre los sistemas de generaci�n el�ctrico alternativos como hidroel�ctrico, e�lica, solar y basado en biog�s. El an�lisis se apoy� en indicadores de producci�n y consumo el�ctrico, asi como datos ambientales de riesgos de sequ�a, radiaci�n solar y velocidad del viento tomando datos de fuentes como, INEC, Ministerio de energ�a y minas, Ministerio del Ambiente, Agua y Transici�n Ecol�gica Corporaci�n el�ctrica del Ecuador (CELEP) y centro nacional de control de energ�a (CENACE) los cuales se detallan a continuaci�n

 

An�lisis de la demanda y oferta el�ctrica en Ecuador periodo 2018-2022

La metodolog�a de b�squeda fue mediante consulta de datos al INEC Ministerio de energ�a y minas, Ministerio del Ambiente, Agua y Transici�n Ecol�gica Corporaci�n el�ctrica del Ecuador (CELEP) y centro nacional de control de energ�a (CENACE) de 2016 a 2023 donde se analizaron los de producci�n y consumo el�ctrico, asi como datos ambientales de riesgos de sequ�a, radiaci�n solar y velocidad del viento los cuales se define a continuaci�n

Generaci�n el�ctrica: cantidad de electricidad producida anualmente, expresada en GWh.

Consumo el�ctrico: cantidad de electricidad consumida anualmente por clientes residenciales y comerciales, expresada en GWh.

Energ�a hidroel�ctrica: cantidad de electricidad producida anualmente a partir del agua. expresada en GWh.

Energ�a fotovoltaica: cantidad de electricidad producida anualmente a partir de energ�a solar. expresada en GWh.

Energ�a e�lica: cantidad de electricidad producida anualmente a partir del viento. expresada en GWh.

Cobertura el�ctrica: indica las zonas del pa�s que son atendidas en los diferentes niveles por el servicio el�ctrico expresado en porcentaje (%)

 

 

An�lisis de las condiciones ambientales en Ecuador periodo 2016-2024

�mbito y periodo de la investigaci�n

Para la investigaci�n se tom� eje centro el sistema el�ctrico ecuatoriano, para la comparaci�n de las variables a evaluar tomando datos nacionales de las cuatro regiones del pa�s Sierra, costa, Amazonia e Insular, para el periodo comprendido entre 2016 y 2023 para todas las fuentes de generaci�n el�ctrica.

 

Criterio de inclusi�n y exclusi�n

Se incluyeron datos de indicadores educativos de todas las regiones geogr�ficas con acceso al sistema el�ctrico, tanto clientes residenciales como comerciales, considerando tanto las fuentes de generaci�n no renovable como aquellas de tipo renovable como la hidroel�ctrica, e�lica, solar y otras, fueron excluidos para el an�lisis de datos la informaci�n de a�os previos al 2016 y generados despu�s de diciembre de 2023.

 

Variables evaluadas y fuentes de informaci�n

Se consideraron variables referentes a la generaci�n de electricidad en Ecuador entre 2016 y 2023 y la fuente usada para su producci�n, a partir de datos obtenidos de INEC, Ministerio de energ�a y minas, Ministerio del Ambiente, Agua y Transici�n Ecol�gica Corporaci�n el�ctrica del Ecuador (CELEP) y centro nacional de control de energ�a (CENACE)

 

Valores de comparaci�n

Se compararon variables de producci�n y consumo el�ctrico, asi como datos ambientales de riesgos de sequ�a, radiaci�n solar y velocidad del viento asociados al potencial, para la producci�n de no renovable como aquellas de tipo renovable como la hidroel�ctrica, e�lica, solar y otras, asi como los indicadores de generaci�n de electricidad analizados en t�rminos de los cambios interanuales y tipo fuente de generaci�n

 

Tipo de salida

Se obtuvieron resultados a trav�s del an�lisis de la producci�n y consumo el�ctrico. Se realizaron gr�ficos en el programa Excel donde se comparan variables referentes a cantidad de electricidad producida anualmente, cantidad de electricidad consumida anualmente por clientes residenciales y comerciales; cantidad de electricidad producida anualmente a partir del agua; cantidad de electricidad producida anualmente a partir de energ�a solar; cantidad de electricidad producida anualmente a partir del viento y cobertura del servicio el�ctrico en zonas urbanas y rurales del Ecuador.

 

An�lisis de los datos

Se emple� la estad�stica descriptiva basada en los valore promedios para establecer si existieron variaciones en la generaci�n y consumo el�ctrico, asi como en producci�n a partir de fuentes de tipo renovable como la hidroel�ctrica, e�lica, solar y otras, asi como los indicadores de generaci�n de electricidad analizados en t�rminos de los cambios interanuales y tipo fuente de generaci�n

 

Resultados

Los resultados de la figura 1 muestran que tanto la demanda como la generaci�n el�ctrica han aumentado progresivamente en Ecuador producto del crecimiento demogr�fico y el desarrollo econ�mico con un consumo que paso de menos de 20000 GWh en 2016 a m�s de 25000 GWH en 2023 y con una generaci�n de electricidad que a partir de 2019 supera los 30000 GWh

 

Figura 1. Consumo y generaci�n el�ctrica en Ecuador entre 2016-2023.

