Metodología en la Propuesta de Escenarios...

Metodología en la Propuesta de Escenarios Energéticos Colombia 2050 - César Acevedo . Ing, Electricista, Ph.D (C), M.Sc., Esp. GRE – Ingeniería en Energía

Metodología en la Propuesta de Escenarios Energéticos

Colombia 2050


Semillero en Prospectiva Energética de Colombia

Metodología en la Propuesta de Escenarios Energéticos

Colombia 2050

César Yobany Acevedo ArenasProfesor Asociado Ingeniería en Energía - UNAB


Desarrollo

1• Fundamentos de la Prospectiva

2• El Modelo LEAP

3• Metodología del Semillero

4• Resultados - Grupo LEAP


1. Planeamiento Energético vs. Prospectiva Energética

El proceso de formulación de políticas energéticas se inicia a partir de la constatación de la existencia de divergencias entre lo que se tiene y lo que se desea tener.

¿qué puede ocurrir?

¿ qué puedo hacer?

¿a dónde quiero llegar?

¿qué voy a hacer?

¿Cómo voy a hacerlo?

¿qué puede ocurrir?

EscenarioTendencial

EscenarioApuesta


La Prospectiva es la base del Planeamiento Energético, pero no es lo mismo!

Planeamiento Energético: Proceso dinámico de fijación de objetivos y definición de trayectorias (estrategias o políticas) para alcanzarlos

Prospectiva: Proceso sistemático y participativo para recopilar conocimientos sobre el futuro y construir visiones (Escenarios) a mediano y largo plazo. ES UNA DE LAS HERRAMIENTAS DEL PLANEAMIENTO ENERGÉTICO



La Prospectiva es la base del Planeamiento Energético, pero no es lo mismo!

Planeamiento Energético: Proceso dinámico de fijación de objetivos y definición de trayectorias (estrategias o políticas) para alcanzarlos

Prospectiva: Proceso sistemático y participativo para recopilar conocimientos sobre el futuro y construir visiones (Escenarios) a mediano y largo plazo. ES UNA DE LAS HERRAMIENTAS DEL PLANEAMIENTO ENERGÉTICO

Un escenario energético es un modelo construido a partir de un conjunto de suposicionesque permite estimar de qué forma evolucionará el sistema en estudio hasta llegar a susituación futura



Definición de Escenarios


2. Paradigmas en la Metodología de la Prospectiva

Supuesto: El futuro puede sercalculado pormodelos de computador, con base en grandesvolúmenes de datosy matemáticassofisticadas.

Supuesto:El futuro puede servisualizado mediantela recolección y comparación de lasopiniones de numerosos expertos.

Supuesto:Las organizacionespueden comprender el futuro, con base en la anticipación del impactode las tendencias de los mercados.

Supuesto:Las organizaciones puedenvisualizar contextos y mercados futuros, con base en la anticipación de la dinámica interacción entre los factores económicos, sociales y tecnológicos

ProspectivaBasada en Expertos

Prospectivabasada

En modelos

ProspectivaBasa en

Tendencias

ProspectivaBasada en contextos


CREATIVITY

INTERACTION

EXPERTISE

EVIDENCE

0%

25%

50%

75%

Scenarios

Gaming

Essays

Citizens Panels

SWOT Analysis

Brainstorming

Stakeholder Mapping

Cross-impact analisis

Multi-criteria Analysis

Backcasting

Other methods

Environmental Scanning

Literature Review

Bibliometrical analysis

Modelling and simulation

Trend Extrapolation

Key Technologies

Expert Panels

Delphi

Technology Roadmapping

Megatrend Analysis

Futures Workshops

Popper, R. Keenan, M. and Butter, M. (2005), Mapping Foresight in Europe and other Regions of the World: The EFMN Annual MappingReport 2004-2005, report prepared by PREST and TNO for European Commission (DG Research), Manchester, UK, The University ofManchester.

2. Paradigmas en la Metodología de la Prospectiva


3. Prospectiva Basada en Modelos

Ventajas del Uso de Modelos:*Reflejan sistemas complejos en un modo comprensible.*Ayudan a organizar una gran cantidad de información.*Proveen un marco contextual consistente para evaluarhipótesis o analizar impactos.Tipos de Modelos:

Modelos de Optimización: Típicamente usados para identificar configuraciones de lossistemas energéticos buscando un minimo costo, sujeto a varias restricciones (ej.: un límiteen las emisiones de CO2). Permite seleccionar entre distintas tecnologías basado en suscostos relativos.

Un modelo es una representación física, gráfica, simbólica o matemática de un sistema real, creado con el propósito de estudiar su comportamiento ante situaciones generalmente difíciles de observar en la realidad



Ventajas del Uso de Modelos:*Reflejan sistemas complejos en un modo comprensible.*Ayudan a organizar una gran cantidad de información.*Proveen un marco contextual consistente para evaluarhipótesis o analizar impactos.


