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ESCENARIOS DE INTEGRACIÓN DE SISTEMAS RENOVABLES DE GENERACIÓN ELÉCTRICA EN EL SECTOR MINERO DEL PERÚ AL 2050

Trabajo ganador en el área de Economía Minera del Foro TIS de PERUMIN 36.
Por: Rolando Jesús Claros, jefe de Sistema de Potencia en Southern Perú.


Resumen 

En los próximos años, el Perú debe decidir el futuro de la matriz energética que permita una verdadera transición acompañada de una transformación económica y ecológica sostenible en el tiempo de cara al 2050. El estudio revisa el comportamiento histórico de la matriz energética del país y concluye que no cuenta con una política a largo plazo que permita integrar las energías renovables a pesar que posee la ventaja competitiva de ser una nación con un alto potencial de energías renovables de 108,000 MW de los cuales solo se utiliza 5,700 MW (5.3%). 

La electricidad participa en el consumo nacional de energía en un 20.5%, por lo que existe un gran potencial de capacidad para que esta proveniente de fuentes renovables desplace el uso de combustibles fósiles que son recursos finitos en el tiempo y que no producimos en Perú. La matriz energética de consumo es históricamente dependiente de fuentes fósiles, su participación el 2019 fue de 63.5%; el gas de Camisea reemplazó parte del consumo de combustibles tradicionales (petróleo, carbón, GLP). 

El sector minero consume el 9% de la energía del Perú, siendo uno de los sectores que menos aportan a las emisiones de CO2 en el país con 2.5% del total, ubicándose como uno de los sectores menos contaminantes de CO2 muy por detrás de los sectores de transporte, pesca, residencial/comercial y generación de energía. Para el sector minero se deben aplicarse políticas de eficiencia energética y traslados de consumos de combustibles fósiles a electricidad que son menos contaminantes.

Se utiliza el programa Long-range Energy Alternatives Planning System (LEAP) para analizar tres escenarios con diferentes condiciones de demanda y suministro de energía hasta el 2050 del sistema eléctrico peruano: Escenario Business As Usual (BAU) basado en la continuidad de los acontecimientos y decisiones políticas existentes, Escenario Paris 2°C (P2C) de cumplimiento del compromiso del Acuerdo de Paris y Escenario Target (TGT) de descarbonización. 

Los resultados confirman que es factible contar con una verdadera transición energética manteniendo el crecimiento del PBI, limitando las emisiones de carbono, electrificando el transporte, generando políticas de uso eficiente energía y utilizando el potencial de las energías renovables disponibles, para el 2050 en un escenario de TGT de descarbonización total, se requerirá un incremento de 260% de capacidad de generación llegando a 33,788 MW, el mix renovable solar/eólico tomaría el liderazgo con una participación de 60.1% (20,660 MW), acompañado de una participación hidráulica con 38.7% (13,000 MW) y una nula participación térmica de origen de hidrocarburos en la producción de energía eléctrica, siendo destinado el gas natural a otras actividades más eficientes como la producción de calor.

El estudio concluye que para reducir la huella de carbono en la minería se propone la siguiente ruta: a) Con PPA contratar o autoproducir energía limpia y competitiva, b) Generar eficiencias energéticas en los procesos y c) Electrificar la matriz energética interna.

Se recomienda cambios regulatorios para acelerar la transición energética: revisar el criterio de “Open Access” en los sistemas eléctricos. Debe eliminarse para los activos de las empresas privadas solo se debe aplicar a activos concesionados por el Estado para reforzar las redes. Eliminar el límite de generación de energía a los autoproductores del 5% de la demanda del sistema, para fomentar la inversión propia en energías renovables. Reenfocar los actuales subsidios a los combustibles fósiles para que promuevan el cambio de la matriz energética sobre la base de recursos renovables.

Por su naturaleza operativa, se debe considerar los siguientes aspectos técnicos: para que la penetración de las centrales eólicas y solares no afecte la calidad y seguridad del sistema eléctrico se requiere controlar las intermitencias, el almacenamiento de energía, reemplazar el limitado aporte de corto circuito y potencia reactiva y asegurar la inercia del sistema. Establecer estándares para el almacenamiento de energía, generación distribuida y la producción de hidrógeno verde. Redefinir en el COES el despacho de energía para que no solo busque optimizar la seguridad y calidad. Se debe incluir las externalidades negativas al medio ambiente que producen los agentes.

Introducción

El 2019 el Perú consumió 1.3 EJ siendo el 0.22% de la demanda energética mundial de 580 EJ y el 5% de la demanda de Latinoamérica(4), en ese mismo periodo el producto bruto interno per cápita del Perú fue US$ 14,800, en Latinoamérica US$ 16,000(10), para el 2050 se estima una demanda energética mundial de 700 EJ/año. En ese ejercicio, emitió al medio ambiente 0.052 GtCO2 siendo el 0.15% de las emisiones mundiales de 35 GtCO2 y el 4.7% de las emisiones de Latinoamérica.

Como referencia, China representó el 27% de las emisiones globales, Estados Unidos alrededor del 15% y la India 7%(4). La emisión mundial per cápita anual se incrementó de 4 a 4.8 tCO2/habitante en los últimos 20 años, mientras que en el Perú se incrementó de 1 tCO2/habitante a 1.7 tCO2/habitante(5), para el 2050 se estima la emisión mundial llegue a de 43 GtCO2.

En los últimos 20 años el Perú incrementó su consumo final de energía en 87% impulsado por el crecimiento promedio anual del PBI de 4.77%, siendo los impulsores de este crecimiento los sectores industriales y comerciales(10).

El 2004 se inició la explotación de los yacimientos de gas natural de la zona de Camisea (selva peruana), lo cual generó un cambio de la matriz energética desplazando parte de los combustibles fósiles tradicionales (petróleo, carbón y GLP), como resultado, el 2019 el 31% de la energía provenía de gas, 42% de combustibles líquidos, 13% de hidroenergía, 2% de carbón y 12% de otras energías (bosta, leña, energías renovables)(11).

