El documento presenta información sobre las tendencias mundiales en materia de electricidad y costos nivelados de electricidad (LCOE). Explica que el mundo se está electrificando rápidamente y que las energías renovables están creciendo para satisfacer la demanda de una manera más sostenible. El LCOE es una herramienta útil para comparar los costos de las diferentes tecnologías de generación de electricidad y ayudar a tomar decisiones sobre la transición energética. Finalmente, proporciona datos sobre los costos y emisiones de CO2 de varias

1. Academia Nacional de la
Ingeniería y el Hábitat
Tendencia Mundial de la
Electricidad y los Costos
Nivelados (LCOE)
Ing. Nelson Hernández (Energista)
Blog: Gerencia y Energía
La Pluma Candente
Twitter: @energia21 Noviembre 2015Periódico on line: Energy News

2. La tendencia mundial es crear un mundo electrificado, es decir, todo o
casi todo funcionando con electricidad mediante cambios de
paradigmas, principalmente, en el sector transporte (cambio motor de
combustión interna) y la eliminación de las centrales termoeléctricas a
carbón. En otras palabras:
Un mundo consumiendo más energía
…pero con menos emisión de CO2
Lógicamente este cambio de paradigma impactara profundamente el
modo de obtener la electricidad, la cual debe cumplir con la premisa de
menos emisiones de carbono.
A tal efecto, es necesario tener una base común que permita
comparación entre las distintas tecnologías generadoras de electricidad,
y facilite así la toma de decisiones. En tal sentido, el costo nivelado o
costo normalizado o costo equivalente, LCOE, cumple con esta condición.
Infografía: Nelson Hernández
…Tendencia mundial

3. La Agencia Internacional de la Energía (IEA, por sus siglas en ingles),
emitió el 15-06-15, su ultima prospectiva denominada “Escenario de
Transición”, en el cual presenta un conjunto de medidas tendientes a
mitigar la emisión de CO2.
La prospectiva propone una estrategia a corto plazo, sobre la base de
las tecnologías disponibles y de cinco políticas cuantificables:
• Aumentar la eficiencia energética en la industria, los edificios y el
transporte.
• Reducir progresivamente el uso de las plantas eléctricas de carbón
menos eficientes y la prohibición de su construcción.
• Aumentar la inversión en energías renovables a $ 400 mil millones en
2030.
• Eliminar gradualmente los subsidios al consumo de combustibles
fósiles.
• Reducir las emisiones de metano procedentes de la producción de
petróleo y gas.
Infografía: Nelson Hernández
El Escenario de Transición de la IEA

4. En su última cumbre anual celebrada el 7-8 de junio 2015, estableció
como principios básicos, los siguientes:
• Evitar que el calentamiento promedio de la superficie del planeta
supere los 2 °C para finales de siglo
• Desacoplar la economía mundial del consumo de combustibles fósiles
• Reducir las emisiones de CO2 y otros gases de efecto invernadero en
un 40 %, con respecto a la de 2009, para el 2050
• Transformar el sector energético para el 2035, movilizando 100 G$
anuales en financiamiento destinado a los países en desarrollo,
iniciando en el 2020, para proyectos energéticos sustentables.
El Grupo de los Siete (G7) (*)
Protocolo de Kyoto COP21- Paris
(1997) (2015)
(*) Alemania, Canadá, Estados Unidos, Francia, Italia, Japón Reino Unido
Infografía: Nelson Hernández

5. • Energía solar en todas partes: La disminución en el costo de la
tecnología fotovoltaica impulsará un aumento de 3.7 millardos de $ en
inversiones en energía solar, tanto a gran escala y como a pequeña
escala.
• Fortalecimiento del PROSUMER: Alrededor de 2.2 millardos de $ irán a
proyectos de solar PV en los techos de las viviendas y otros sistemas
fotovoltaicos locales, alcanzando la independencia energética
• Demanda disminuida: Las acciones tecnológicas en eficiencia
energética en áreas tales como la iluminación y el aire acondicionado,
ayudaran a limitar el crecimiento de la demanda de energía mundial. En
los países de la OCDE, la demanda de energía será menor en 2040 que
la de 2014.
• Competencia fósiles: Decisión basada en abundancia y costo
ambiental (LCOE). El carbón, desplazado por gas lutítico e hidratos de
metano
• Peligro Climático: La tendencia para el largo plazo – 2040 - , es
descarbonizar la matriz energética global con el objeto de controlar el
fenómeno de cambio climático
Los 5 cambios que sacudirán, en 10 años, el sistema eléctrico mundial
Infografía: Nelson Hernández

