04 - Analisis de Inversion Pequeñas Centrales Hidroelectricas

7/31/2019 04 - Analisis de Inversion Pequeas Centrales Hidroelectricas

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IAHR AIPHXXI CONGRESO LATINOAMERICANO DE HIDRULICA

SA PEDRO, ESTADO DE SA PABLO, BRASIL, OCTUBRE 2004

ANLISIS DE INVERSIN EN PEQUEAS CENTRALESHIDROELCTRICAS

Martha M. Gil, Ricardo Smith y William AngelEscuela de Geociencias y Medio Ambiente, Facultad de Minas

Universidad Nacional de Colombia, Apartado Areo 1027, Medelln, [email protected], [email protected]

RESUMEN: Se disea una herramienta de apoyo en la toma de decisiones de inversin en PCH, considerando elambiente de competencia del mercado elctrico colombiano, la regulacin del sector y el riesgo e incertidumbreasociados, entre otros. La herramienta permite optimizar los principales parmetros de diseo de la PCH y evaluar surentabilidad y viabilidad, mediante un estimativo de sus costos y beneficios. Los costos son estimados a partir deprediseos y especificaciones de las obras civiles y equipos. As mismo los beneficios se estiman considerando laproduccin energtica mediante la simulacin de la operacin aislada ante diferentes escenarios hidrolgicos y elmodelamiento del comportamiento del mercado elctrico colombiano, simulando diferentes escenarios de expansin,hidrologa, y demanda.

ABSTRACT: This work presents a methodology of evaluation and optimization of Small Hydroelectric Plants (SHP)in Colombia. A decision support system was developed for investment decisions related to SHP. The developed system

includes, among others, considerations of the Colombian electric market structure, the existing regulations and theassociated risks and uncertainties, between others. The proposed tool allows the optimization of the main designparameters of the SHP and to evaluate the profitability and the investment possibility in SHP. The costs are estimatedfrom preliminary designs of civil works and equipments specifications. Likewise, the benefits are estimated definingthe energy production as a result of the isolated operation of the project being analyzed under different hydrologicconditions, and by modeling the behavior of the Colombian electric market, under different expansion, hydrology, anddemand conditions. Some conclusions and recommendations are finally presented.

Palabras claves: Toma de decisiones, inversin en PCH, riesgo e incertidumbre, optimizacin

Planificacin de los Recursos HdricosMonferrer

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1 INTRODUCCIN

La toma de decisiones de inversin en proyectos de generacin en el sector elctrico colombiano es cada vezms compleja. Los cambios han sido profundos, creando condiciones completamente novedosas para elsector, y un ambiente de gran incertidumbre en los procesos de toma de decisiones de inversin. Tanto losgeneradores establecidos, como los nuevos inversionistas que deseen incursionar en el Sector ElctricoColombiano SEC- deben sustentar sus decisiones en anlisis del mercado elctrico, mediante la formulacinde modelos de simulacin que contemplen, entre otros, diferentes criterios de expansin, y escenarios decrecimiento de la demanda y disponibilidad hidrolgica. Se requiere entonces herramientas que permitan alos inversionistas en el SEC analizar cuidadosamente sus posibilidades de inversin en un ambiente decompetencia bajo condiciones de incertidumbre.

Es por esta razn que en este trabajo se busca proponer una metodologa de evaluacin y optimizacin deproyectos de generacin elctrica, a travs del diseo de una herramienta de apoyo en la toma de decisionesde inversin en Pequeas Centrales Hidroelctricas (PCH), que considere el ambiente de competencia delmercado elctrico colombiano, la regulacin del sector y el mercado de capitales, entre otros.

2 MODELO DE ANLISIS DE INVERSIN

La herramienta propuesta en este trabajo evala la viabilidad y rentabilidad de PCHs en el sector elctricocolombiano a partir de la estimacin de los costos asociados a obras civiles y equipos bsicos de generaciny de los beneficios asociados a las ventas de la energa generada por el proyecto.

En la Figura 1 se presenta un esquema que ilustra la dinmica de la evaluacin de la inversin de PCHs, endonde el objetivo final de la evaluacin es determinar indicadores financieros que permitan comparar ycalificar la inversin; stos indicadores se obtienen a partir de los estados financieros del proyecto, los cualesson construidos en el modelo tanto para el perodo pre-operativo o de construccin como para el perodooperativo; stos indicadores se estiman a partir de los beneficios y costos del proyecto analizado.