A pesar de nuestro relativamente bajo nivel de emisiones, Perú es uno de los países de mayor riesgo de sufrir las consecuencias de los fenómenos climáticos extremos (El Niño / Niña), afectando al sector de agricultura (inundaciones y sequias), riesgos de zonas habitadas y la desaparición de fuentes de agua como el deshielo de los glaciales, estos fenómenos representan una vulnerabilidad a las centrales de generación hidráulica.

La sociedad enfrenta una aparente dicotomía: cómo lograr una transición hacia un futuro energético con bajas emisiones de carbono y al mismo tiempo, cómo extender a todos los habitantes los beneficios económicos y sociales del uso de la energía(1). Los procesos de transición energética son lentos y la historia demuestra que más que transición energética ha existido un proceso de adición energética(2) que ahora puede ver un cambio a futuro con la participación de las energías renovables no convencionales.

Los evidentes impactos al medio ambiente y la preocupación de la mayoría de los países dieron como resultado un esfuerzo global plasmado en el Acuerdo de Paris del 2015, donde se definen diversas medidas para reducir la velocidad de emisiones de CO2 y mantener el incremento de temperatura mundial por debajo de 2°C para el 2100 con respecto a la era pre industrial del año 1900(2). Esta meta conlleva retos para el desarrollo de las políticas públicas energéticas de cada país, que deben articular las políticas de los sectores industriales, las estructuras económicas, sociales y geopolíticas de cada realidad.

La tendencia mundial de la electrificación de la matriz energética basado en el desplazamiento de fuentes de hidrocarburos para los vehículos eléctricos, la reducción de costos de producción de energía renovables ya competitivas con las fuentes de generación en base a hidrocarburos donde se espera al 2030 lleguen a precios inferiores a los costos de energías convencionales(2, 3), las barreras tecnológicas aún presentes de intermitencia, predictibilidad y almacenamiento serán superadas en la próxima década(3), el incremento de la producción de hidrogeno verde (producido con fuentes renovables) e hidrógeno azul (producido con energía proveniente de hidrocarburos) se verán incrementadas en el mundo.

El reto para el Perú para el 2050 será el de reducir la dependencia externa de los combustibles fósiles que cada vez son más escasos, contar con una mayor penetración de las energías renovables (solar, eólica, geotérmica e hidráulica) a diversas escalas, desplazar el uso del gas natural a procesos más eficientes energéticos como la producción de calor, tomando en cuenta que los combustibles fósiles son recursos agotables en el país(17).

Es importante sincerar los subsidios económicos a los combustibles fósiles en el mundo, para facilitar la transición a una la matriz energética más limpia, el 2017 en el mundo se subsidió US$ 634 billones correspondiendo para los combustibles fósiles el subsidió fue US$ 447 billones (71%) y US$ 128 billones (20%) a las energías renovables, y el 9% restante entre biocombustibles y nuclear, IRENA pronostica que para cumplir con el acuerdo de Paris el 2050 se requerirán subsidios a las energías del orden de US$ 450 billones y que las proporciones cambiarán asignando 44% para las renovables y 22% a la eficiencia energética(6). Un gran reto para el Perú es la reducción de los subsidios a los combustibles fósiles, el Fondo de Estabilidad de Precios de Combustible (FEPC) ha acumulado del 2004 al 2018 un gasto de S/ 8,900 millones, siendo el 0.2% del PBI promedio anual entre 2004-2018(21).

La seguridad energética de los países es un elemento clave para definir las políticas en esa materia. En el mundo, el balance de importaciones y exportaciones de combustibles fósiles al 2017 en la zona de la Unión Europea fue deficitaria en -80% , al igual que la zona del este del Asia (incluye China) con -40%, mientras que en Norte América fue 1% (ya que cuentan con la tecnología de la fragmentación del gas Shell) y Latinoamérica y el Caribe como exportadores de combustibles con 36%(3) evidenciándose las tendencias regionales de quienes están dispuestos a intensificar el uso de las energías renovables tanto para diversificar su matriz energética, así como buscar liderar la tecnología y el mercado de las energías verdes. 

Por otro lado, los actuales países exportadores de combustibles fósiles tendrán que decidir cómo reemplazar las divisas que dejarán de percibir cuando su producto de exportación no cuente con la demanda actual.

De lo indicado, se evidencia que una verdadera transición energética dependerá de una transformación económica y ecológica sostenible en el tiempo(6) con variantes propias para la realidad de la matriz energética en cada país y región llegando a una matriz descarbonizada, descentralizada y digitalizada en cada caso.

Descripción de la problemática

El 2018 la producción de energía en el Perú fue 1’303,662 TJ (31,137 Krep), que incluye las exportaciones, la variación de inventarios y la energía no aprovechada. Históricamente el consumo de energía en el país se caracterizó por el predominio de los hidrocarburos líquidos, el 2004 cambió con el inicio de la operación del proyecto Camisea, donde se experimentó la sustitución paulatina de los combustibles líquidos por el gas natural y GLP. Para el 2018 el componente GAS/GLP fue 50.9%, la participación del petróleo crudo de 25.9%, la hidroenergía 10.6% y la leña, bosta y yareta con 8.5% y una incipiente participación de las fuentes solares y eólicas de 0.7% en la matriz energética nacional(7). La matriz energética de dependencia a los combustibles de fuentes fósiles se ha mantenido demostrándose que ha habido en los últimos 15 años un desplazamiento de consumo y no una transición energética.

Descontando las exportaciones, las pérdidas de transformación, distribución y consumos de auxiliares, el consumo final por fuentes primarias de energía en el Perú fue 846,333 TJ (20,214 Ktoe), este consumo final estuvo compuesto por 63.5% por hidrocarburos, 20.5% de electricidad (incluye producción de las centrales solares y eólicas) y 11.4% de leña, bosta y yareta, el 0.2% de energía solar corresponde a termas solares y paneles fotovoltaicos de uso directo (7).

