Análisis microeconómico de la implementación de sistemas solares fotovoltaicos de uso residencial en estrato tres Ramón Armando Ríos Ángel Universidad Nacional de Colombia Facultad de Minas, Departamento de Energía Eléctrica y Automática Medellín, Colombia 2017
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Análisis microeconómico de la implementación de sistemas solares fotovoltaicos de uso residencial en
estrato tres
Ramón Armando Ríos Ángel
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Minas, Departamento de Energía Eléctrica y Automática
Medellín, Colombia
2017
Análisis microeconómico de la implementación de sistemas solares fotovoltaicos de uso residencial en
estrato tres
Ramón Armando Ríos Ángel
Trabajo final de maestría en perfil de profundización presentado como requisito parcial
para optar al título de:
Magister en Ingeniería – Ingeniería Eléctrica
Director:
Ing. Javier Gustavo Herrera Murcia, PhD.
Codirector:
Ing. Pablo Hernán Corredor Avella, MSc.
Línea de Investigación:
Sistemas de potencia
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Minas, Departamento de Energía Eléctrica y Automática
Medellín, Colombia
2017
“El sabio no es el que sabe mucho, sino el que humildemente comparte lo aprendido”.
Ramón Armando Ríos Ángel.
Agradecimientos:
A la Universidad Nacional de Colombia por ser
un pilar fundamental en mi desarrollo como
profesional.
Al profesor Javier Herrera por todo el
conocimiento, paciencia y apoyo constante en
el desarrollo de este trabajo.
A Pablo Corredor por todo el conocimiento y
experiencia aportados.
A Hernán Corredor y PHC Servicios
Integrados Group SAS por el tiempo brindado.
A mi Mamá, mi Papá y mis hermanos por su
amor y apoyo incondicional.
A Jhenifer Gómez por su amor, paciencia,
fuerza y compañía.
A mis amigos Gilberto Villegas, Daniel
Carmona y Alejandro Gómez por su compañía
en todas las noches trabajadas.
A mis amigos Julián Vega, Luisa Barrera y
Sebastián Salazar por siempre llenarme de
buena energía y de fe.
Resumen y Abstract VII
Resumen
Este estudio presenta el análisis microeconómico y técnico de la implementación de
sistemas solares fotovoltaicos (SSFV) de uso residencial en estrato tres. Con el fin de
determinar el interés de un conjunto de viviendas en la adquisición de SSFV comparado
con un grupo de servicios públicos o privados específicos, se realizó un análisis
microeconómico mediante el uso del método del Proceso Analítico Jerárquico (AHP) a
través del cual se realizan valoraciones cualitativas y se procesan para obtener resultados
numéricos. Este método se aplicó a través de encuestas realizadas a viviendas estrato
tres en Medellín y para dos Grupos adicionales considerando el Área Metropolitana del
Valle de Aburrá.
Adicionalmente, se realizó la valoración de los costos y el cálculo de la energía generada
por un SSFV de 590 W de acuerdo con un modelo desarrollado en el software DigSILENT
[1]. Se utilizaron datos reales de radiación y temperatura obtenidos del Sistema de Alerta
Temprana de Medellín y el Valle de Aburrá (SIATA). Los datos de la demanda
representativa fueron suministrados por las Empresas Públicas de Medellín (EPM) y
corresponden al estrato tres de la comuna siete - Robledo en la ciudad de Medellín. Los
costos del SSFV fueron cotizados con la empresa Solenium.
De acuerdo con las encuestas realizadas del Grupo uno, se concluye que en promedio un
21% de las mismas considera de importancia alta los servicios públicos domiciliarios,
continuando con los servicios de educación y vivienda con un 18.5% y 18.8%
respectivamente, y cerca de estos se sitúan los SSFV con un 17.6%. Por otro lado, se
considera con una baja importancia los servicios de transporte y los servicios de Televisión
(TV), Internet y teléfono con un 10.4% y 13.7% respectivamente.
De acuerdo con los resultados del modelo en DigSILENT, si se genera energía únicamente
para suplir la demanda de la carga de la vivienda sin considerar entrega de excedentes al
Sistema Interconectado Nacional (SIN), el consumo de la energía de la red corresponde
VIII Análisis microeconómico de la implementación de sistemas solares fotovoltaicos de
uso residencial en estrato tres
al 77%. Sin embargo, si se considera entrega de excedentes al SIN el consumo de la
energía de la red disminuye al 73%. Considerando entrega de excedentes al SIN, la
inversión del SSFV de $4,844,039 pesos sin considerar beneficio tributario por incentivos,
se paga con el dinero ahorrado por dejar de comprar energía al SIN en 13 años.
Considerando los equipos excluidos del IVA (19%), el costo disminuye a $4,070,621 pesos
y el pago de la inversión se reduce a 11 años.