 

 

El sistema el�ctrico ecuatoriano posee la bondad que alcanza una cobertura superior al 97% (Figura 2) sin embargo ese 3% que no tiene acceso al sistema el�ctrico formal est� ubicado en zonas rurales de dif�cil acceso, pero con potencial para la producci�n agricola y tur�stica, pero que adem�s tienen el potencial para producir electricidad a partir de fuentes renovables.

Figura 2. Cobertura de la generaci�n el�ctrica en Ecuador entre 2016-2023.

 

Aunque la generaci�n el�ctrica est� en crecimiento se reportan en el pa�s fallas en el suministro como consecuencias de la distribuci�n y con otro problema que la mayor parte es dependiente deber�a f�sil, que produce 25000 de los 30000 GWh que requiere el sistema el�ctrico ecuatoriano (83 %), mientras que en la tabla 1, se observa que 17 % aproximadamente es producido por energ�a hidr�ulica, biomasa, solar, e�lica y a partir de biog�s.

 

Tabla 1. Generaci�n de electricidad en Ecuador (GWh) a partir de fuentes renovables

 

Como se observ� en la tabla 1 la mayor�a de la generaci�n el�ctrica sustentable depende de la energ�a el�ctrica, la cual junto a la e�lica son las �nicas que han mantenido un aumento progresivo, observando en la tabla 2, que, para el caso de la energ�a hidroel�ctrica, el pico m�ximo se alcanz� en 2023 con 5193 GWh, mientras en ese mismo a�o para la energ�a e�lica se logr� una generaci�n de 71,13 GWh.

 

Tabla 2. Generaci�n de electricidad en Ecuador (GWh) a partir de fuentes renovables entre 2016 y 2023.

 

En el caso de la energ�a hidroel�ctrica las fallas se deben al aumento de los riesgos de sequ�a como consecuencias del cambio clim�tico y que afectan con ello la capacidad de producci�n, que causa d�ficit para satisfacer la demanda residencial e industrial, lo que lleva al comportamiento mostrado en la figura 3, donde se evidiencia una brecha entre la generaci�n total y la obtenida de fuentes renovables.

 

Figura 3. Comparaci�n de la generaci�n de electricidad en Ecuador (GWh) a partir de fuentes renovables y no renovables entre 2016 y 2023.

 

A pesar de que la generaci�n el�ctrica de tipo e�lica y solar representa el mejor porcentaje de la generaci�n total, el potencial de su producci�n es alta debido a que Ecuador cuenta con zonas con velocidades del viento que favorecen la producci�n e�lica. Las estimaciones del potencial e�lico del pa�s contempladas en el Atlas E�lico del Ecuador, producto del trabajo realizado por el Ministerio de Electricidad y Energ�a Renovable, indican que el potencial disponible bruto total es de aproximadamente 1.670MW con un potencial factible a corto plazo de 884MW, considerando zonas con velocidades de viento con promedio de 7 m/s, que generar�an una energ�a media de 2.869 GWh y de 1.518GWh de media anual respectivamente para los casos del potencial bruto y factible, cuyos datos se observan en la figura 4

 

Figura 4. Mapa de producci�n e�lica del Ecuador

 

Con respecto a la generaci�n solar en la figura 5, se observa que el mapa de radiaci�n en ecuador presenta valores altos de la misma en todo el pa�s, con pocas variaciones entre sitio y �poca del a�o, lo que constituye nunca fuente de producci�n segura durante todo el a�o, lo que hace que el promedio anual de radiaci�n solar sea elevado, con valores entre los 4-6 Kwh/m² lo que implica disponer de una capacidad para el desarrollo de proyectos fotovoltaicos de alrededor de 9MWp. En este orden de ideas, el Atlas Solar del Ecuador con fines de generaci�n el�ctrica, indica que la insolaci�n directa promedio del Ecuador continental es de 2,54 Wh/m²/d�a, con insolaci�n difusa de 2,03 Wh/m²/d�a y con un promedio de insolaci�n global de 4,575 Wh/m²/d�a

 

Figura 5. Irradiaci�n Solar Global del Ecuador de acuerdo al atlas Solar del Ecuador para la generaci�n el�ctrica

 

Discusi�n

Los resultados basados en datos p�blicos INEC, Ministerio de energ�a y minas, Ministerio del Ambiente, Agua y Transici�n Ecol�gica Corporaci�n el�ctrica del Ecuador (CELEP) y centro nacional de control de energ�a (CENACE) revelan en primer lugar que la demanda de energ�a el�ctrica en Ecuador ha aumentado en los �ltimos a�os como consecuencias del crecimiento demogr�fico y una mayor actividad econ�mica, lo que conlleva a que se debe incrementar la generaci�n que el caso ecuatoriano es dependiente en gran parte de la oferta de energ�a hidroel�ctrica que cuenta con 71 plantas existentes�������� (Guarderas y V�squez, 2022; Hern�ndez, 2022).