Con una tasa de crecimiento promedio anual de 4% en el consumo de energía nacional, para el 2018 los principales sectores consumidores fueron el transporte con 43%, la industria 19%, el sector minero 9% y los sectores residencial, comercial y público con 25%. Del 2004 al 2018 los sectores que lograron mayor crecimiento de consumo de energía fueron el sector transporte en 153%, el comercial con 167%, el minero con 147% y el sector agropecuario con 86%, esta tendencia se mantiene al 2021, lo cual refleja los sectores más dinámicos que contribuyeron al crecimiento económico del país en los últimos 15 años.

Para el 2018 las emisiones producidas fueron 51,714 millones de tCO2, debido al uso de combustibles fósiles en el sector transporte que aportó con el 48% a la contaminación nacional de CO2(8), el 26.1% de la generación de CO2 provino de los centros de transformación de energías principalmente de la generación de electricidad y producción de carbón vegetal a partir de la leña, el 13.5% de la industria, 9.1% del sector residencial, comercial y público y solo 2.5% producidas por el sector minero. El uso en mayor proporción de fuentes de energía renovables como la eólica, solar e hidroelectricidad reducirá las emisiones en los centros de transformación por uso del gas natural para generación de electricidad, así como reducir la dependencia de los combustibles fósiles.

De lo revisado se concluye que la oferta y la demanda energética en el Perú ha mantenido la proporción lógica, a mayor crecimiento de la demanda mayores emisiones de CO2, lo que demuestra que no existe una estrategia para el cambio de la matriz energética nacional más limpia, donde el sector transporte es uno de los mayores contaminantes, a partir del 2017 se observa una reducción de las emisiones debido al ingreso en servicio del primer tren eléctrico en Lima que reemplazó el uso de unidades de transporte público en algunos sectores.

Problema principal

El sector energético global se caracteriza por un constante proceso de disrupciones en el ámbito tecnológico, socioeconómico y ambiental. En este sentido, la transformación del modelo energético peruano implica un conjunto de desafíos y oportunidades que exigen reenfocar la política nacional de integración de sistemas renovables en el SEIN en diferentes escenarios futuros, con un horizonte de 30 años. Los escenarios de los sistemas renovables de generación eléctrica deberán considerar la productividad, competitividad, eficiencia energética y reducción de emisiones de carbono, dentro de un inexorable proceso de desacoplamiento escalonado y controlado de los combustibles fósiles del sistema eléctrico y energético peruano. La cadena de valor energética del SEIN resulta necesaria ser replanteada y reevaluada en un escenario de transición energética hacia un modelo descarbonizado.

Oportunidades/desafíos en el sistema eléctrico peruano:

ν Gas natural a precios bajos en el mediano plazo, con limitadas reservas futuras.

ν Matriz energética dependiente de los hidrocarburos, con limitadas reservas futuras.

ν El Perú cuenta con ventajas competitivas para generación renovable: agua, solar y eólica.

ν El marco regulatorio no fomenta el uso de energía limpias, el COES busca el despacho óptimo maximizando la seguridad y economía sin considerar el impacto ambiental que produce la cadena valor energético del SEIN (tCO2e/kWh).

ν Falta de una regulación en el mercado para los generadores RER.

ν Desarrollo de nuevas tecnologías de almacenamiento y regulación de energía.

ν No se cuenta con un análisis actualizado de la cadena de valor energética del SEIN.

Para el modelamiento de escenarios energéticos se utilizará la herramienta computacional Low Emissions Analys Plataform (LEAP).

Antecedentes

Hace 10 años no se preveía la importante participación de las energías renovables no convencionales en las matrices energéticas de los países, por lo que es importante tomar en consideración los cambios estructurales que se presentarán hasta el 2050.

Disrupciones tecnológicas:

ν Los costos de generación [en sistemas aislados (off- grid) + almacenamiento baterías] serán competitivos al costo de la red generación, transmisión, distribución y comercialización (G+T+D+C) con la generación tradicional en base a hidrocarburos y grandes hidroeléctricas.

ν Los costos de operación de los vehículos eléctricos serán competitivos frente a los autos de combustión.

ν Los costos de transmisión y distribución (T+D) serán mayores al de generación local.

Disrupciones socioeconómicas:

ν Mayor influencia de China e India como actores principales en la toma de decisiones globales.

ν Inicio del establecimiento de políticas mundiales para la economía circular.

ν La evidencia que el crecimiento económico basado en la explotación de los recursos naturales es finito.

ν Debilitamiento de los sistemas económicos y de salud debido a la aparición con mayor frecuente de enfermedades infecciosas como el COVID-19.

Disrupciones ambientales:

ν Preocupación por el calentamiento global y descarbonización de los procesos, acelerados por pandemia COVID-19.

ν Valor agregado a los artículos que utilizan la producción “verde” o “cero carbono”

De la experiencia del Perú y otros países de la región, se hace necesario la creación de una institución que integre horizontalmente diversos sectores regulatorios, normativos, industrial y educativo para establecer y ejecutar políticas necesarias y sostener un firme cambio de la matriz energética de cara al 2050.

Potencial energético del Perú

Históricamente el Perú ha basado la producción de energía eléctrica con fuentes hídricas, siendo un país andino, los últimos estudios(13) indican que el potencial hidroeléctrico aprovechable es de 69,500 MW donde el 12.9% se ubica en la cuenca del Pacífico, el 87% en la cuenca del Atlántico y 0.1% en la cuenca del Titicaca.

La zona del sur del Perú concentra el mayor potencial solar donde se ha identificado niveles de irradiación entre 4.5 a 6.5 kWh/m2/día(15). El potencial eólico se estima en 22,450 MW con recursos ubicados principalmente al norte y centro del país. La bioenergía 5,328 MW y la geotermia 3,000 MW, a la fecha no se cuentan con estudios del potencial mareomotriz.