Tipos de Modelos:

Modelos de Simulacion:De comportamiento y EquilibrioSimula la conducta de la demanda y la producción bajo determinadas señales (ej.: precios,ingresos, políticas). Pueden no tener una conducta “óptima”. Tipicamente utilizaniteraciones sucesivas para encontrar un equilibrio de mercado entre Demanda-Oferta.

De Coeficientes TécnicosEn lugar de simular decisiones que supondría representar la racionalidad de losconsumidores y productores, usa explícitamente cálculos de salidas de dichas decisiones yexamina las implicancias de un escenario. La principal función de estas herramientas esmanejar datos y resultados. Apropiado para la utilización de la técnica de escenarios.



Ventajas del Uso de Modelos:*Reflejan sistemas complejos en un modo comprensible.*Ayudan a organizar una gran cantidad de información.*Proveen un marco contextual consistente para evaluarhipótesis o analizar impactos.


Tipos de Modelos:

Modelos Híbridos: Combinan elementos de los dos enfoques (Optimización y Simulación)


Merven, B., Cohen, B., Hughes, A., Stone, A. 2013. Guidelines for the selection of Long-Range Energy Systems Modelling Platforms tosupport the MAPS processes: Part 1. MAPS Paper. MAPS: Cape Town


Algunos modelos empleados en análisis nacionales prospectivos


Long-range Energy Alternatives Planning System

El principal objetivo del LEAP (Sistema de Planeamiento de Alternativas Energéticas deLargo Plazo) es brindar un soporte integrado y confiable, para el desarrollo de estudiosde planeamiento energético integral y de mitigación de GEI.

LEAP se enmarca dentro del conjunto de Modelos denominados de Simulacion conCoeficientes Tecnicos. Es un modelo de simulación, del tipo “bottom-up” y consisteesencialmente en un modelo energético-ambiental basado en escenarios, del tipo“demand-driven”. Es decir, frente a un determinado escenario de demanda final deenergía, LEAP asigna los flujos energéticos entre las distintas tecnologías deabastecimiento energético, calcula el uso de los recursos, impactos ambientales ydetecta necesidades de ampliación de los procesos de producción de energía, así comolos costos asociados.



Los escenarios están basados en la presentación detallada de la forma en que la energíaes consumida, convertida y producida en una región, bajo el control de un rango desupuestos alternativos sobre población, desarrollo económico, tecnologías disponibles yprecios (variables explicativas).

LEAP posee una estructura flexible de manejo de datos y definición de procesos, estopermite un análisis amplio en cuanto a especificaciones tecnológicas y detalles dedemandas de uso final.

Permite representar desde el simple recuento sobre una estructura de balance

energético hasta el desarrollo de sofisticados sistemas de simulación del sector.


Balance energético nacional

El Modelo LEAP

Energía Primaria Total

Consumida

Importaciones

Exportaciones

Pérdidas y Consumos propios de Procesos de Transformación

Energía Total Usada en los sectores de consumo

Consumo No Energético (p.e.: Petroquímica,

fertilizantes)

Variación Neta del Stock


Sectores de Consumo

Carbón Coque

No Energético

Gasolina

ACPMGLP

Carbón Term.

Otros Comb.

Electricidad

Gas Natural

Biocombust.

Leña y Bagazo

Energía Primaria

Total Consumida

+ Importaciones

- Exportaciones Pérdidas y Consumos propios de

Procesos de Transformación

+ Energía Total Usada en los sectores de

consumo

+ Consumo No Energético (p.e.:

Petroquímica, fertilizantes)

+Variación Neta del

Stock=

Hidroelectricidad

Gas Natural

Fuentes Alternativas

Petróleo

Carbón Mineral

Biomasa

Transformación:Generación de

Electricidad

Transformación:Refinería, petroquímica

Transformación:Coquería

Transformación:Biocombustibles

-GD por FNCE

Procesos de TransformaciónFuentes

Primarias

PérdidasPérdidas

Importaciones y Exportaciones


LEAP

Visión integrada de la oferta y la demanda

Permite visualizar en forma clara y completa todos los resultados.

Permite realizar un cálculo consistente de las emisiones

Responde a un enfoque de modelización flexible

Planilla de carga Visualización de Resultados

Metodología del Modelo LEAP


Cómo se proyecta en el LEAP?


Cómo se ingresa la información?