Parte de esa demanda el�ctrica es satisfecha por plantas termoel�ctrica, las cuales son insuficientes adem�s de ser una fuente de emisi�n de CO₂ que agrava los problemas de calentamiento global y cambio clim�tico, aunque la generaci�n se ha incrementado en los �ltimos a�os, pero existen dos problemas, que son las p�rdidas que ocurren el sistema de distribuci�n el�ctrica y la disminuci�n de parte de generaci�n hidroel�ctrica como consecuencias de las sequias, como ocurre en otros pa�ses ( Navas et al., 2020; Bacca y Toro, 2021)

Como se mencion� anteriormente, que parte de la oferta el�ctrica ha sido sustituida por centrales hidroel�ctrica la cual es sustentable y aprovecha el recurso h�drico, local el cambio clim�tico que reduce las precipitaciones y aumenta las sequ�as ha afectado la capacidad de los embalses y la oferta el�ctrica trayendo como consecuencias racionamiento el�ctricos, que afectan la calidad de vida de los ecuatorianos y la capacidad productivo de la industria nacional, similar a lo que ha ocurrido en pa�ses vecinos (Mart�nez et al., 2020; Contreras y Frere, 2022)

Dado esta situaci�n se deben buscar alternativas sustentables, afortunadamente los datos clim�ticos revelan que los datos de radiaci�n y velocidad del viento hacen posible el uso masivo de otras fuentes de energ�a, tal como se observa en el atlas de energ�a solar y e�lica (Guerra et al., 2022), sin embargo, en el Ecuador los esfuerzos han sido puntuales, existiendo 34 plantas de energ�a solar y 3 de energ�a e�lica, que se concentran principalmente en las islas gal�pagos ( Burbano y Narv�ez, 2021)

A pesar de la necesidad de generar nuevas fuentes de energ�a y que se cuenta con las condiciones clim�ticas id�neas ( Pizarro et al., 2024) los altos costos de estas han impedido su masificaci�n, la cual se ha centrado en esfuerzo aislado para impulsar la energ�a e�lica y solar de manera experimental o en zonas rurales que por sus condiciones de relieve y de clima no tienen acceso al sistema el�ctrico convencional, pero que a largo plazo es una alternativa que pudiese solucionar los problemas de contaminaci�n y racionamiento el�ctrico ( Alc�var y Guerrero, 2023).

Basado en los resultados obtenidos y en funci�n de las potencialidades clim�ticas del pa�s, los problemas a solucionar y las limitaciones presentadas, los retos y el desaf�o futuro est�n en aumentar la oferta el�ctrica ecuatoriana de manera de potenciar el desarrollo econ�mico del pa�s y reducir el d�ficit actual con fuentes de generaci�n el�ctrica no contaminantes qu� reduzca el riesgo de calentamiento global y cambio clim�tico sea de bajo costo y llegue a todas las regiones geogr�ficas del Ecuador.

 

Conclusiones

La demanda de energ�a el�ctrica en Ecuador ha aumentado producto del crecimiento econ�mico y demogr�fico, siendo la capacidad actual insuficiente debido a las sequ�as que limitan la producci�n hidroel�ctrica, la cual es la principal fuente de energ�a renovable con que cuenta el pa�s, lo que trae consecuencias sobre la calidad de vida d ela poblaci�n y afecta la competitividad de la econom�a ecuatoriana, problema que se ha acrecentado en los �ltimos a�os.

La producci�n de electricidad basada en energ�a f�sil es inviable debido al impacto ambiental negativo, dado que aumenta las emisiones de CO₂ y los riesgos de cambio clim�tico como consecuencias del calentamiento global, lo que se ha observado en el Ecuador por una marcada disminuci�n de las precipitaciones y un incremento en la ocurrencia de eventos adversos como las inundaciones y sequ�as extremas estas �ltimas que afectan la red de generaci�n hidroel�ctrica del pa�s.

La energ�a e�lica y solar son una alternativa sostenible basada en las condiciones clim�ticas del ecuador al ser un pa�s tropical y tener el potencial para producir electricidad basado en altos valores de radiaci�n y velocidad del viento, siendo el reto a superar aumentar la generaci�n y reducir los costos para sustituir las fuentes tradicionales de generaci�n el�ctrica, lo cual adem�s de garantizar el suministro disminuye los problemas de contaminaci�n.

 

Referencias

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� 2024 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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