Aproximadamente en el Perú existe un potencial de energías renovables de 108,000 MW, de los cuales solo utilizamos 5,700 MW, que representan el 5.3% contando con una ventaja competitiva como país altamente renovable.

Las características geográficas distribuyen los recursos renovables no convencionales marcadamente como se detalla en los proyectos presentados ante el COES para mayo de 2021, que no necesariamente deben ser desarrollados, pero nos brindan una referencia de las expectativas del sector:

Las fuentes de geotermia, bioenergía y mareomotriz no son consideradas en el presente análisis ya que su nivel de incertidumbre de ejecución es alto.

Penetración de las energías no renovables por subastas

El sistema eléctrico peruano está compuesto principalmente de fuentes hidráulicas y térmicas basadas en gas natural. Para fomentar el ingreso de centrales renovables no convencionales, el 2008 el Estado diseñó un esquema de subastas de energía renovables para cubrir el 5% de la demanda global que incluyen las centrales hidráulicas con capacidades menores a 20 MW, eólicas, solares, biomasa, geotermia y mareomotriz. Se realizaron cuatro procesos de subastas, como resultado de ello, al 2019 están en operación 1,280 MW, de los cuales 280 MW son generación fotovoltaica, 394 MW eólica on shore, 33 MW biomasa e hidráulicas 573 MW, concordando con la tendencia mundial de reducción de costos en estas tecnologías, en la última subasta de 2015 se logró precios de 37 US$/MW para la eólica y 48 US$/MWh en fotovoltaica, siendo 2 y 5 veces menores a la primera subasta del 2009.

Al mecanismo de reconocimiento de la inversión y operación de las centrales de energías renovables se le llama prima RER, que se basa en el pago de la producción de energía, a un costo definido en la subasta y que es cancelado por la demanda (usuarios eléctricos).

A la fecha no existe un marco de promoción de las energías renovables en el país, en el presente estudio se explorará los escenarios futuros de la penetración de estas energías.

Sector eléctrico peruano

El 2019, la capacidad efectiva de generación del Perú fue 12,636 MW(14), el componente hidráulico fue 5,067 MW (40.1 %), gas natural 4,294 MW (34 %), diésel 2,334 MW (18.5%), solar 285 MW (2.3%), eólica 375 MW (3 %), carbón 140 MW (1.1%), biogás 61 MW (0.5%) y residual 77 MW (0.6%), siendo el centro del país donde se encuentra el 65% de la infraestructura instalada, para la transmisión de energía del centro al norte y sur, se utilizan enlaces principalmente de 500 KV.

Debido a la pandemia del COVID-19 el 2020 fue atípico, la producción de energía se contrajo en 7% llegando 49,186 GWh y la demanda fue 7,125 MW, por lo que el presente estudio toma como año base el 2019, por ser un año más típico.

La máxima demanda del 2019 fue 7,017 MW(14), las centrales hidráulicas participaron con 4,202 MW (59.9%), las centrales térmicas 2,527 MW (36%) y las eólicas con 286 MW (4.1%), el margen de reserva del sistema considerando las de unidades térmicas e hidráulicas: 5,186 MW (41%).

El 2019 la producción de energía fue 52,889 GWh, la electricidad hidráulica fue 30,168 GWh (57%), con gas natural 19,950 GWh (37.7 %), diésel 26.7 GWh (0.1%), solar 761 GWh (1.4%), eólica 1 646 GWh (3.1 %), carbón 36 GWh (1.1%), biogás 252 GWh (0.5%) y residual 47 GWh (0.1%), se concluye que la generación base es hidráulica(14).

La participación de las unidades térmicas del SEIN son 3,200 MW a gas natural y 2,331 MW de diésel, como se aprecia el diagrama de duración de carga del mes de diciembre del 2019 (Figura 19), que fue un año normal.

Del diagrama de duración de carga de solo unidades térmicas a gas, se observa que existen periodos de 25 horas al mes que el SEIN demanda valores inferiores a 1,000 MW de gas. Esta condición ha llevado a los generadores térmicos a convertir sus plantas a ciclo combinado para lograr eficiencia y ser consideradas en el programa de despacho de energía.

Proyecciones de demanda eléctrica

Las proyecciones de demanda y consumo eléctrico de acuerdo los estudios del COES(16) indican un crecimiento promedio anual de 4.4 % de la demanda y 3.4% anual en energía, para el 2030 se requerirá de 4,746 MW adicionales para cubrir el consumo adicional de 35,382 GWh. Debido al efecto COVID-19, se ha retrasado el crecimiento del 2020 redistribuyéndolo a los 2021 y 2022. En el escenario base hasta el 2050 se requerirá de 14,977 MW para cubrir la demanda del país.

Es importante observar el comportamiento del sistema eléctrico durante los meses de marzo, abril y mayo del 2020, donde se reduce la demanda contrayéndose la generación térmica y aumentando la proporción de las centrales renovables, lo cual sería un escenario deseable para los futuros años.

Escenarios de generación energías renovables no convencionales

Los proyectos de grandes hidroeléctricas poseen un riesgo alto de ejecución para las licencias sociales y ambientales, por lo que la nueva generación se estima sea cubierta por pequeñas centrales hidráulicas y centrales de energía no convencional renovable solares y eólicas, que a la fecha se han identificado proyectos por 6,150 MW(16), con un potencial a la fecha identificado de 6,800 MW (Estudio VRE Integración Perú, 2019).

La naturaleza intermitente de la generación no convencional debe de complementarse con sistemas de bombeo hidroeléctrico con capacidad de almacenamiento, mejorar las inflexibilidades operativas de las centrales, perfeccionar la predicción de los recursos variables eólico y solar, el almacenamiento de energía por baterías, desarrollar un mercado de servicios complementarios, la integración eficiente de las energías renovables; la complementariedad horaria entre las eólicas y solares ayudan a reducir las inflexibilidades operativas de los recursos del sistema eléctrico.