Propuesta de Trabajo en el Semillero

Definición Cualitativa y

Cuantitativa de 3 Escenarios

Obtención y validación data UPME

Adquisición de Experticia en el manejo

del LEAP

Modelamiento y simulación

escenario Tendencial

Ajuste sobre tendencial

para siguientes 2 escenarios

Planeamiento de preguntas a

Expertos -Foro de

Validación con expertos

Ajuste de escenarios y

visiones

Documentación y presentación de resultados

Establecimiento de Variables y

Supuestos







del LEAP






Expertos -Foro de



visiones



Supuestos


Establecimiento de Variables y Supuestos

Análisis EstructuralEl análisis estructural es una herramienta de estructuración de una reflexión colectiva. Ofrece la posibilidad de describir un sistema con ayuda de una matriz que relaciona todos sus elementos constitutivos.

Partiendo de esta descripción, este método tiene por objetivo, hacer aparecer las principales variables influyente y dependientes y por ello las variables esenciales a la evolución del sistema.

DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO de ANALISIS ESTRUCTURALLas diferentes fases del método son los siguientes: listado de las variables, la descripción de relaciones entre variables y la identificación de variables clave.

Fase 1: listado de las variablesFase 2: Descripción de relaciones entre las variablesFase 3: identificación de las variables clave con el Método Micmac



MIC MAC (Matriz de Impactos Cruzados-Multiplicación Aplicada a una Clasificación)







del LEAP






Expertos -Foro de



visiones



Supuestos


Asumiendo como escenario Tendencial el planteado por la UPME en el Ideario Energético a 2050, el cual equilibra 2 de los 3 ejes del trilema energético del WEC (con relativamente baja calificación en equidad), se propone establecer dos enfoques a los escenarios planteado por el semillero.

Seguridad Energética: Escenario que contempla seguridad energética basada en el abastecimiento de Petróleo, Gas y Carbón (ya sea por importación o descubrimiento de nuevos prospectos que permiten mantener autoabastecimiento) donde la gestión eficaz del suministro a partir de fuentes primarias es la base del desarrollo de la matriz energética, bajo condiciones económicas, tecnológicas y de política acordes a este tipo de desarrollo



Asumiendo como escenario Tendencial el planteado por la UPME en el Ideario Energético a 2050, el cual equilibra 2 de los 3 ejes del trilema energético del WEC (con relativamente baja calificación en equidad), se propone establecer dos enfoques a los escenarios planteado por el semillero.

Diversificación Energética:Escenario orientado hacia la sostenibilidad donde la canasta energética se diversifica hacia un sistema más eficiente en toda la matriz energética, con aprovechamiento de fuentes de baja huella de carbono, bajo condiciones económicas, tecnológicas y de política acordes a este tipo de desarrollo.



Los escenarios planteados tienen momentos dentro de los cuales las variables influyentes y los supuestos son válidos. En consenso del grupo de trabajo se establecieron 3 periodos en el planteamiento prospectivo:

Corto plazo periodo comprendido entre 2015 al 2020, caracterizado por la continuidad en las tendencias económicas actuales.


Mediano plazo periodo comprendido entre 2020 al 2035, considerado como una epoca de turbulencias y cambios económicos, energéticos y ambientales

Largo plazo periodo comprendido entre 2035 a 2050, caracterizado por la transición a nuevos modelos económicos y estabilización


El escenario entonces será dividido por Áreas de Prospección (Entorno y Contexto, Recursos Energéticos, Procesos de Transformación y Demanda). Cada una de estas áreas tiene sectores a los cuales se les define Variables influyentes, Supuestos y Escenario:

Área de Prospección: Entorno y Contexto3 Sectores: Economía y Demografía, Política y Legislación, Ambiental

Área de Prospección: Recursos Energéticos7 Sectores: Petróleo, Gas Natural, Carbón Mineral, Hidroelectricidad, Biomasa, Fuentes Alternativas de Energía, Energía Nuclear

Área de Prospección: Procesos de Transformación3 Sectores: Generación Transporte y Dstribución de Energía Eléctrica, Refinación e Industria petroquímica, Pérdidas de Energía

Área de Prospección: Demanda4 Sectores: Residencial, Industrial, Comercial, Público y de Servicios, Transporte

A fin de concordar con el modelo LEAP, se establecieron Áreas de Prospección donde se intento tener la visión específica del comportamiento a futuro de las variables y supuestos

Determinación de Áreas de Prospección


Definición Cualitativa de Escenarios -Narrativa de la prospección


Formulación de Hipótesis en el comportamiento de las variables – Matriz Morfológica

Variables Unidad CP-2020 MP-2035 LP-2050 CP-2020 MP-2035 LP-2050 CP-2020 MP-2035 LP-2050

Crecimiento Producto interno Bruto % 3,20 3,60 4,00 3,40 4,00 4,30 3,60 4,40 4,60