Palabras clave: AHP, Proceso Analítico Jerárquico, energías renovables, Sistemas
2. Análisis Microeconómico ........................................................................................ 9 2.1 Definición de la muestra piloto para la encuesta .............................................. 9 2.2 Selección de variables microeconómicas a medir .......................................... 10 2.3 Encuesta........................................................................................................ 10
3. Análisis Técnico ..................................................................................................... 19 3.1 Modelo del SSFV utilizado ............................................................................. 19 3.2 Datos técnicos utilizados en el estudio .......................................................... 23
3.2.1 Información de radiación solar y temperatura. ..................................... 23 3.2.2 Curva de demanda EPM ..................................................................... 27 3.2.3 Costos del SSFV utilizado en el estudio .............................................. 27
3.3 Costos energía comprada al sistema – Factura EPM .................................... 29
4. Validación y Resultados ........................................................................................ 31 4.1 Aplicación del método AHP a las respuestas de la encuesta ......................... 31
4.1.1 Evaluación de los Criterios .................................................................. 34 4.1.2 Evaluación de las alternativas ............................................................. 36 4.1.3 Consolidación de resultados ............................................................... 44 4.1.4 Variación del criterio de costo ............................................................. 45 4.1.5 Resultados de la aplicación del método AHP a las 1000 encuestas .... 46
4.2 Análisis de las respuestas de la encuesta asociadas exclusivamente con el uso de SSFV ................................................................................................................... 49 4.3 Validación modelo DigSILENT. ...................................................................... 51
4.3.1 Generación obtenida con variación dinámica de radiación, temperatura y demanda. ....................................................................................................... 53
XII Análisis microeconómico de la implementación de sistemas solares
fotovoltaicos de uso residencial en estrato tres
4.4 Cálculo de la energía generada por el SSFV y su valoración en pesos colombianos. ............................................................................................................ 57
Tabla 3-1: Precio contador bifásico bidireccional ....................................................... 28
Tabla 4-1: Valores asignados a las respuestas para encontrar el número de la escala
fundamental correspondiente ......................................................................................... 31
Tabla 4-2: Respuestas encuesta vivienda seleccionada ............................................ 32
Tabla 4-3: Siglas criterios y alternativas ..................................................................... 33
Tabla 4-4: Preguntas que hacen referencia a un criterio y/o a una alternativa ........... 33
Tabla 4-5: Valores asignados a las respuestas para encontrar el número de la escala
fundamental para los criterios ......................................................................................... 34
Tabla 4-6: Comparación de preferencias de los criterios ............................................ 35
Tabla 4-7: Matriz de comparaciones pareadas ........................................................... 35
Tabla 4-8: Matriz de comparaciones pareadas normalizada ...................................... 36
Tabla 4-9: Valores asignados a las respuestas para encontrar el número de la escala
fundamental para las alternativas respecto al criterio bienestar ...................................... 37
Tabla 4-10: Comparación de preferencias de las alternativas respecto al criterio
bienestar 37
Tabla 4-11: Matriz de comparaciones pareadas ....................................................... 38
Tabla 4-12: Matriz de comparaciones pareadas normalizada ................................... 38
Tabla 4-13: Valores asignados a las respuestas para encontrar el número de la escala
fundamental para las alternativas respecto al criterio necesidad .................................... 38
Tabla 4-14: Comparación de preferencias de las alternativas respecto al criterio
necesidad 39
Tabla 4-15: Matriz de comparaciones pareadas ....................................................... 40
Tabla 4-16: Matriz de comparaciones pareadas normalizada ................................... 40
Tabla 4-17: Valores asignados a las respuestas para encontrar el número de la escala
fundamental para las alternativas respecto al criterio costo ............................................ 40
Tabla 4-18: Comparación de preferencias de las alternativas respecto al criterio costo
41
Tabla 4-19: Matriz de comparaciones pareadas ....................................................... 41
Tabla 4-20: Matriz de comparaciones pareadas normalizada ................................... 42
XVI Análisis microeconómico de la implementación de sistemas solares
fotovoltaicos de uso residencial en estrato tres
Tabla 4-21: Valores asignados a las respuestas para encontrar el número de la escala
fundamental para las alternativas respecto al criterio gusto ............................................ 42
Tabla 4-22: Comparación de preferencias de las alternativas respecto al criterio gusto
42
Tabla 4-23: Matriz de comparaciones pareadas ........................................................ 43
Tabla 4-24: Matriz de comparaciones pareadas normalizada.................................... 43
Tabla 4-25: Matriz de resultados consolidados de las alternativas ............................ 44
Tabla 4-26: Vector de pesos promedio de los criterios .............................................. 44
Tabla 4-27: Vector de prioridades finales .................................................................. 45
Tabla 4-28: Vector de prioridades finales sin considerar costos ................................ 45
Tabla 4-29: Máxima RC de las matrices de las encuestas realizadas ....................... 46
Tabla 4-30: Resultados consolidados Grupo 1 (342 encuestas) ................................ 47
Tabla 4-31: Resultados consolidados Grupo 2 (435 encuestas) ................................ 47
Tabla 4-32: Resultados consolidados Grupo 3 (1000 encuestas) .............................. 48
Tabla 4-33: Características panel PWX 500 PV - 49 W (Tabla tomada de [34]) ........ 51
Introducción
La energía eléctrica producida a partir de la energía radiada por el sol se obtiene por medio
de un fenómeno físico llamado “efecto fotovoltaico” el cual produce electricidad con el
choque de fotones con un material semiconductor. Para esto, se utiliza un grupo de celdas
solares fotovoltaicas conectadas entre sí formando un módulo o panel solar, principal
elemento de los Sistemas Solares Fotovoltaicos - SSFV.[2]
La electricidad producida con los SSFV es aprovechada para uso residencial e industrial a
diferentes escalas, así como también para sistemas que requieran suministro continuo de
energía eléctrica como equipos de protección, sistemas de señalización, iluminación de
carreteras, parques, zonas comunes, entre otros.