Las ventajas de diversificar el mix de generación con centrales renovables no convencionales son:

ν Reducirán la dependencia de las hidroeléctricas ya que estas son vulnerables a los fenómenos climáticos como La Niña/El Niño, poseen limitaciones sociales para la construcción de grandes centrales de embalse, así como sus altos costos de inversión y largos tiempos de maduración.

ν Proyectos con tiempos de maduración en 18 a 24 meses, con menores impactos al medio ambiente, logrando licencias sociales con mayor rapidez y haciendo frente a incrementos de la demanda con mayor rapidez.

ν Reducen la dependencia a los combustibles fósiles (combustibles fósiles líquidos, carbón o gas) permitiendo: (i) reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, (ii) generar ahorros de moneda extranjera mediante la reducción de importaciones, (iii) estimular la instalación de empresas locales, aumentando la creación de empleo y contribuyendo al crecimiento económico.

Sector hidrocarburos

En los últimos años los precios internacionales del gas y petróleo se han visto reducidos por diversos factores como el descubrimiento del Gas Shell, políticas de la OPEP y recientemente por la pandemia del COVID-19, esta reducción de precios no ayudó al incremento de la exploración de hidrocarburos en el Perú, adicionado que en la selva peruana se tiene problemas sociales, la calidad de petróleo y falta de inversión en infraestructura. Por otro lado, el gas de Camisea solo logró consolidarse en la generación de energía, parcialmente en el transporte nacional, y la exportación de LNG, haciendo que las reservas probadas generales continúen su tendencia a la baja llegado a 10.6 TCF para el 2018 y sumando las reservas posibles y probables a 14 TCF(18) con 95% de la participación de Camisea, se evidencia un creciente desbalance comercial y reducción de la producción de petróleo y gas. Los recursos de hidrocarburos en el mediano plazo serán más escasos y costosos de explotar, evidenciando que para lograr una matriz energética ambiental y económicamente sostenida en el tiempo debe desprenderse de los recursos de hidrocarburos e incrementar la participación de los recursos renovables.

La actual política energética peruana se encuentra dirigida al fomento de una matriz energética basada en hidrocarburos de líquidos y gas natural debido que está llevando adelante proyectos como:

ν Programas de masificación de uso del gas:

λ Concesiones de distribución de gas en 18 de 24 regiones, tendido de tuberías a instalaciones domiciliarias, comerciales e industriales a 1.2 millones para el 2019 con crecimiento a 1.5 millones para el 2021.

λ Bono Gas (conversión de autos y residencias).

λ Proyecto de 7 regiones: tendido de tuberías en ciudades de 7 regiones del país para 113,000 usuarios adicionales.

ν Para el 2030 se cuenta con planes de construcción del gaseoducto del sur – Sistema Integrado de Transporte de Gas Natural (Sitgas), US$ 4,500 millones, para alimentar las centrales eléctricas de gas del nodo energético del sur y contar con el City Gate para las principales ciudades del sur, este proyecto refuerza la seguridad energética de una matriz basada en hidrocarburos que requerirá 4.85 TCF para cubrir el consumo por 30 años, donde la demanda para generación de 2,000 MW en el sur utilizaría el 80% del gas (375 MMPCD). Ya que esta no crecería a ese ritmo y tendría que convivir con la generación solar, la generación en base a gas tendría que exportarse.

ν Para el 2022 se concluirá la modernización de la refinaría de Talara, proyecto que amplía la capacidad de procesamiento de crudo a 95 MBPD, con una inversión de US$ 5,300 millones, que permitirá producir combustibles con un máximo contenido de azufre de 50 ppm en la primera etapa y 10 ppm en la segunda. Este proyecto refuerza la matriz energética basada en hidrocarburos líquidos, no impacta en la decisión del gaseoducto al sur (GSP) ni en la penetración de las energías renovables no convencionales, ya que no reducirá los costos de combustibles en el Perú ni incrementará la explotación de petróleo.

Subsidios a los hidrocarburos

La dependencia de los combustibles externos genera una alta exposición a la volatilidad de los precios en la economía, lo cual obligó al gobierno a crear un fondo de estabilidad de precios de los combustibles, realizando un subsidio económico para reducir la volatilidad de los precios acompañado de una reducción del impuesto selectivo al consumo (ISC) de los combustibles entre los años 2004 y 2005, generando un gasto al Estado de S/ 176 y S7 965 millones, respectivamente(20), acumulando al 2018 un gasto de S/ 8,900 millones, siendo el 0.2% del PBI promedio anual en 2004-2018(21). Esta es otra de las razones para promover el cambio de la matriz energética sobre la base de recursos abundantes en el país que sea menos contaminante y renovable.

Al 2018 el transporte terrestre peruano se componía de 2.8 millones de unidades, de las cuales el 85% (2.38 millones) de vehículos livianos y el 15% (0.42 millones) de vehículos pesados, siendo una de las tasas más bajas de penetración en Latinoamérica con 78 vehículos cada mil habitantes a pesar que se experimentó un crecimiento anual sostenido en los últimos 10 años de 6%(26). A la fecha, el Perú no cuenta con un parque automotor eléctrico por lo que utiliza prácticamente el 100% de recursos fósiles para mover este sector.

El 2020 se estimó 3.24 millones de vehículos, donde el 44% (2.14 millones) son automóviles, identificándose que estos son un elemento principal a considerar para el cambio de la matriz energética en el sector transporte, en los escenarios de sustitución paulatina de la flota por vehículos eléctricos. Si bien es cierto que el sector de vehículos pesados es importante en la participación de uso de diésel, aún no existe la tecnología para la sustitución de la flota para este sector, los primeros cambios se darán con el hidrógeno, el cual será considerado en la evaluación de escenarios.