3 COSTOS DEL PROYECTO

Los costos del proyecto pueden clasificarse en costos de inversin, operacin y de ley, los cuales dependende la legislacin y regulacin del sector vigentes en Colombia. A continuacin se hace una descripcin destos costos:

3.1 Costos de inversin:

Corresponden a los costos en los que se incurre en construccin de las obras civiles, la adquisicin einstalacin de equipos, la adquisicin de predios y la ejecucin de estudios y diseos tcnicos, econmicos yambientales.

stos costos se evalan a partir de un mdulo que, de acuerdo a las caractersticas particulares del proyectoanalizado y teniendo en cuenta adems la incertidumbre en algunas variables asociadas con el calculo dedichos costos, como son: la geologa, la hidrologa y los precios unitarios entre otros, estima cantidades deobra a partir de prediseos bsicos, que junto con informacin de precios unitarios permiten obtener el

presupuesto tanto de obras civiles como de equipos del proyecto a evaluar. Los prediseos de obras civiles yla definicin de las caractersticas principales de los equipos elctricos y mecnicos de generacin, control oauxiliares se obtienen mediante la incorporacin al programa de una base de conocimiento y experiencia dediversos especialistas en las diferentes disciplinas que demanda el diseo de este tipo de proyectos.



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CARACTERSTICAS DEL PROYECTO

MARCO REGULATORIO EIMPOSITIVO

PRECIOSUNITARIOS

PREDISEOS YESPECIFICACIONES

COSTOS DEINVERSIN

COSTOS DELEY BENEFICIOS

PRODUCCINENERGTICA

ESTRATEGIASCOMERCIALES

PRECIOS DEENERGA

MERCADOELCTRICO

COLOMBIANO

ESTADOS FINANCIEROS

INDICADORES FINANCIEROS Y DE RIESGO E INCERTIDUMBRE

-Flujo de fondos-PYG

-Plan de Financiacin-Depreciacin

TIR, VPN, Recuperacin inversin, B/C, Costo Unitario la energa,Vulnerabilidad, Robustez, Distancia al peor valor.

Geologa, Topografa, Salto, Caudales, Lineamientos, etc

CARGO PORCAPACIDAD

COSTOS DEOPERACIN

Figura 1. Modelo de anlisis de inversin

3.2 Costos de operacin:

Los costos de operacin corresponden a los costos en los que incurre el proyecto en su vida operativa, estoscostos son los costos de administracin, operacin y mantenimiento (AOM), los cuales se obtienen a partirde informacin de PCHs existentes, a partir de los cuales se establecieron los valores de AOM consideradosen ste modelo.

3.3 Costos de Ley

Los costos de ley pueden clasificarse en costos durante la inversin y costos durante la operacin; losprimeros son los que se incurren en el perodo pre-operativo y los cuales se pagan una sola vez y lossegundos son los que se pagan a lo largo de la vida operativa del proyecto. En Colombia son considerados:Costos de ley durante la inversin: Costo de ley 56 de 1981 (la componente de inversin comprende: -

Fondos especiales municipales.- Impuesto predial, 3/1000 de todos los pagos que realice el proyecto)

Costos durante la operacin: Costo de ley 56 de 1981: la componente de operacin comprende (Impuestopredial, - Impuesto de Industria y comercio), Costos por ley 99 de 1993: (Creacin del Ministerio del MedioAmbiente), - Artculo 45.- Transferencia del Sector Elctrico (Transferencias al sector elctrico), Ley 143 de1994 (Ley elctrica), Impuesto de renta, Costos de CND, ASIC, CREG y otros, Primas por seguros , Timbre,3 X 1000 a todos los costos durante la operacin del proyecto, FAZNI. Impuesto creado por la resolucinCREG 039-2001.

4 BENEFICIOS DEL PROYECTO

Los beneficios del proyecto son debidos a sus ventas de energa, las cuales pueden ser realizadas a precios debolsa o a travs de contratos, el estimativo de stas se obtiene a partir de su produccin energtica, de susestrategias de comercializacin y de los precios del mercado de energa tanto en bolsa o spot, como en



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contratos de mediano y largo plazo. Igualmente dependiendo de la estrategia de comercializacin yoperacin la planta puede recibir remuneracin por capacidad disponible. A continuacin se describe comose plantean los anteriores elementos dentro del modelo propuesto para el clculo de los beneficios.

