Evaluación potencial hidroeléctrico de Perú; Banco Mundial

1. Perú - Evaluación del Potencial Hidroeléctrico
Eduardo Zolezzi David Menéndez Arán
Consultor del BM Halcrow
Washington DC, 14 de Marzo de 2011
Banco Mundial – Semana de la Energía 2011
Energía Sostenible: Bajo Carbono, Acceso y Gobernanza

2. Perú – El Largo Camino del Desarrollo Hidroeléctrico
1973: la “Primera” Evaluación
del Potencial Hidroeléctrico
(Asistencia Técnica Alemana)
2008, 2009: Estudios ESMAP
Sobre Marco y Barreras para el
Desarrollo Hidroeléctrico
2011: Nueva Evaluación del
Potencial Hidroeléctrico
(Proyecto de ER – Financiamiento
del BM)

3. Perú – Evaluación del Potencial Hidroeléctrico
Contenido
Contexto (Motivación)
Data Básica y Procesamiento
Modelación Hidrológica y Procesamiento
Potencial Hidroeléctrico
Mejores 100 Potenciales Plantas Hidroeléctricas de
Tamaños Pequeños y Medianos
Productos: Atlas Hidroeléctrico, HidroGIS en Web

4. Perú – Evaluación del Potencial Hidroeléctrico
Contexto (Motivación)

5. Potencial Hidroeléctrico Mundial

6. Potencial Hidroeléctrico en Sudamérica
PERÚ
2do en SA en Potencial y
6to en el Mundo
7mo en SA en Capacidad.
Instalada

7. El Desafío
PERÚ - Modelo
Satelital Digital
del Terreno

8. Perú – Evaluación del Potencial Hidroeléctrico
Data Básica y Procesamiento

9. Data de Elevación (Topográfica)
Mapas 1:100,00 del Instituto Geográfico Nacional Data Satelital Digital del Terreno SRTM (NASA)

10. Modelo Digital del Terreno (1)

11. Modelo Digital del Terreno (2)

12. Data de Precipitación
Data Básica: Registros de 457
estaciones originales, mas 155
adicionales, del SENAMHI; Data
del TRMM (NASA); y de la FAO
Cleanwat 2.0 (2006).
Resultados: 472 registros
consolidados / procesados.

13. Data de Temperatura
Data Básica: Registros de 264
estaciones originales, mas 70
adicionales, del SENAMHI; de FAO
Cleanwat 2.0 (2006); data de GHCN
(NOOA); y data de climatología de
RETScreen.
Resultados: 265 registros
consolidados / procesados.

14. Data de Caudales
Data Básica: Registros de 144
estaciones originales, mas 58
adicionales, del SENAMHI; 279
registros originales de la ANA
Perú y 30 registros de la ANA de
Brasil; y 14 registros del INRENA
Perú.
Resultados: 187 registros
consolidados / procesados de
caudales, de mas de 5 años de
duración, en el periodo 1970-2010.

15. Disponibilidad de Data Básica del SENAMHI
Ene-70
Ene-72
Ene-74
Ene-76
Ene-78
Ene-80
Ene-82
Ene-84
Ene-86
Ene-88
Ene-90
Ene-92
Ene-94
Ene-96
Ene-98
Ene-00
Ene-02
Ene-04
Ene-06
Ene-08
Disponibilidad
de datos
Región 6
Precipitación, Caudal
y Temperatura
Precipitación
Caudal
Temperatura
Caudal
Temperatura
Precipitación
Región 6

16. Data de Vegetación y Tipo de Suelo

17. Características Hidrográficas de Cuencas
Delineación
De las Cuencas Direcciones
de Flujo
Acumulación
de Flujos Hidrografía
Procesada