El sector trasporte consume el 67% de los derivados de petróleo y es el mayor generador de CO2 con 48% a nivel nacional, que representa 24.9 millones de tCO2(7,8), es un sector importante para considerarlo en la sustitución del uso de recursos fósiles por electricidad, principalmente en el segmento de vehículos livianos que reemplazaría las gasolinas, así como el transporte masivo con trenes eléctricos en reemplazo del diésel.

La penetración de la electricidad en el sector transporte fue de 0.1%(7) al 2018, la demanda del diésel fue de 55%, entre las gasolinas y el gasohol participaron con un 25%. Se demuestra que existe una brecha de penetración de la electricidad en el sector transporte. A partir del 2010 se observa el incremento de la participación del gasohol impulsado por una política tributaria de selección de gasolinas menos contaminantes.

La sustitución a vehículos eléctricos permite contar con un triple beneficio (i) Reducción de generación de CO2, (ii) Reducción de las importaciones de combustible y (iii) Mejora de la eficiencia del uso energético en más de 5 veces(27).

Una de las barreras de ingreso de los vehículos eléctricos es el costo a 10 años, siendo uno de los componentes importantes el financiamiento y los impuestos, mientras que los costos operativos y de mantenimiento son mucho menores a la opción diésel.

Debido que el sector transporte en el Perú es mayormente informal, antiguo y no agremiado, se debe contar con una estrategia multisectorial para facilitar una transición energética de la movilidad a fuentes de energía eléctrica:

Gobierno:

ν Cambios en el marco regulatorio (asignar responsabilidades de cada entidad: instalación de infraestructura, fiscalización, rol del transporte público, regulación del mercado, sistemas de seguros, participación en licitaciones gubernamentales, tarifas eléctricas diferenciadas).

ν Cambio de políticas para priorizar el transporte público sobre el transporte privado.

ν Incentivos económicos (diferenciados por rendimiento energético, precio del vehículo y exoneración de impuestos durante la compra, exoneración de pagos por parqueo, uso preferencial del vehículo eléctrico).

ν Establecimiento de normas técnicas (interoperabilidad de sistemas de carga, homologación de vehículos eléctricos).

ν Investigación académica (programas piloto por el sector público).

Sector privado:

ν Investigación académica (programas piloto).

ν Desarrollo de incubadoras de negocios (ventas, mantenimiento, operación).

ν Desarrollo de infraestructura (mejoras en el sistema de distribución eléctrica, sistema de carga).

Tren eléctrico:

ν En grandes ciudades como Lima el uso de transporte masivo eléctrico es la solución para dejar de usar los buses a diésel, la experiencia del primer metro de Lima demuestra su real impacto llegando en 2019 a transportar 170 millones de pasajeros, el 2020 la pandemia COVID-19 lo redujo a 70 millones(29), se estima que este cambio en 2019 redujo a 200,000 t de CO2.

Existe una correlación directa de demanda con la distribución de los pasajeros durante el día, la demanda de la línea 1 alcanza hasta de 18 MW para trasladar 4.8 millones de pasajeros.

El esfuerzo nacional para una transición a una matriz energética robusta y descarbonizada debe pasar por un acuerdo nacional donde existe el compromiso del sector privado y el Estado:

Sector energía:

ν Establecer políticas del sector para adecuar la generación adicional con bajos niveles de emisiones de carbono de preferencia con fuentes de energía renovables (actualizar el mapa de recursos de energías renovables).

ν Mejorar el planeamiento de las redes considerando las energías intermitentes, almacenamiento, respuesta de la demanda, vehículos eléctricos).

ν Actualizar los códigos de red.

ν Incentivar la generación distribuida fortaleciendo el rol de los prosumidores.

ν Mejorar los aspectos regulatorios para la generación distribuida.

Sector transporte:

ν Mejorar el transporte para quesea más eficiente en servicio y planeamiento.

ν Políticas de masificación de transporte, desincentivando los carros de pocos pasajeros.

ν Incentivar el uso de vehículo con bajas emisiones de CO2.

ν Establecer normativas de integración entre los sectores transporte y energía.

ν Establecer normas de ingreso de vehículos eléctricos.

ν Incentivar el uso de vehículos eléctricos y la infraestructura requerida.

ν Reducir los subsidios a los combustibles fósiles.

Sector minería e industria: establecer normativa y compromisos de eficiencia energética:

ν Incentivar que los procesos actuales y proyectos certifiquen en auditorías de eficiencia energética ISO-50001.

ν Promover la economía circular (reúso de materiales en los procesos).

ν Promover la inversión de la cogeneración como subproceso en las industrias.

ν Incentivar el uso de métodos de calor alternativo en los procesos.

ν Incentivar sistemas de financiamiento para el retrofitting y programas de renovación de industrias.

Sector vivienda y construcción:

ν Establecer códigos de eficiencia energética para edificios (Smart-building) y domicilios (Smart- house) incluyendo la generación renovable.

ν Aplicar los códigos de eficiencia en los programas de vivienda, colegios, hospitales que el Estado administra.

ν Incentivar sistemas de financiamiento para el retrofitting y programas de renovación de edificios.

ν Incentivar el uso de métodos de calor alternativo en los procesos.

Metodología de la simulación LEAP

Descripción de LEAP

En la presente investigación se requiere determinar los escenarios energéticos-ambientales futuros considerando las condiciones actuales del sistema, identificando a donde vamos (análisis forecast), también es importante establecer que variables pueden influir para llegar a un escenario energético–ambiental deseado (análisis backcast). El programa Long-range Energy Alternatives Planning (LEAP) permite determinar los escenarios energéticos-ambientales indicados. Es utilizado por más de 190 países, entidades gubernamentales y empresas de energía.