6. 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
Carbono Pesca Siembra
Tierra Urbana Productos forestales Pastoreo
Nro.deTierrasdisponiblesydemandadas
11019691868176716661 06
Mundo. Huella ecológica por componente
Fuente: Global Footprint Network Infografía: Nelson Hernandez
Bio capacidad
1.56

7. 0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
África
Norte América
Asia Oriental + Pacifico
Europa
Latinoamérica
Asia Meridional
MUNDO
Cuadrante
mínimo de
Desarrollo
Sustentable
Mundo (2015). Huella ecológica por regiones vs IDH
Fuente: Global Footprint Network / PNUD Infografía: Nelson Hernandez
Huellaecológicapercápita(gha)
Índice desarrollo humano (IDH)

8. 0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Huellaecológicapercápita(gha)
Índice desarrollo humano (IDH)
Alto
IDH
Muy Alto
IDH
Cuadrante mínimo
de Desarrollo
Sustentable
Mundo (2015). Huella ecológica vs IDH
Fuente: Global Footprint Network / PNUD Infografía: Nelson Hernandez
De 170 países analizados, 90
tienen un IDH igual o mayor a
0.7, y 70 tienen una huella
ecológica igual o menor a 1.7.
Solo 8 están en el cuadrante de
desarrollo sustentable

9. 0
10
20
30
40
50
Solar PV
Geotérmica
Eólica Marina
Total Bioenergía
Biomasa
Biogás
Biocarburantes
Eólica Tierra Total Eólica
Total Solar
Total Renovables
Marina
Hidroeléctrica
Solar Térmica
Fuente: IRENA 2015 Infografía: Nelson Hernández
Renovables. Crecimiento Capacidad Instalada (2006 – 2014)
%

10. CarbónPetróleoGasNuclearRenovables
39.6 %
12.1 %
18.0 %
18.5 %
11.8 %
12.1 %
6.5 %
22.8 %
30.1 %
28.5 %
238 (MBDPE)
2015 2050
Electricidad = 39 % Electricidad = 49 %
Fuente: IEA 2015 Infografía: Nelson Hernández
Mundo. Demanda Energética (Escenario 2 ºC)
260 (MBDPE)
Renovables: Biomasa, Eólica, Solar, Hidroelectricidad, Geotermal

11. Total Emisión CO2
Reduc. Eficiencia
Reduc. Renovables
Reduc. Captura CO2
Reduc. Cambio Combustible
Reduc. Nuclear + Otros
10
20
30
40
50
60
0
504030201005009590
Historia Proyección
22.0
28.5
41.1
56.0
21.8
16.9
14.0
Fuente: IEA 2015 Infografía: Nelson Hernández
Mundo. Reducción Emisiones CO2 (Escenario 2 ºC)
GTCO2
7.0 %
12.2 %
15.4 %
30.0 %
35.4 %

12. Otras Renovables Biomasa Nuclear
Petróleo Gas Carbón
2012 2050126.8 (MBDPE)
90.7 (MBDPE)
76.2 %
8.5 %
2.8 %
12.7 %
6.0 %
23.0 %
47.0 %
8.6 %
24.8 %
10.7 %
10.4 %
23.8 %
39.1 %
60.9 %
45.3 %
Emisión CO2
Emisión CO2
11.8 GTCO2
4.1 GTCO2
Fuente: IEA 2015 Infografía: Nelson Hernández
Mundo. Insumos Generación Eléctrica (Escenario 2 ºC)

13. 0
20
40
60
80
100
120
0
10
20
30
40
50
60
50
10
8
6
4
2
4030201000 504030201000
No Hacer Nada ( 6 ºC) 2 ºC4 ºC
Consumo Petróleo (MBD) Emisión CO2 (GT)
(*)
(*) Gasolinas
Fuente: IEA 2015 Infografía: Nelson Hernández
Mundo. Perspectivas Energéticas Sector Transporte
3.9
8.6
9.6
54
110
121

14. Petróleo
Gas
Carbón
Electricidad
Renovables
No Renovables
Transm &Distribuc
Hidroelec
Eólica
Solar
Bioenergía
40.1 16.7 5.7
40.8 %
24.9 %
34.3 %
2.6 %
21.8 %
34.0 %
41.6 %
16.8 %
22.2 %
34.7 %
26.3 %
Total Energía Electricidad Renovables
Fuente: IEA 2015 Infografía: Nelson Hernández
Mundo. Inversiones en Sector Energía (2014 - 2035) (T$)
T = Tera = 1.000.000.000.000