4.1 Produccin Energtica del proyecto:

En el modelo que se presenta se propone un modulo que permite estimar la produccin energtica asociada alproyecto a analizar, a partir de sus caractersticas particulares como son: salto, caudal de diseo, afluenciasdiarias, eficiencia de los equipos y prdidas de carga en las conducciones, empleando tcnicas de simulacinque estiman la energa media esperada del aprovechamiento, diferenciada en energa firme y secundaria.

4.2 Estrategias de comercializacin:

Corresponden a las polticas de ventas de energa que asuman los operarios de la central, dependen de lasleyes vigentes en Colombia, de la capacidad de la central, de la posibilidad o no de que la planta seadespachada centralmente, de la participacin en el cargo por capacidad y de las perspectivas que se tengan decomercializar energa en contratos y en bolsa. El modelo contempla la reglamentacin vigente para laoperacin de stas PCH en Colombia, y permite el anlisis de diversas estrategias de comercializacin con el

fin de realizar sensibilidades y encontrar la forma de operacin que optimice la rentabilidad del proyecto.4.3 Precios del Mercado de Energa:

El modelo incluye un mdulo de simulacin de la evolucin del mercado elctrico colombiano que permiteobtener escenarios de precios de bolsa (1) y prev cual sera el momento propicio para realizar la inversin yentrar a operar la central; lo anterior a partir de la simulacin de escenarios de demanda, hidrologa yexpansin en capacidad del sector.

Las tarifas de la energa para los contratos de mediano y largo plazo se obtienen a partir de las proyeccionesde las tarifas del mercado spot simuladas en el modulo de evolucin del mercado o de manera exgena segndecida el analista.

4.4 Marco regulatorio aplicado a las PCHs.

Se involucran en el modelo las principales resoluciones que afectan la evaluacin de PCH en Colombia:Resoluciones 086 de 1996, 24 de 1995, CREG-055-1994, CREG 116 de 1996.

5 EVALUACIN FINANCIERA

La evaluacin financiera de las PCHs se realiza a partir de un mdulo que permite simular los estadosfinancieros del proyecto, asociados a escenarios definidos por las dems componentes del modelo durante elhorizonte de anlisis; stos estados financieros permitirn estimar los indicadores de rentabilidad y solvencia

para el proyecto y para el inversionista antes y despus de impuestos (Valor Presente Neto, Tasa Interna deRetorno, Perodo de Recuperacin de la Inversin, Relacin Beneficio / Costo y Costo Unitario degeneracin de la energa). Igualmente ste mdulo establece las interacciones entre las diferentes variablesdel modelo y determina como reacciona la rentabilidad del proyecto ante los posibles cambios consideradosen uno u otro parmetro.

Los indicadores financieros obtenidos en ste mdulo para un escenario dado se estiman a partir de losingresos y egresos del proyecto, mediante el flujo de caja, tanto para el proyecto como para el inversionista,antes y despus de impuestos, y de otros estados financieros como son el plan de financiacin, estado de

prdidas y ganancias (P&G) y depreciaciones bajo el marco regulatorio e impositivo vigente en Colombia.Igualmente se realizan anlisis de riego e incertidumbre a la inversin a partir de la simulacin de escenarios

que permitir tener una idea de la bondad de la misma.



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El modelo permite realizar anlisis de riesgo e incertidumbre para una PCH con caractersticas establecidas, apartir de la simulacin de hasta 100 escenarios de sus indicadores financieros bajo diferentes tarifas deenerga, con lo que se estiman estadsticos como el mximo, el mnimo y el promedio de los indicadoresfinancieros obtenidos en las simulaciones realizadas, algunos percentiles y la varianza de stos; adems de lagrfica de distribucin de probabilidades acumuladas.

Los indicadores bajo riesgo e incertidumbre utilizados en el modelo son los de Vulnerabilidad, Robustez ydistancia al peor valor.

6 INTERFASES Y RESULTADOS QUE ARROJA EL MODELO

En la Figura 2 se presenta la interfase de presentacin del modelo, en donde se ilustran las opciones que tieneel modelo para realizar la evaluacin de la inversin en PCHs.

Figura 2. Intefase de presentacin del modelo

En la Figura 3 se presenta la interfase de entrada de informacin que permite suministrar al modelo demanera organizada la informacin que ste necesita para estimar los resultados ofrecidos. En la Figura 4 se

presenta la interfase que permite al usuario acceder a los diferentes resultados que arroja el modelo.