Existen SSFV aislados que suministran energía eléctrica a lugares de bajo consumo,
retirados de la red eléctrica o que se encuentran asociados a condiciones geográficas que
dificultan la llegada de líneas de transmisión. Estas zonas en Colombia se denominan
Zonas No Interconectadas - ZNI. Existen también SSFV conectados a la red los cuales
tienen como objetivo principal suministrar energía como autoconsumo e inyectar a la red
eléctrica la energía eléctrica excedente. Estos sistemas se utilizan principalmente sobre
los techos o terrazas de las viviendas e industrias y en plantas de generación de energía.
[2]
De acuerdo con [3], el desarrollo histórico en la instalación de SSFV en el mundo ha tenido
un factor de crecimiento con un valor de 22.7 en ocho años, pasando de 10 GW en el 2007
a 227 GW en el 2015. En Colombia, según [4] se estimó que para el año 2010 los SSFV
instalados sumaban unos 9 MW pico y que de acuerdo con su crecimiento durante los
últimos años, se tuvo para inicios del año 2015 una capacidad instalada de 11.5 MW pico.
La tendencia mundial creciente de los SSFV y la necesidad de uso de Energías
Renovables No Convencionales - ERNC en Colombia, dio lugar a que el 13 de mayo de
2014 el gobierno emitiera la ley 1715 [5] por medio de la cual se regula la integración de
las ERNC al sistema energético, se promueve el desarrollo de sistemas de generación que
consideren el uso de ERNC, se plantean esquemas de incentivos y se establece como
interés nacional la tendencia a una matriz energética conformada en un alto porcentaje por
ERNC.
Por otro lado, con el objetivo de democratizar el uso de SSFV, aumentar el conocimiento
en el tema y generar mayor interés por parte de la demanda, en el artículo 24 de la ley
1715 se plantea la necesidad de ofrecer capacitaciones para el desarrollo de proyectos
con Fuentes de Energías Renovables No Convencionales - FERNC. Adicionalmente, para
2 Introducción
dar a conocer los ámbitos legales y los incentivos propuestos, la Ley 1715 hace
responsable a la Unidad de Planeación Minero Energética - UPME de realizar programas
de divulgación masiva y focalizada sobre la autogeneración a pequeña escala y el uso
eficiente de la energía, teniendo en cuenta que en esta última existe alto desconocimiento
del público. Asimismo, la hace responsable de fomentar la investigación para soluciones
de autogeneración a pequeña escala con ERNC y desarrollar guías técnicas que permitan
ampliar el conocimiento en el funcionamiento y mantenimiento, y guías financieras acerca
del costo de implementación.
Una de las limitaciones en el uso de SSFV es el costo del kWh generado ya que todavía
es mayor al generado a través de energías convencionales. Sin embargo, según [6] en la
actualidad la oferta de subsidios, la publicación de nueva regulación asociada con el uso
de ERNC y el crecimiento de la eficiencia en los paneles solares ayudan a disminuir dichas
limitaciones.
La reducción del costo para la autogeneración a pequeña escala, lleva a que sistemas
eléctricos centralizados con generadores de capacidades instaladas altas tienden a pasar
a un segundo plano. Predomina el uso de generación distribuida cercana a los sitios de
consumo y se consideran las redes tradicionales existentes como respaldo de la red, y una
posible entrega de excedentes de generación a la misma. Además, teniendo en cuenta
que según [7] el 41% del consumo final de energía eléctrica a nivel nacional corresponde
al sector residencial, se espera que este sector opte por la instalación de autogeneración
a pequeña escala. Debido a esto, en el presente estudio se considera a este como el primer
público objetivo que debe ser analizado desde diferentes perspectivas con el fin de
impulsar la masificación en el uso de los SSFV. Se selecciona el sector residencial de la
ciudad de Medellín por tener mayor disponibilidad de la información y fácil acceso.