15. 4000
4500
5000
5500
6000
6500
302520151005
Carbón PetróleoGas
-
-
+
MTCO2
Variación Periodo
Gas = + 2105
Carbón = - 9400
Petróleo = - 4145
Neto = - 11440
Fuente: BP 2015 / White House /IEA 2015
Cálculos: N. Hernández Infografía: Nelson Hernández
Plan Obama. Estimación Variación Emisión CO2 USA (2015 – 2030)

16. Gas Petróleo Otros Usos Petróleo Transporte Carbón
Fuente: BP 2015 / White House / IEA 2015
Estimación: N. Hernández Infografía: Nelson Hernández
Plan Obama. Balance energético (2015 – 2030)
- 4000
- 3000
- 2000
- 1000
0
1000
Otros Electricidad Total
158
109
881 990
269
1155
2422233
1155
36
2580
MTPE
0.93 MTCD
2.1 MBD
8100 MPCD

17. El costo nivelado de la electricidad, también conocido como costo
normalizado o costo equivalente, (abreviado como LCOE por sus
siglas en inglés) es la valoración económica del costo del sistema
de generación de electricidad que incluye todos los costos a lo
largo de la vida útil del proyecto: la inversión inicial, operación y
mantenimiento, el costo de combustible, costo de capital, etc.
En un mundo con tendencia de electrificación masiva dentro de
un cambio de la estructura energética mundial el LCOE es una
herramienta fundamental para la comparación de los costos
unitarios de diferentes tecnologías.
El LCOE es el valor más cercano al costo real de la inversión,
tanto en la producción de electricidad en monopolios de
mercados regulados de electricidad con garantías de préstamos,
como en escenarios de precios regulados en mercados
competitivos.
Costo eléctrico nivelado (LCOE)
Infografía: Nelson Hernandez

18. LCOE =
∑t = 1
n
DGI ttt + *( 1 – IM ) – IM*
∑t = 1
n
E t *( 1 – IM )
I = Inversión
G = Gastos O&M
D = Depreciación
E = Energía eléctrica generada
IM = Impuesto sobre la renta
n = Horizonte económico
LCOE, es igual a la sumatoria de los I, G y
D, descontados a una tasa en el horizonte
económico, dividido entre la sumatoria de
la E descontada a la misma tasa en el
horizonte económico
Costo eléctrico nivelado (LCOE)
Infografía: Nelson Hernandez

19. Otros O&MCombustibleInversión
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Solar EólicaHidroeGasCarbónNuclear
74
26
6
75
19
28
42
30
29
13
58
85
15
88
12
Fuente: EIA Infografía: Nelson Hernandez
LCOE. Distribución Costos Promedios de Generación

20. Data de Entrada
Ejemplo
Inversión Total (M$) 69
Capacidad Bruta Instalada(MW) 85
Factor de Operación, fracción 0.9
O&M fijo, $/Kwh año 7.34
O&M variable, $/Mwh 15.5
Eficiencia térmica, BTU/Kwh 10850
Emisión CO2, Lb/MBTU 117
Precio emisión CO2, $/TM 50
Horizonte Económico (años) 20
Tasa de descuento, fracción 0
Impuesto sobre la renta, fracción 0
Data de Salida
Inversión $/Kw 812
Capacidad Neta(MW) [ventas] 76
Generación anual, GWh 666
Emisión CO2, TM/MWh 0,577
Costo anual fijo, M$ 13,4
Costo Variable, M$ 10
Costo Emisión CO2, M$ 19.2
Total costo, M$ 42.6
Costo Nivelado, $/Mwh 73.32
Data calculo LCOE
Infografía: Nelson Hernandez