Los siguientes son los resultados que presenta el modelo:

Produccin energtica: corresponde a las energas que se esperan obtener por el proyecto analizado, las

cuales son presentadas tanto de forma diaria como resumidas a nivel mensual y discretizadas en energamedia, firme, asociada a la confiabilidad definida por el usuario y secundaria para cada una de lascondiciones hidrolgicas definidas por el modelo.

A cerca del modelo de evolucin de precios, se obtiene como resultado un escenario de evolucin deprecios de la energa el cual est asociado a escenarios hidrolgico macroclimtico, de demanda y deexpansin.

A cerca de los costos de inversin del proyecto, el modelo presenta los resultados que permiten obtener elpresupuesto de inversin de la PCH analizada. A partir de un escenario geolgico considerado,estimativo de prdidas en las conducciones, cantidades de obra y presupuesto de inversin, tanto demanera tabular como de manera grfica.



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Figura 3. Interfase de entrada de Informacin al modelo

Figura 4. Interfase de resultados del modelo

A cerca de la evaluacin financiera del proyecto, el modelo arroja resultados correspondientes a estados eindicadores financieros que permitirn su comparacin con otro tipo de inversiones y con otros proyectoy/o alternativas.

Anlisis de riesgo e incertidumbre: El modelo realiza stos anlisis considerando hasta 100 simulacionesbajo diferentes escenarios hidrolgicos y de precios de bolsa y con las cuales se obtienen indicadoresfinancieros tanto del proyecto como del inversionista antes y despus de impuestos. En la Tabla 1 y enlas Figura 5 y 6 se presentan los resultados de estos anlisis, para una PCH analizada en el modelo

propuesto.



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Tabla 1. Parmetros estadsticos de las 50 simulaciones para

el inversionista despus de impuestos

ESTADSTICAS VPN CUE TIR B/C REC

Mximo 8.503 49 27% 0.78 26

Mnimo (5.530) 42 2% 0.50 3Promedio 1.593 45 13% 0.65 8

Percentil (95%) 6.836 48 23% 0.76 20

Percentil (5%) (3.585) 43 4% 0.54 4

Figura 5. Histograma de Frecuencias y curva de distribucin deprobabilidad acumulada de los indicadores financieros de las 50 simulaciones

TIR

0

1

2

3

4

5

6

7

2%

5%

7%

10%

13%

15%

18%

21%

23%

26%

Frecue

ncia

0

0.1

0.2

0.3

0.40.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Probab

ilidad

Figura 6. Histograma de Frecuencias y curva de distribucin de probabilidad

acumulada de los indicadores financieros de las 50 simulaciones



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7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

7.1 Conclusiones:

Con respecto a la tecnologa

Es evidente el enorme potencial energtico que posee Colombia y el cual esta conformado por PequeosAprovechamientos Hidroelctricos. Tal potencial ofrece alternativas de generacin de energa sostenibles yeconmicamente atractivas en prcticamente todo el territorio, especialmente en la regin andina. Dentro delas innumerables ventajas que ofrecen las PCHs para la atencin de la demanda elctrica local se podranresaltar:

Solucin energtica para zonas no interconectadas del pas, e incluso para atender total o parcialmente lademanda de muchos municipios menores dentro de la zona interconectada.

La generacin distribuida que se puede obtener con la implementacin de PCHs, incide favorablementeen la expansin del sistema de transmisin nacional e incrementa considerablemente la confiabilidad delservicio en regiones constantemente afectadas por los atentados terroristas al sistema de transmisin

Las PCHs constituyen alternativas financieramente atractivas que permiten la participacin deinversionistas privados o entidades pblicas locales en la expansin del sector. Requieren de tiempos de construccin mucho menores, incluso comparables con alternativas de

generacin trmica, facilitando la incursin de agentes privados en el servicio de generacin elctrica. Adicionalmente, las PCHs representan una fuente de energa renovable, limpia y sostenible. Esta

caracterstica incluso puede significar ingresos para el proyecto a travs de la negociacin de losCertificados de Reduccin de Emisiones de CO2 contemplados en el Protocolo de Kyoto o acceder afondos de financiacin a travs de los Mecanismo de Desarrollo Limpio.

La alternativa de generacin resulta bastante competitiva en la atencin de la demanda en los sectoresindustrial y minero e incluso para el suministro de electricidad a poblaciones y municipios.