Adicionalmente, Medellín es representante de Colombia en el sector eléctrico dada la
fortaleza del mismo en la región.[8]
Uno de los elementos más importantes en la masificación del uso de los SSFV corresponde
a la evaluación del costo según la potencia que se requiera instalar para una demanda de
energía específica. Además, se hace necesario analizar la viabilidad de implementación
para usuarios residenciales según sus condiciones de salario, capacidad de
endeudamiento, búsqueda del mejoramiento de la calidad de vida, entre otros.
Debido a esto, el objetivo principal del estudio es:
• Determinar la curva de costos de potencia instalada con respecto a la demanda
para un SSFV a través de valoraciones microeconómicas y técnicas.
Los objetivos específicos del estudio son:
1. Encontrar los costos de instalación y eficiencia de un SSFV con una carga
determinada a partir de mediciones en sistemas en funcionamiento actual.
2. Definir una escala de costos de acuerdo a la valoración microeconómica obtenida
del análisis de una muestra seleccionada.
Introducción 3
La metodología utilizada para alcanzar los objetivos planteados de este trabajo se basó
principalmente en un análisis teórico con base en datos estadísticamente representativos
tomados de situaciones reales existentes. Además, se basó en la realización de un análisis
experimental con mediciones de radiación y temperatura disponibles en sistemas de
medición del Sistema de Alerta Temprana de Medellín y el Valle de Aburrá – SIATA, y
datos de caracterización de la carga en el Valle de Aburrá suministrados por Las Empresas
Públicas de Medellín - EPM.
El objetivo principal se alcanzó encontrando la curva de costos de potencia instalada con
respecto a la demanda para un SSFV. La solución se abordó mediante la exploración de
métodos conocidos para valoraciones microeconómicas y técnicas. Se definió el más
adecuado que permitió relacionar las variables estudiadas. De igual forma, se analizaron
las diferentes técnicas para la selección de la muestra que se utilizó en el análisis
microeconómico, y se hizo uso de la más adecuada. Posteriormente, con los resultados de
generación obtenidos del SSFV se determinó la curva de costos de potencia instalada con
respecto a la demanda.
El primer objetivo específico asociado con el análisis técnico se alcanzó encontrando los
costos de instalación de acuerdo con la demanda de energía eléctrica. La solución de
abordó mediante la selección de las variables a medir para la evaluación del SSFV.
Teniendo en cuenta el factor de uso de la energía fotovoltaica se encontró la cantidad de
demanda atendida con el SSFV en un día. Además, se realizó la descripción de los
componentes de un SSFV y sus aspectos técnicos relevantes.
El segundo objetivo específico asociado con el análisis microeconómico se alcanzó
encontrando una escala de costos de acuerdo a la valoración microeconómica obtenida
del análisis de una muestra seleccionada. La solución se abordó definiendo una muestra
estadística. Posteriormente, se realizó la encuesta a la muestra seleccionada. Se estudió
la conducta de los consumidores residenciales para identificar la percepción ante la
posibilidad de instalar SSFV respecto a otros servicios. En el presente estudio
corresponden a los usuarios residenciales que utilizan el servicio de energía eléctrica. Una
de las mejores estrategias para comprender la conducta de los consumidores es propuesta
en [9] y está basada textualmente en los siguientes tres pasos:
1. Preferencias de los consumidores: Describir de una manera práctica las razones por
las que las personas prefieren un bien u otro. En el presente estudio se identificó la
preferencia de utilizar el servicio de energía eléctrica de la red o implementar un
esquema de autogeneración mediante el uso de SSFV.
2. Restricciones presupuestarias: Se debe tener en cuenta los precios teniendo en
cuenta que los consumidores tienen una renta limitada que restringe la cantidad de
bienes que puede adquirir. En el presente estudio la restricción es el precio de un SSFV
versus el consumo mensual de energía desde la red.
3. Las elecciones de los consumidores: De acuerdo con las preferencias y las
restricciones, los consumidores adquieren una combinación de bienes que maximizan
su bienestar.
4 Introducción
El estudio planteado en este trabajo aportó información acerca del costo que debe tener
este tipo de sistemas con el fin de masificarlos en uso residencial para el estrato en
cuestión. Además, se pone a disposición de las personas un estudio actualizado que brinda
elementos en la toma de decisiones en términos económicos, legales y técnicos.
1. Generalidades
En este capítulo se presenta una revisión de los trabajos más relevantes a nivel local en el
uso de SSFV. Adicionalmente, se muestra el avance en el ámbito colombiano con base en
los criterios establecidos por el gobierno en la Ley 1715 de 2014 para fomentar el uso de
FERNC. Finalmente, con base en la información presentada se plantea la metodología de
análisis que se llevará a cabo en este trabajo. Se aclara que los elementos teóricos se
explicarán en cada uno de los capítulos posteriores.
1.1 Definiciones
Antes de iniciar, es importante tener presentes las siguientes definiciones:
Autogeneración: Producción de energía eléctrica principalmente con el fin de cubrir las
necesidades propias. Esta considera un esquema en el cual se permite a usuarios que
instalen sistemas solares fotovoltaicos – SSFV y entregar excedentes de energía eléctrica
a la red.