21. COSTO
INVERSION NIVELADO
TIPO TECNOLOGIA $/Kw $/MWh
1 Pequeñas Hidroe 3000 40,45
2 Hidroelect 2934 54,32
3 TGA 562 62,18
4 TG CC 919 66,66
5 TGA CC 1025 71,19
6 TG 812 73,30
7 Orimulsión Turbina (1) 840 76,28
8 Hidro + Bombeo 5288 77,16
9 Solar PV 3873 85,05
10 Solar PV (desplazam) 3873 93,50
11 Solar PV (20 % almacenam) 4233 95,91
12 TGA + CC + CCS 2094 110,27
13 Eolica Tierra 2210 122,57
14 Fuell cell 7100 138,10
15 Fuel Oil 3000 143,10
16 Carbon Pulverizado 3246 171,23
17 Eolica Mar 6230 210,84
18 Solar termica 5060 217,70
19 TG CC Integral 4400 252,44
20 Carbón Gasificado + CCS 5231 264,10
21 TG integrada + CCS 7615 264,46
22 Nuclear Avanzada 5530 286,94
23 Geotermal Binaria 4360 325,79
24 Biomasa Cama fluidizada 4100 388,14
25 Geotermal 6240 424,52
26 Biomasa CC 8150 1110,9
27 Residuos solidos municipales 8320 1220,6
TG = Turbina a gas
A = Avanzada
CC = Ciclo combinado
CCS = Captura de Carbono
(1) = Turbina SGT 500
Los costos nivelados
mostrados corresponden a
valores de inversión y costos
de O&M de 2013. Para la
emisión de CO2 se contempla
un costo de 50 $/TM. Se
asume un TIR = 0 (cero) para
la evaluación de cada Tipo de
Tecnología
Mundo. Costos nivelados promedios generación eléctrica (LCOE)
Cálculos: Nelson Hernández
Infografía: Nelson Hernandez
Fuente: EIA / IEA / Lazard / Fraunhofer

22. Gas Convencional Carbón Pulverizado
Sin Costo Emisión CO2 Con Costo Emisión CO2 171.2
125.2
73.3
41.1
Mundo. LCOE . Impacto de la emisión de CO2 ($/Mwh)
Cálculos: Nelson Hernández Infografía: Nelson Hernandez
Fuente: EIA / IEA / Lazard / Fraunhofer

23. Inversión
Combustible
Inversión
Combustible
68
69
70
71
72
73
74
75
76
-15% -10% -5% 0 5% 10% 15%
LCOE($/Mwh)
145
150
155
160
165
170
175
180
185
-15% -10% -5% 0 5% 10% 15%
LCOE($/Mwh)
Gas Convencional Carbón Pulverizado
Mundo. LCOE Vs Variación en inversión y precio combustible
Cálculos: Nelson Hernández Infografía: Nelson Hernandez
Fuente: EIA / IEA / Lazard / Fraunhofer

24. 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
50 75 100 150 200 250 300
Gas ConvencionalCarbón Convencional
Mundo. Costos nivelados eléctrico Vs Costo emisión CO2
Cálculos: Nelson Hernández Infografía: Nelson Hernandez
Fuente: EIA / IEA / Lazard / Fraunhofer
$/TM CO2
LCOE($/Mwh)
Eólica Marina
Nuclear Avanzada
Solar Concentrada

25. Complete Initial R&D for
1 MW to Full-Scale SSP
NASA: Programa de Energía Solar Espacial
2003-2005 2006-2010 2011-2015 2016-20202002
Studies & Proof-of-
Concept
Technology
Research (TRL 2-4)
Technology
Research,
Development and
Test (TRL 4-5)
Dual-Purpose
Applications R&D
(TRL 4-6)
FY99 FY00 FY01 FY02 FY03 FY04 FY05 FY06 FY07 FY08 FY09 FY10 FY11 FY12 FY13 FY14 FY15 FY16 FY17 FY18 FY19 FY20
Technology Demos
(TRL 6-7)
LEGEND R&D
Decision Point
Major R&D Pgm
Milestone
Strategic R&T Road
Map Objective
MSC 3
10 MW-Class Flight
Demo (TRL 7)
Complete Initial SSP Technology Research for 1-
10 MW Class to Full-Scale Systems
Complete Initial R&D for
1 MW to Full-Scale SSP
Technology
Testbeds
MSC 1
100 kW Class SSP flight
demo
50 M Class flight expt.
(incl SPG, AR&D, dist. control)
Component-Level Flight
Experiments
Ground Test of SPG/WPT/Other Breadboards
Large structures for large
apertures & solar sails
Component-Level
Proof-of-Concept
experiments
High Efficiency
Arrays for S/C
SSP Concept definition
complete
Ground Test very large
deployable structures
1 MW Class SSP advanced
technology subsystem flight demo’s
(SPG/SEPS/WPT)
10 kW 100 kW 1 MW
High Power SEPS For
Science Probes
Lunar Power, Large SEPS
High-Power GEO
CommSats
MSC 2
10-100 kW SSP
planetary surface demo
SSP Model System
Concept(s)
MSC 4+
(2020+)