18. Características Físicas de las Cuencas

19. Perú – Evaluación del Potencial Hidroeléctrico
Modelación Hidrológica y Procesamiento

20. Procesamiento de Data Hidrológica y de Clima
20
10
0
Jan-10Jan-00Jan-90Jan-80Jan-70 Jan-10Jan-00Jan-90Jan-80Jan-70
20
10
0
Jan-10Jan-00Jan-90Jan-80Jan-70
20
10
0
Jan-10Jan-00Jan-90Jan-80Jan-70
PA MPA BLA NC A
Temperatura(°C)
C A RUMA S C A NDA RA V E C A BA NA C O NDE
C A MA NA EL FRA YLE PA UZA SA N C A MILO
PA MPA GA LERA S PUQ UIO BUENA V ISTA HUA RO C HIRI
Temperatura
200
150
100
50
0
Jan-06Jan-94Jan-82Jan-70
400
300
200
100
0
300
200
100
0
Jan-06Jan-94Jan-82Jan-70
300
200
100
0
200
150
100
50
0
Jan-06Jan-94Jan-82Jan-70
300
200
100
0
Curahuasi
Preicipitación(mm)
Chilcayoc Pisac
Acomayo Urubamba Granja Kcayra
Precipitación Enero
EDA
Análisis de Series de Tiempo
Análisis de Doble Masa
Acumulaciones Regionales
Análisis estacional e inter-
anual de variaciones
Análisis de valores atípicos
Análisis de Correlación
Análisis de Continuidad
Estadísticas (X, S, CV, CS)

21. Procesamiento de Data Hidrológica
Región 2: Caudal Medio Mensual
0
5
10
15
20
25
Sep Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago
Mes
Caudal(m3/s)
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
Caudal(m3/s)
Dique Los Espanoles
MARIA PEREZ (ANA2)
Salamanca
Aguada Blanca (ANA)
El Frayle (ANA)
Sumbay
Tingo Grande
Huatiapa
Negropampa (D)
PALLCA-HUARURO
(ANA2)
Puente Carretera Camana
Puente Colgante-Sibayo
Charcani
Región 2: Curvas de permanencia
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0% 20% 40% 60% 80% 100%
% de tiempo superado
Q%/Qa
Chucarapi
Huatiapa
MARIA PEREZ
Negropampa
PALLCA-HUARURO
Puente Carretera Camana
Puente Colgante-Sibayo
Salamanca
Aguada Blanca
Charcani
Sumbay
Tingo Grande
Promedio Region 2
Altura : 20-4500 msnm
Área: 60-17000 km
2
Regiones Hidrológicas

22. Data Hidrológica (y Relacionada) Procesada
Precipitación Promedio Anual Caudal Especifico
Evapo-transpiración Anual

23. Formulas de Regresión para Hidrología Regional
Qmedio = Caudal Promedio
Area = Área de la Cuenca
Pm = Precipitación Promedio
Dd = Densidad Superficial de Drenaje
S1085 = Índice de Pendiente
Con los Coeficientes Mas Significativos

24. Perú – Evaluación del Potencial Hidroeléctrico
Potencial Hidroeléctrico

25. Qi
Qi+1
Hi
zi
TRAMO i
zi+1
i
i+1
Li (1)
Qi, Zi , Ai
Qi+1, Zi+1, Ai+1Nodo creado
automáticamente
Nodo Intermedio
Li (2)
Li (2.1)
Li (2.2)
Determinación del Potencial Hidroeléctrico Teórico
Si L < 5 km, entonces Li=L
Si L > 5 km, entonces Li=L/2
i: Nodo aguas arriba
i+1: Nodo aguas abajo
Ai [km2
]: Área de drenaje en el nodo i
Zi [m]: Elevación del nodo aguas arriba
Li: Longitud del segmento de río nodo i
( )2/)( 1 iiiiiiTOTAL HQQHQgPPHT ⋅−+⋅⋅== +∑∑
Qi [m3
/s]: Caudal en el nodo i
Qi+1 [m3
/s]: Caudal en el nodo i+1
Hi [m]: Diferencia de elevación [Zi – Zi+1]
entre los nodos i y i+1

26. Potencial Hidroeléctrico Teórico
PTeórico = 270 371 MW
PAprovechable = 170 009 MW

27. Potencial Hidroeléctrico Teórico en Cuencas

28. Determinación del Potencial Hidroeléctrico Técnico
g: Constante de gravedad
η: Eficiencia
Hi [m]: Diferencia de elevación [Zi – Zi+1]
entre nodos i y i+1
Qi [m3
/s]: Caudal en el nodo i
TecP g Hi Qiη= ⋅ ⋅ ⋅
Costos Electromecánicos (Ce): f(PTec) [Water Power – 2009]
Costos Tubería (Cp): f(Qturb, Hi, LPenstock) [RETScreen – 2006]
Costos Obras Civil (Cc): f (Qturb, PTec, Hi) [RETScreen – 2006]