Autogenerador: Es aquella persona natural o jurídica que produce energía eléctrica
exclusivamente para atender sus propias necesidades. Por lo tanto, no usa la red pública
para fines distintos al de obtener respaldo del SIN y puede o no ser el propietario del
sistema de generación. [10]
Créditos de energía: Los Autogeneradores que utilicen FERNC con capacidades
instaladas inferiores a 1 MW, limite definido regulatoriamente [11], podrán acceder a un
esquema de entrega de excedentes a la red de distribución bajo el cual éstos les serán
reconocidos como créditos de energía según las normas que la Comisión de Regulación
de Energía y Gas (CREG) defina para tal fin. Los créditos de energía serían valorados en
equivalencia a la tarifa por kWh normalmente pagada por el usuario en su factura. Con el
fin de avanzar en la aplicación de la Ley 1715 de 2014 en materia de entrega de
excedentes de autogeneración a pequeña escala, el Ministerio de Minas y energía emitió
el Decreto 348 del 1 de marzo de 2017.[12]
Excedente de Energía: La energía sobrante una vez cubiertas las necesidades de
consumo propias, producto de una actividad de autogeneración o cogeneración.
6 Análisis microeconómico de la implementación de sistemas solares fotovoltaicos
de uso residencial en estrato tres
Generación Distribuida (GD): Es la producción de energía eléctrica, cerca de los centros
de consumo, conectada a un Sistema de Distribución Local (SDL).
Paridad de la Red: Es una condición en la cual el costo de la generación de energía
eléctrica de una fuente es igual al precio de compra de energía de la red.[13]
Piranómetro: Instrumento utilizado para medir la cantidad de radiación solar total que llega
a la superficie, medida en cantidad de potencia por unidad de área [W/m2] [14].
Renta: En un sentido general las rentas personales asumen la forma de salarios, intereses,
beneficios, dividendos y pagos por arrendamientos. En el sentido moderno, Renta designa
los cobros de los individuos, de las sociedades o del gobierno que derivan del trabajo de
las personas o de la propiedad de los factores de producción.[15]
Teoría de la conducta de los consumidores: Descripción de cómo asignan los
consumidores su renta entre diferentes bienes y servicios para maximizar su bienestar.[9]
1.2 Antecedentes
Dentro de los sistemas de generación con ERNC, según [16] los SSFV se hacen atractivos
porque ayudan a diversificar la matriz energética con energía limpia, disminuyen el
consumo de petróleo y carbón, y permiten ser ubicados en ZNI con equipos e
infraestructura de fácil instalación en comparación con otros sistemas de generación.
Adicionalmente, no generan contaminación auditiva y tienen una vida útil prolongada.
En el caso de Colombia, se tienen dos condiciones relevantes: El clima y la normatividad
actual. Según [17], la ausencia de periodos de estaciones en Colombia permite estimar
con menor complejidad la potencia necesaria de un SSFV con la medición de la curva de
consumo de energía y durante un periodo de tiempo específico. Por otro lado, con la
entrada en vigencia de la Ley 1715 de 2014 de Energías Renovables, aumentó el interés
por la investigación e implementación de SSFV, buscando llegar a la paridad de la red y
orientando a la demanda residencial pasiva actual a participar activamente en el mercado
de compra venta de energía.[18]
Desde el punto de vista social según [19], aunque los medios de comunicación procuran
educar a los televidentes a que realicen actividades en pro del medio ambiente, aún se
requiere la realización de estudios que entreguen información verídica y de experiencias
exitosas para su divulgación e implementación. En este sentido, en [4] se realizó el estudio
detallado del potencial disponible a instalación de SSFV de acuerdo con las condiciones
de usuarios residenciales y evaluando los impactos, barreras, esquemas regulatorios,
costos, beneficios y demás aspectos relacionados con la implementación de SSFV en el
SIN. De este estudio se concluye que la instalación de SSFV en Colombia no es rentable
sin subsidios debido al alto costo que acarrean.
Capítulo 1 7
Otro estudio desarrollado para Colombia es [13], en el cual se determinó la paridad de
redes fotovoltaicas residenciales para las ciudades representativas de Colombia con el fin
de calcular si la inversión de un SSFV se hace viable. En los resultados del escenario base
de [13], se indica que para el año 2021 casi todas las ciudades analizadas de Colombia
alcanzarán la paridad de la red. Para otros escenarios con variación en las condiciones de
inversión, conocimiento de la tecnología de los SSFV y demás factores, se indica que para
el año 2028 casi todas las ciudades analizadas de Colombia alcanzarán la paridad de la
red. En la misma línea de [4], se concluye en [13] que la viabilidad en la implementación
dependerá de las políticas gubernamentales que consideren incentivos como subsidios,
créditos con reducción de tasas, entre otros.