El LEAP permite construir modelos de matriz energética usando la técnica Bottom-up, permitiendo en primer lugar identificar y desagregar los tipos y comportamiento de la demanda, para luego asociarlas a sistemas de transformación energético que, a su vez, requieren de fuentes energéticas. El modelo permite utilizar factores demográficos como el crecimiento poblacional o la migración de zonas rurales a urbanas, como es común en países como el Perú, también permite seleccionar diversas tecnologías estableciendo cambios en sus eficiencias o disrupciones. LEAP posibilita modelar escenarios con cambios específicos de alguna variable, estudios “What if”, hasta desarrollar evaluaciones de transición energética que lleguen a cambios estructurales a la matriz que sustenten el desarrollo de políticas en el sector.

Escenarios

La construcción de escenarios al 2050 permite modelar la matriz energética peruana actual y definir posibles escenarios coherentes y su interacción con las tendencias tecnológicas y económicas mundiales esperadas, los resultados brindan un grado significativo de contraste.

La crisis sanitaria del COVID-19, generó problemas económica sin precedentes de las últimas décadas, reduciendo la demanda y la oferta de la economía del 2020 donde el PBI se contrajo 13.1%, la recuperación del PBI se estima sea el 2023(12).

La incertidumbre de las diversas variables que impactan sobre la demanda, oferta y tecnologías hace que la eficiencia energética pueda variar en un rango amplio pero acotado. En ese sentido, en el presente estudio se analiza el comportamiento del sistema energético peruano categorizándolo en escenarios que permiten identificar tendencias asociadas a puntos específicos.

Los futuros de demanda se construyen en base a proyecciones del comportamiento del consumo energético de diversos sectores incluyendo la incertidumbre para cada escenario. Los escenarios de oferta consideran que esta sea superior a la demanda más un margen de reserva, que dependerá de la participación que tengan los recursos renovables. En los escenarios que existe mayor participación de los recursos renovables no convencionales la reserva del sistema eléctrico se considera 40% por la incertidumbre y variabilidad natural, en los escenarios de mayor oferta térmica se considerará un margen de reserva de 30%.

El presente estudio asume las siguientes consideraciones para todos los escenarios:

ν No se toma en cuenta dentro del análisis de los sistemas energéticos las limitaciones por congestión o sobrecargas, estabilidad transitoria, contingencias operativas y estabilidad de tensión.

ν Se consideran futuros hidrológicos promedios, no condiciones hidrológicas húmedas ni seca.

ν Se analiza el Perú como un gran nodo de demanda, en la oferta de energías renovables no convencionales se toma en cuenta los potenciales recursos en el norte, centro y sur.

ν Se utiliza un crecimiento del país PBI promedio.

ν Se utiliza un crecimiento poblacional promedio.

ν Se utiliza un crecimiento de la demanda de energía promedio.

El presente estudio analiza tres escenarios:

ν Business As Usual (BAU): analiza la continuidad de los acontecimientos y decisiones política existentes.

ν Paris 2°C (P2C): analiza el cumplimiento del compromiso del Acuerdo de Paris.

ν Target (TGT): escenario de descarbonización.

Discusión de resultados

La información analizada se ingresó al modelo LEAP estableciendo las tendencias de crecimiento de demanda en diferentes escenarios y oferta del parque generador.

Energía

Del análisis se desprende que el requerimiento de energía eléctrica para el 2050 en el escenario BAU llegaría a 121,000 GWh, que representa un incremento del 240% del consumo actual, en el escenario P2C el consumo llegaría a 97,200 GWh siendo un aumento del 190% y el escenario TGT con un consumo de 67,200 GWh, reporta un incremento del 135% de la energía eléctrica actual.

Demanda

De los resultados se desprende que la generación eléctrica para el 2050 en el escenario BAU llegaría a 28,496 MW con una presencia mayoritaria de generación térmica de 51.6%, con una participación del mix renovable solar/eólico de solo 2.3% e hidráulica de 45.9%; en el escenario P2C la demanda llegaría a 34,496 MW con una participación del mix renovable solar/eólico de 42.5% acompañado de la hidráulica con 37.9% y una menor participación térmica de 19.4%; en el escenario TGT con una demanda de 33,788 MW, el mix renovable solar/eólico tomaría el liderazgo con una participación de 60.1%, acompañado de la hidráulica con 38.7% y una nula participación térmica en la producción de energía. La demanda en el escenario TGT es menor al escenario P2P debido a los efectos de las políticas de eficiencia energética. 

En las Figuras de la 40 a la 46 se detallan los análisis por cada escenario.

Conclusiones

1. La minería consume el 9% de la energía del país, siendo uno de los sectores que menos contaminan con el 2.5% del CO2 por debajo de otros sectores como el transporte, energía, industria y residencial.

2. La transición energética con energías renovables en el sector minero tomará mayor importancia en el corto plazo, donde se generalizarán los mecanismos de cuotas de carbono y aranceles para el CO2, una minería peruana resiliente debe estar preparada para estos retos.

3. El Perú posee la ventaja competitiva de ser un país altamente renovable donde existe un potencial de 108,000 MW, de los cuales solo se utiliza 5,700 MW (5.3%), donde la electricidad participa en el consumo nacional con 20.5%, por lo que existe un gran potencial de capacidad para que la electricidad proveniente de fuentes renovables desplace el uso de combustibles fósiles que son recursos finitos en el tiempo.

4. Para reducir la huella de carbono en la minería se propone la siguiente ruta: a) Con PPA contratar o autoproducir energía limpia y competitiva, b) Generar eficiencias energéticas en los procesos y c) Electrificar la matriz energética interna.

5. Los resultados de las simulaciones de los escenarios en LEAP confirman que es factible contar con una transición energética del país manteniendo el crecimiento del PBI, limitando las emisiones de carbono, electrificando el transporte, generando políticas de uso eficiente energía y utilizando el potencial de las energías renovables disponibles, para el 2050 en un escenario de TGT de descarbonización total, se incrementaría el consumo de energía solo en 35% con una nueva demanda eléctrica de 33,788 MW, el mix renovable solar/eólico tomaría el liderazgo con una participación de 60.1% (20,660 MW), acompañado de la hidráulica con 38.7% (13,000 MW) y una nula participación térmica en la producción de energía eléctrica.