29. Índice Costo – Beneficio (ICB)
TAC
ICB
E
=
3
10TA TecC C FRC P COM= ⋅ + ⋅ ⋅
24 365TecE P Fu= ⋅ ⋅ ⋅
E: Energía anual promedio generada
PTec: Potencial hidroeléctrico técnico
Fu: Factor de utilización
24 x 365: Número de horas en un año
CTA: Anualidad de la inversión total
C: Monto de inversión total
PTec: Potencial hidroeléctrico técnico
COM: Costos de O & M
FRC: Factor de recuperación de capital
i: tasa de interés
n: vida útil
0.3716
40,7COM P−
= ⋅
( )
( )
1
1 1
n
n
i i
FRC
i
⋅ +
=
+ −

30. Potencial Hidroeléctrico Técnico de una Cuenca

31. Índice Costo-Beneficio y Costo Unitario
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0
Costo/PINST[US$/KW]
PINST [MW]
Costo/PINST0
20
40
60
80
100
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0
ICB[US$/MWh]
PINST [MW]
Costo/Beneficio (ICB)
CUR = 60 US$/MWh
Pmin

32. Potencial Hidroeléctrico Técnico-Económico
PTécnico = 114 816 MW
PTec. Aprovechable = 69 445 MW

33. Potencial Hidroeléctrico Técnico de Cuenca

34. 8350000
8400000
8450000
8500000
8550000
8600000
900000 950000 1000000 1050000 1100000 1150000
y
x
Potencial HidroeléctricoTécnico
0 MW < Ptécnico< 1 MW
1 MW <Ptécnico< 10 MW
10 MW <Ptécnico< 20 MW
20 MW <Ptécnico< 50 MW
50 MW <Ptécnico< 100 MW
Ptécnico> 100 MW
Potencial Técnico de la Cuenca del Inambari

35. Perú – Evaluación Potencial Hidroeléctrico
Mejores 100 Potenciales Plantas Hidroeléctricas
de Tamaños Pequeños y Medianos
(1 < P < 100 MW)

36. Matriz Multi-Criterio para el Orden de Mérito
Matriz Multi-Criterio
Económico [ ]
Ambiental [ ]
Otros Criterios [ ]
Índice Costo-Beneficio (ICB) [wec1]
Valor Presente Neto [wec2]
Tasa Interna de Retorno [wec3]
Longitud del río afectada [wen1]
Número de tributarios aguas abajo [wen2]
Longitud de caminos de acceso [wen3]
Disponibilidad de data básica [wo1]
Distancia a red eléctrica existente [wo2]
Desarrollo de áreas de interés [wo3]
ecP
enP
oP
Ponderación de los
Índices en Primer
Esquema
= 0.8
wec1 = 1.0
= 0.2
wen1 = 0.6
wen2 = 0.4
ecP
enP
= 0.6 wen1 = 0.2
wec2 = 0.5 wen2 = 0.2
wec3 = 0.5 wen3 = 0.1
( + ) = 0.4
wo1 = 0.3 wo2 = 0.2
ecP
enP oP
Ponderación de los
Índices en el
Segundo Esquema

37. (Muestra de) Mejores 100 con Multi-Criterio

38. Localización de los 100 Mejores Potenciales
Desarrollos Hidroeléctricos
1.0 MW < Pinst < 20 MW
Pinst > 20 MW

39. Perú – Evaluación del Potencial Hidroeléctrico
Productos

40. Atlas del Potencial Hidroeléctrico

41. HidroGIS en la Web (1)
http://sigfoner.minem.gob.pe/hidro

42. HidroGIS en la Web (2)

43. ¿Cómo Desarrollar (Racionalmente) el Potencial
Hidroeléctrico de la Amazonía?
Cuenca del Río Inambari: Potencial Técnico Hidroeléctrico Utilizable: 8,870 MW

44. Muchas Gracias por su Atención
2011: Centenario del Descubrimiento de Machu Picchu