Como análisis particular, en [17] se estudió el recurso solar en la ciudad de Bogotá para
diseñar SSFV de uso residencial. El estudio consistió en evaluar la variación de la radiación
solar y el consumo mensual de energía eléctrica de los usuarios y utilizar ambos datos
para el diseño del SSFV. Se concluye que la ciudad posee el recurso solar adecuado para
instalar SSFV, pero igual que en [4] y [13], se hace especial énfasis en que son
indispensables los incentivos por parte del gobierno o empresas del sector eléctrico para
el desarrollo de estos proyectos. Asimismo, se requiere un estudio detallado del recurso
solar en las demás ciudades colombianas, ya que la información disponible del atlas solar
de Colombia no es apropiada por la necesidad de datos tomados cerca de los lugares en
los cuales se considere ubicar los SSFV.
Otro análisis particular se llevó a cabo en [19], donde se realizó un diagnóstico técnico y
comercial del sector solar fotovoltaico en la región Caribe colombiana. Se desarrolló
identificando la oferta y la demanda de energía solar fotovoltaica para siete ciudades
colombianas y se describieron los detalles técnicos de los SSFV disponibles en el mercado.
Se concluye que la región Caribe colombiana posee las condiciones para la instalación de
SSFV, pero en línea con [4], [13] y [17] plantean que son necesarias políticas que estimulen
la inversión
Por otro lado, en el ámbito mundial algunos analistas de mercado esperan que la
instalación de SSFV pueda alcanzar el 25% de la energía generada en 2050, alcanzando
tasas de instalación en las cuales el costo de la energía generada con SSFV podría ser
competitiva con la del carbón o el gas [3]. Asimismo, las instalaciones anuales globales de
SSFV se han multiplicado por 100 para 2015 con respecto a 2009 [3]. Además, de acuerdo
con el análisis global del mercado de módulos de SSFV realizado por Global Data a
diciembre de 2016 [20], el precio de los módulos por vatio a nivel mundial ha presentado
una disminución significativa. Para el año 2010 se tenía un promedio aproximado de 2.17
dólares por vatio para módulos monocristalinos y 1.99 dólares por vatio para módulos de
película delgada. Para el año 2015 bajaron a 0.61 y 0.60 dólares por vatio respectivamente
mostrando una reducción del 71% del costo respecto al año 2010. Incluso, se espera que
para el año 2020 los precios estén por el orden de los 0.48 y 0.46 dólares por vatio
respectivamente, representando una disminución de aproximadamente el 22% respecto al
año 2015. Comparando los precios en Colombia con los precios mencionados
anteriormente, los módulos de 295 W tienen un costo unitario de $912.730 [21] y llevados
8 Análisis microeconómico de la implementación de sistemas solares fotovoltaicos
de uso residencial en estrato tres
a dólares con la Tasa de cambio Representativa del Mercado (TRM) del 31 de mayo de
2017 ($ 3,094 pesos) se tiene un costo de 1.06 dólares por vatio.
De acuerdo con lo anterior, se concluye que Colombia presenta un alto interés en fomentar
el uso de SSFV, considerando como factores relevantes en la instalación de estos sistemas
la necesidad de incentivos, el impacto social y ambiental, su tendencia a la paridad de la
red, el recurso solar en las ciudades y la disminución en el costo del vatio instalado.
1.2.1 Justificación
De acuerdo con [4] la energía generada con SSFV se considera una de las más adecuadas
dentro de las tecnologías de ERNC para la implementación de autogeneración a pequeña
escala. Lo anterior se presenta por la tendencia a la reducción de costos, la disponibilidad
del recurso en Colombia y porque su instalación presenta una menor complejidad en
comparación con las demás tecnologías.
Como se mencionó previamente, el gobierno con la ley 1715 de 2014 busca fomentar el
uso de SSFV a pequeña escala, rango dentro del cual están incluidos los usuarios
residenciales. Dentro de los beneficios planteados dentro de la ley, se encuentra la
realización de procedimientos simplificados para autogeneradores que consideren entrega
de excedentes de energía al SIN menores a 5 MW, disponibilidad de medidores
bidireccionales con precios asequibles a diferentes estratos y procedimientos para los
estudios de conexión simplificados para pequeña escala.
Este trabajo propende por el fortalecimiento en el compromiso por el uso de los recursos
renovables, con el fin de desplazar consumos energéticos invasivos con el medio ambiente
como lo son el petróleo, el carbón y el gas, tal como lo plantea la ley 1715 la cual resalta
la importancia en la mitigación de impactos ambientales al implementar SSFV. Además,
en el campo residencial servirá como mecanismo de educación a los usuarios en el uso
de la energía, el ahorro de energía, los beneficios en costos y autonomía en la red.
2. Análisis Microeconómico
En este capítulo se presenta el detalle de la selección de la muestra estadística para la
encuesta realizada, los criterios de selección de las variables microeconómicas estudiadas
y el método utilizado en la traducción cuantitativa de las preguntas cualitativas realizadas
en la encuesta.