Con respecto a la herramienta propuesta:

En la formulacin de alternativas de desarrollo, el modelo asiste al usuario en el dimensionamiento,prediseo y evaluacin de costos de varias opciones para cada una de las obras y equipos que conformanuna PCH. Esta asistencia se realiza mediante la recomendacin de criterios y valores de diseo obtenidosde una extensa experiencia en estas actividades. As mismo el modelo proporciona al usuario lasuficiente flexibilidad para considerar diversos tipos de obras, tratamientos constructivos de soporte yrevestimiento y configuraciones de equipos elctricos y mecnicos de generacin, control, regulacin ytransmisin.

De otro lado, el modelo ofrece un completo anlisis de la produccin energtica de las alternativasevaluadas mediante la utilizacin de tcnicas de simulacin de la operacin de la central con base encaudales promedios diarios de la corriente aprovechada. La evaluacin energtica realizada en el modelo

contempla la discriminacin de la produccin de la central a nivel mensual para las diferentes condicioneshidrolgicas. As mismo se incluye el concepto de confiabilidad en la produccin energtica mediante ladiscriminacin entre energa firme y secundaria para cada mes y condicin hidrolgica

El modelo desarrollado e implementado en la herramienta de anlisis se adapta a las condiciones delmercado elctrico nacional mediante la simulacin del mismo bajo diferentes condiciones hidrolgicas(Perodos bajo la influencia del fenmeno de El Nio, La Nia o en ausencia de estos); para tresescenarios de evolucin de la demanda y a partir de la simulacin de la expansin del sector elctrico conla utilizacin de tres criterios de toma de decisiones para la entrada de un nuevo proyecto al sistema.Bajo las anteriores consideraciones el modelo ofrece al usuario mltiples escenarios de precios de bolsa

para la valoracin de los ingresos por ventas de energa y el clculo de los principales indicadoresfinancieros de la inversin.

Con base en la informacin de costos de las diferentes obras y equipos y los beneficios asociados a la

venta de energa para las condiciones del mercado, el modelo permite la optimizacin econmica delesquema de aprovechamiento y del dimensionamiento de las principales obras y equipos, mediante



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algoritmos de programacin no lineal, a partir de la maximizacin de los indicadores financieros yconsiderando las diferentes restricciones estructurales y tcnicas.

Por ltimo, el modelo contiene una aplicacin para la elaboracin completa de los estados financieros dela inversin y el clculo de los principales indicadores financieros para apoyar la toma de decisiones. Aligual que en otras aplicaciones el modelo ofrece la suficiente flexibilidad para que el usuario establezcalas diferentes condiciones de los crditos (plazo, intereses, porcentaje a financiar, perodos de gracia,entre otros). As mismo y al igual que en la simulacin del mercado elctrico el modelo contiene lareglamentacin vigente sobre operacin, cargos y marco tributario.

7.2 Recomendaciones:

La evaluacin de PCH involucra muchos aspectos a considerar con el fin de mejorar el proceso de toma dedecisiones. En este trabajo se trato de involucrar la mayor cantidad de dichos aspectos, sin embargo

persisten varias necesidades que no fueron cubiertas en esta propuesta:

A partir del uso continuo de la herramienta desarrollada en ste trabajo debern aparecer diversasmodificaciones para mejorar la formulacin del proyecto, el detalle en las especificaciones de las obras yequipos contemplados y la interaccin con el usuario.

Con algunas modificaciones se podra adaptar la herramienta para la evaluacin de alternativas derecuperacin o repotenciacin de PCH existentes en el medio y de sta forma contribuir con laadecuacin de dicho patrimonio.

El modelo contempla la venta de toda la produccin energtica de la central en el mercado elctrico.Mediante algunas modificaciones se podra considerar la operacin aislada de la central para la atencinde demandas locales por fuera del sistema interconectado. En ste caso sera necesario considerarexplcitamente la demanda a ser atendida por la central en el proceso de optimizacin de la misma. Asmismo se podra adaptar un modulo para la estimacin y proyeccin del comportamiento de la demandaatendida por la central.

Finalmente sera deseable extender las metodologas, criterios, procedimientos y algoritmos desarrolladosen sta herramienta para la evaluacin de otro tipo de tecnologas de generacin como podran serPequeas Centrales Carboelctricas, Turbogases, o en aprovechamiento de fuentes renovables no

convencionales de energa como la elica, la solar, el aprovechamiento de la Biomasa residual o cultivaday el potencial geotrmico.

8. REFERENCIAS

Smith R.A., Pineda L.S., Rave C.C., Gil M., Osorio S., Lpez B., Quiceno N., Dyner I., Quevedo D.,Madrigal R., Angel W. y Restrepo F., 2000. Plataforma en dinmica de sistemas para analizar

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