Desempleo % 9,00 9,30 9,40 8,50 8,60 8,60 8,30 8,00 8,40

Índice de precios al consumidor % 5,40 5,50 5,70 4,60 4,80 4,50 4,60 4,00 3,80

Inversión Extranjera Directa % -0,03 -0,06 -0,080 -0,005 0,02 0,05 0,00 0,02 0,10

Balanza Comercial % -5,10 -5,50 -5,60 -4,70 -4,30 -3,80 -4,00 -3,50 -3,00

Participación Sector Primario y secundario % 33,00 32,00 33,00 35,00 34,00 36,00 36,00 37,00 38,00

Participación Sector Terciario % 67,00 68,00 67,00 65,00 66,00 64,00 64,00 63,00 62,00

Precio Internacional del Crudo USD/Bl 50,00 70,00 90,00 60,00 85,00 140,00 80,00 130,00 215,00

Reservas MBl 2.014,00 1.646,00 606,00 2.608,00 2.940,00 2.280,00 4.569,00 10.780,00 6.860,00

Producción kBl/dia 1.121,60 865,70 549,30 1.079,40 1.146,40 918,30 1.132,80 2.050,80 1.765,60

Importaciones MBl/año 0,00 5,07 43,35 0,00 19,99 51,19 0,00 11,56 3,98

Exportaciones MBl/año 267,81 154,03 35,04 252,48 215,72 112,78 269,60 524,14 363,90

Carga en refinería kBl/día 420,00 420,00 420,00 420,00 520,00 570,00 420,00 570,00 740,00

Factores de Recobro % 21,77 32,93 40,12 21,66 34,01 44,73 21,82 38,54 58,92

Oferta de Derivados kBl/día 405,42 405,42 405,42 405,42 502,92 556,96 405,42 556,93 725,00

Consumo Derivados kBl/día 347,70 419,30 524,20 347,70 557,70 697,20 354,80 588,60 735,90

Reservas TCF 3,30 0,46 0,00 5,11 5,41 5,15 7,87 13,11 13,19

Producción GPC/día 1,02 0,18 0,00 1,02 0,34 0,36 1,34 1,05 0,68

Importaciones GPC/día 0,44 0,95 0,95 0,44 0,95 0,95 0,44 0,95 0,95

Exportaciones GPC/día 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Precio del carbón al interior del pais USD/Ton 38,90 75,65 85,00 45,77 89,00 100,00 48,97 95,23 107,00

Reservas Mton 5.657,33 5.746,00 5.788,50 6.655,68 6.760,00 6.810,00 7.121,58 7.233,20 7.286,70

Producción Mton/año 94,23 140,80 186,70 110,86 165,65 219,65 118,62 177,25 235,03

Exportaciones Mton/año 87,47 130,86 173,57 102,91 153,95 204,20 110,11 164,73 218,49

Consumo Mton/año 6,76 9,95 13,13 7,95 11,70 15,45 8,51 12,52 16,53

Producción coque Mton/año 2.544,45 5.730,94 13.498,15 2.993,47 6.742,28 15.880,17 3.203,02 7.214,24 16.991,79

Exportaciones Mton/año 2.281,80 5.512,21 13.316,00 2.684,48 6.484,96 15.665,88 2.872,39 6.938,90 16.762,50

Consumo coque Mton/año 262,65 218,72 182,15 309,00 257,32 214,29 330,63 275,34 229,29

Implementacion de Coal to Liquid kBl/día 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 50,00

H3. Optimista

Hipótesis

Eco

no

mía

Pet

róle

oG

asC

arb

ón

H1. Pesimista H2. Tendencia de la Línea Base


Definición Cuantitativa de escenariosMatriz Morfológica

Hipótesis

H1. Pesimista H2. Tendencial H3. Optimista

Variables CP MP LP CP MP LP CP MP LP

Eco

no

mía E1 x

E2 x

x

En x

Am

bie

nte A1 x

A2 x

x

An x

Pe

tró

leo P1 x

P2 x

x

Pn

Gas

G1

G2

Gn

Car

bó

n

C1

C2

Cn

De

man

da D1

D2

Dn

FNC

E

F1

F2

Fn

Escenario Tendencial Corto plazo

Una vez se ha establecido un valor numérico a cada variable dentro

de las hipótesis de la matriz morfológica, se procede,

deacuerdo a la narrartiva de los escenarios, a combinar las

hipótesis para generar de manera cuantitativa los tres escenarios

probables (tendencial, Diversificación y Seguridad

Energética) en los tres horizontes de prospección (corto mediano y

largo plazo)







del LEAP






Expertos -Foro de



visiones



Supuestos



El Modelo LEAP


Escenario Tendencial







del LEAP






Expertos -Foro de



visiones



Supuestos


Escenario Seguridad


Balance energético según UPME

Fuente: BECO - Reporte; UPME

Año de proyección 2014Unidades de energía TJ

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