2.1 Definición de la muestra piloto para la encuesta
En esta sección se describirá el procedimiento utilizado para la definición de la muestra
piloto. El cálculo se realizó teniendo en cuenta datos estadísticos de diferentes estudios
como se presenta continuación.
En la estimación de potencial solar fotovoltaico en techos para las principales ciudades del
Colombia realizado por la UPME en [4], se encontró que la ciudad de Medellín dispone de
25.86 km2 en áreas de techos viables para instalación de SSFV por la infraestructura que
presentan. Sin embargo, teniendo en cuenta el crecimiento histórico de SSFV en países
con alta experiencia en estos sistemas, se establece que aproximadamente un 10% de los
propietarios de los techos identificados como viables podrían instalar en los próximos
quince años un SSFV. Debido a esto, se considera que se tienen 2.59 km2 de área factible
en la ciudad de Medellín para instalación de SSFV.
Por otra parte, se tiene que la densidad poblacional de Medellín es de 5820 habitantes por
kilómetro cuadrado [4], por lo cual con los kilómetros de área factible se calcula que 15051
habitantes de Medellín podrían ser aptos para la instalación de SSFV. Además, el DANE
en [22] establece un factor de 3.7 personas por hogar que habita una vivienda, dando como
resultado 4068 viviendas aptas para la instalación de SSFV.
Según [23], para el año 2015 se tiene que el 29.4% de las viviendas en Medellín
corresponden a estrato tres. Aplicando este criterio a las 4068 viviendas aptas para
instalación de SSFV, la población para la muestra estadística corresponde a 1196
viviendas estrato tres aptas para la instalación de SSFV.
De acuerdo con lo anterior, y teniendo en cuenta que [24] establece que un tamaño de
muestra estadística finita adecuado corresponde al 5% de la población, la muestra
seleccionada fue de 342 viviendas estrato tres de la ciudad de Medellín. Estas viviendas
representan el 28.6 % de la población seleccionada. Esta muestra se denominará como
Grupo 1.
10 Análisis microeconómico de la implementación de sistemas solares
fotovoltaicos de uso residencial en estrato tres
Adicionalmente a las 342 encuestas se sumaron encuestas de viviendas del Área
Metropolitana del Valle de Aburrá y se crearon otros dos Grupos de análisis. Inicialmente,
al Grupo 1 se sumaron 93 viviendas estrato tres del Área Metropolitana del Valle de Aburrá
dando un total de 435 encuestas y se definió como el Grupo 2. Posteriormente, al Grupo 1
se sumaron 658 viviendas de todos los estratos del Área Metropolitana del Valle de Aburrá
dando un total de 1000 encuestas y se definió como el Grupo 3.
2.2 Selección de variables microeconómicas a medir
Según [9] un consumidor adquiere un bien o servicio de acuerdo con sus preferencias y
restricciones monetarias buscando la mayor satisfacción en su adquisición. En este
sentido, se seleccionaron los criterios de:
• Bienestar
• Necesidad
• Costo
• Gusto
Estos criterios están asociados con la satisfacción del consumidor. Igualmente, se
seleccionaron cinco alternativas de servicios en las cuales un consumidor invierte su renta
siendo estas la educación, el transporte, la vivienda, los servicios públicos (Energía
Eléctrica, Agua, Gas) y los servicios privados (TV, Internet y teléfono). Además, se incluye
como un sexto servicio la adquisición de un SSFV.
2.3 Encuesta
La encuesta que lleva como título “Uso de Paneles Solares residenciales Área
Metropolitana Valle de Aburrá – Colombia” se llevó a cabo como ejercicio académico.
En esta se pretende identificar el interés por parte de un grupo de análisis determinado de
adquirir SSFV con el fin de suplir su consumo diario de energía eléctrica y la pertinencia
de hacerlo al compararlo con otros servicios.
2.3.1 Método “Analytic Hierarchy Process”- AHP
Cada encuestado responde preguntas de forma cualitativa a partir de expresiones como
“Demasiado”, “Regular”, “Nada”, “Necesario”, “Alto”, “Normal”, “Bajo”. El método AHP
pretende obtener valoraciones cuantitativas a partir de las respuestas cualitativas del
usuario. Además, considera un conjunto de criterios cualitativos o cuantitativos aplicados
a diferentes alternativas. A partir de su formulación, es posible concluir cuantitativamente
Capítulo 2 11
cual es la tendencia general del grupo encuestado hacia alguna de las alternativas
propuestas. [25]
Para este estudio, este método parte de la ponderación cualitativa por parte de los
encuestados de criterios de bienestar, necesidad, costo y gusto, aplicados a diferentes
alternativas de servicios como educación, transporte, vivienda y telecomunicaciones,
incluyendo los SSFV. Con base en el procesamiento de esta información, se busca concluir
el grado de pertinencia que tiene para los usuarios el adquirir un nuevo servicio.