6. Una verdadera transición energética dependerá de una transición económica y ecológica sostenible en el tiempo. La seguridad energética de un país se debe basar en dos aspectos: una matriz diversificada basada en recursos abundantes (en el caso del Perú: agua, solar y eólica) acompañada de un programa de eficiencia energética para los sectores de consumo que es “Hacer lo mismo con menos energía”.

Recomendaciones

Cambios regulatorios:

ν El criterio de “Open Access” en los sistemas eléctricos debe eliminarse para los activos de las empresas privadas, solo se debe aplicar a activos concesionados por el Estado para reforzar las redes.

ν Eliminar el límite de generación de energía a los autoproductores del 5% de la demanda del sistema, para fomentar la inversión propia en energías renovables.

ν Se debe reenfocar los subsidios a los combustibles fósiles como el fondo de estabilidad de precios de los combustibles que demanda gastos para el país, trasladando este subsidio para promover el cambio de la matriz energética sobre la base de recursos renovables y permitir su sostenibilidad en el tiempo.

Temas técnicos:

ν Para que la penetración de las centrales eólicas y solares no afecte la calidad y seguridad del sistema eléctrico se requiere controlar las intermitencias, el almacenamiento de energía, reemplazar el limitado aporte de corto circuito y potencia reactiva y asegurar la inercia del sistema.

ν Establecer estándares para el almacenamiento de energía, generación distribuida y la producción de hidrógeno verde.

ν Redefinir en el COES el despacho de energía para que no solo busque optimizar la seguridad y calidad de energía, se debe incluir las externalidades negativas al medio ambiente que producen los agentes.

Referencias bibliográficas

(1) Perupetro, Cambio de matriz energética e iniciativas sostenibles en el sector hidrocarburos, diciembre 2019. https://www.perupetro.com.pe/wps/wcm/connect/corporativo/51bd149d-632c-4e41-9b7b- 4e6e6d1dae45/Cambio+de+Matriz+Energ%C3%A9t ica+V.8-.pdf?MOD=AJPERES

(2) The Green Swan, Central banking and financial stability in the age of climate change Patrick Bolton - Morgan Despres - Luiz Awazu Pereira Da Silva Frédéric Samama - Romain Svartzman, January 2020 https://www.bis.org/publ/othp31.pdf

(3) Global renewables outlook 2020, Irena International Renewable Energy Agent.

(4) EIA, Atlas of Energy, consulta el 15 agosto 2020 http://energyatlas.iea.org/#!/tellmap/137853948 7

(5) Global Carbón Atlas, consulta el 15 agosto 2020 http://www.globalcarbonatlas.org/es/CO2- emissions

(6) Energy Subsidies 2020, Irena International Renewable Energy Agent.

(7) Minem, Dirección General de Eficiencia Energética, Balance Nacional de Energía 2018.

(8) R.M. N° 102-2020-MINEM/DM, del 20 de marzo del 2020. Disponen la publicación del proyecto de decreto supremo que aprueba el reglamento para optimizar el uso del gas natural y creación del gestor del gas natural en el portal institucional resolución ministerial.

(9) Propuesta para el despacho eficiente de centrales de gas natural en el Perú, R. Fisher y R. Moreno, 25 noviembre 2019.

(10) https://www.bcrp.gob.pe/docs/Publicaciones/Memoria/2019/memoria-bcrp-2019-1.pdf, dic 19, 2020.

(11) Panorama energético 2020, Olade, Sielac, noviembre, 2020.

(12) Reporte de inflación diciembre 2020, Banco Central de Reserva del Perú.

(13) Evaluación del potencial hidroeléctrico del Perú, Ministerio de Energía y Minas y Halcrow Group, 2011.

(14) Estadística anual 2019, COES - Comité de Operación Económica del Sistema Interconectado Nacional.

(15) NREL, National Renewable Energy Laboratory, RE Data Explorer Peru 2020.

(16) Plan de Transmisión 2021-2030, COES - Comité de Operación Económica del Sistema Interconectado Nacional.

(17) Propuestas renovables para la transición energética en la macro región nor oriental del Perú, Percy Alberto Ríos Villacorta, 2019.

(18) Libro anual de recursos de hidrocarburos 2018, Minem.

(19) EIA, US Energy Information Administration, https://www.eia.gov/dnav/ng/hist/rngwhhdM.ht m

(20) Medidas del gobierno para estabilizar los precios de los combustibles, Rosendo Paliza, BCRP.

(21) IPE, Instituto Peruano de Economía, Fondo por estabilizar, setiembre 2018, https://www.ipe.org.pe/portal/fondo-por- estabilizar/

(22) Osinergmin, La industria de la energía renovable en el Perú, Gerencia de Políticas y Análisis Económico, 2017.

(23) Universidad del Pacífico, Tesis: Hacia una transición energética, perfeccionamiento a la regulación de energía renovables no convencionales, Alexander Alaín Zanabria Sequeiros, 2019.

(24) Ingemmet, Mapa Geotermal del Perú, 2010, Víctor Varas y Vicentina Cruz.

(25) Minem, Informe de Actualización de Proyecciones Macroeconómicas 2021-2024.

(26) Osinergmin, Electromovilidad, conceptos, políticas y lecciones aprendidas para el Perú, octubre 2019.

(27) Minem, proyecto de Reglamento para Instalación y Operación de la Infraestructura de Carga de la Movilidad Eléctrica, N°189-2021-MINEM/DM, junio 2021.

(28) Hinicio, Estudio hacia una matriz energética limpia para el Minem, Proyecto NAMA, julio 2017.

(29) Ositran, Informe de Desempeño 2020, Sistema eléctrico de transporte masivo de Lima y Callao, Línea 1, junio 2021.

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