26. Fuente: Dassault Systems Infografía: Nelson Hernández
Energía Solar Espacial

27. COSTO
INVERSION NIVELADO
TIPO TECNOLOGIA $/Kw $/MWh
1 Pequeñas Hidroe 3000 40,45
2 Hidroelect 2934 54,32
3 TGA 562 62,18
4 TG CC 919 66,66
5 TGA CC 1025 71,19
6 TG 812 73,30
7 Orimulsión Turbina (1) 840 76,28
8 Hidro + Bombeo 5288 77,16
9 Solar PV 3873 85,05
10 Solar PV (desplazam) 3873 93,50
11 Solar PV (20 % almacenam) 4233 95,91
12 TGA + CC + CCS 2094 110,27
13 Eolica Tierra 2210 122,57
14 Fuell cell 7100 138,10
15 Fuel Oil 3000 143,10
16 Carbon Pulverizado 3246 171,23
17 Eolica Mar 6230 210,84
18 Solar termica 5060 217,70
19 TG CC Integral 4400 252,44
20 Carbón Gasificado + CCS 5231 264,10
21 TG integrada + CCS 7615 264,46
22 Nuclear Avanzada 5530 286,94
23 Geotermal Binaria 4360 325,79
24 Biomasa Cama fluidizada 4100 388,14
25 Geotermal 6240 424,52
26 Biomasa CC 8150 1110,9
27 Residuos solidos municipales 8320 1220,6
TG = Turbina a gas
A = Avanzada
CC = Ciclo combinado
CCS = Captura de Carbono
(1) = Turbina SGT 500
Los costos nivelados
mostrados corresponden a
valores de inversión y costos
de O&M de 2013. Para la
emisión de CO2 se contempla
un costo de 50 $/TM. Se
asume un TIR = 0 (cero) para
la evaluación de cada Tipo de
Tecnología
Mundo. Costos nivelados promedios generación eléctrica (LCOE)
Cálculos: Nelson Hernández
Infografía: Nelson Hernandez
Fuente: EIA / IEA / Lazard / Fraunhofer
Solar Espacial
Inversión: 40000 $/Kw
LCOE = 320 $/MWh

28. Fusión Nuclear (TOKAMAK)
La razón de esta persistencia:
El deuterio y litio, cuya fusión ocurre en la planta para producir tritio que es el
combustible.. Ambos componentes existen en cantidades ilimitadas en todo el
mundo. Un gramo de tritio puede liberar tanta energía como 11 toneladas de carbón.

29. Nuclear Fusión
Nuclear Fisión
Hidroelectricidad
Otras Renovables
Carbón
Gas
Petróleo
20902050204020302020201020052000 208020702060 2100
86
76
67
60
49
39
33
26
2320
124
105
Fuente: Max Planck Institute Infografía: Nelson Hernández
Mundo. Consumo neto de electricidad (MBDPE)

30. La tendencia mundial es un mayor consumo de energía, pero con
menor emisión de CO2 (reducción energías fósiles) para evitar que el
calentamiento promedio de la superficie del planeta supere los 2 °C
para finales de siglo
El medio energético preferido será la electricidad con un 50 % de la
energía a consumir en el 2050, dirigida a su obtención. El 80 % de la
energía eléctrica generada en el 2050 no emite CO2.
Para el 2050, de las energías renovables, la solar será la de mayor
uso. Seguida por la eólica y la hidroelectricidad
En un mundo con tendencia de electrificación masiva dentro de un
cambio de la estructura energética mundial, el LCOE es una
herramienta fundamental para la comparación de los costos unitarios
de diferentes tecnologías
Lecciones Aprendidas

31. Del análisis del LCOE, podemos indicar:
• La tecnología más económica para generar electricidad sigue
siendo la hidroelectricidad
• Dentro de los fósiles la generación con turbinas a gas es la más
económica
• Las modalidades de la tecnología solar PV compite abiertamente
con tecnologías basadas en fósiles
• La turbina SGT 500 abre una posibilidad de masificar el uso de la
Orimulsión en la generación eléctrica
• La penalización por la emisión de CO2 de las tecnologías
basadas en fósil es una acción positiva en la lucha contra el
cambio climático
Para la 2da mitad del siglo XXI, el mundo científico y tecnológico
apuesta a la Energía Solar Espacial y a la Fusión Nuclear como la
fuentes principales (…algunos dicen que las únicas) para la
satisfacción de los requerimientos energéticos de la humanidad.
Lecciones Aprendidas

32. Academia Nacional de la
Ingeniería y el Hábitat
Costos Nivelados Eléctricos
(LCOE)
Ing. Nelson Hernández (Energista)
Blog: Gerencia y Energía
La Pluma Candente
Twitter: @energia21 Noviembre 2015Periódico on line: Energy News
… Muchas Gracias!