De acuerdo con la terminología del método, los criterios cualitativos y cuantitativos se
pueden comparar utilizando juicios1 de los encuestados con el fin de calcular pesos y
prioridades2. De esta forma es posible concluir acerca de la tendencia al uso de algunas
de las alternativas propuestas.
Las etapas generales de la metodología AHP planteadas por Saaty son tomadas
textualmente de [25] y [26] ya que sus definiciones son adecuadas para el entendimiento
de la metodología.
1. Estructuración:
En esta etapa se inicia definiendo el objetivo, después se definen los criterios a valorar y
posteriormente las alternativas que se pueden seleccionar. A esta estructura se le conoce
como “Estructura jerárquica” y se presenta en la Figura 2-1.
Figura 2-1: Estructura jerárquica
Los tres pasos definidos en [27], aplicados en la selección del problema, criterios, y
alternativas utilizados en el análisis microeconómico desarrollado en este estudio son:
▪ Definir objetivo: El objetivo definido para el estudio es identificar el interés por parte
de una muestra determinada de acceder al uso de SSFV con el fin de suplir su consumo
1Juicio: Opinión razonada que alguien se forma sobre una persona o una cosa.[36] 2 Prioridad: Se define como una unidad abstracta válida para cualquier escala en la que se integran
las preferencias que el individuo tiene al comparar aspectos tangibles e intangibles.[26]
12 Análisis microeconómico de la implementación de sistemas solares
fotovoltaicos de uso residencial en estrato tres
diario de energía eléctrica, comparado con un grupo de servicios públicos o privados
específicos.
▪ Definir criterios: Se definieron cuatro criterios, bienestar, necesidad, costo y gusto.
▪ Seleccionar las alternativas: Se definieron seis alternativas, educación, transporte,
Agradecemos su participación en este ejercicio académico, en el cual se pretende identificar el interés por parte de una muestra determinada de acceder al uso de sistemas solares fotovoltaicos con el fin de suplir su consumo diario de energía eléctrica, y la relación de importancia que se tiene en la adquisición de un listado de servicios respecto a otros. Es de vital importancia que sus respuestas sean reales. La información recolectada tiene absoluta reserva. La encuesta tiene 26 preguntas de selección múltiple de rápida respuesta.
¿Cuál es su nombre? ¿Cuál es su dirección? Colocar el nombre del municipio y barrio en el cual vive. Ej.: Medellín - La Campiña ¿Cuántas personas viven en su hogar? ¿Cuál es el estrato de su vivienda?
1 2 3 4 5 6
LAS SIGUIENTES PREGUNTAS ESTÁN DIVIDIDAS PARA LOS 4 TIPOS DE CRITERIOS
BIENESTAR NECESIDAD COSTO GUSTO
¿Usted cree que la educación universitaria trae BIENESTAR para su vida?
¿Usted cree que la educación universitaria ES?
¿Usted cree que el costo de la educación universitaria ES?
¿Su gusto por la educación universitaria ES?
Demasiado Extremadamente necesaria Alto Alto Mucho Muy Necesaria Medio alto Medio alto Regular Necesaria Normal Normal Poco Medianamente necesaria Medio bajo Medio bajo Nada No es necesaria Bajo Bajo
¿Usted cree que tener moto o carro trae BIENESTAR para su vida?
¿Usted cree que tener moto o carro ES?
¿Usted cree que el costo de tener vehículo propio ES?
¿Su gusto por tener vehículo propio ES?
Demasiado Extremadamente necesario Alto Alto
Mucho Muy Necesario Medio alto Medio alto
Regular Necesario Normal Normal
Poco Medianamente necesario Medio bajo Medio bajo
Nada No es necesario Bajo Bajo
¿Usted cree que tener vivienda propia trae BIENESTAR para su vida?
¿Usted cree que tener vivienda propia ES?
¿Usted cree que el costo de tener vivienda propia ES?
¿Su gusto por tener vivienda propia ES?
Demasiado Extremadamente necesario Alto Alto
Mucho Muy Necesario Medio alto Medio alto
Regular Necesario Normal Normal
Poco Medianamente necesario Medio bajo Medio bajo
Nada No es necesario Bajo Bajo
¿Usted cree que tener servicios públicos (Energía Eléctrica, Agua, Gas) trae BIENESTAR para su vida?
¿Usted cree que los servicios públicos (Energía Eléctrica, Agua, Gas) SON?
¿Usted cree que el costo de los servicios públicos (Energía
¿Su gusto por tener servicios públicos (Energía Eléctrica, Agua, Gas) ES?
Capítulo 2 17
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA – SEDE MEDELLÍN
Encuesta: Uso de Paneles Solares residenciales Área Metropolitana Valle de Aburrá - Colombia
¿En qué rango se encuentran los ingresos de su hogar en Salarios Mínimos Mensuales Legales Vigentes (SMMLV)? Nota: Con esta pregunta se pretende evaluar qué porcentaje de los ingresos del hogar se utilizan en el pago de la energía eléctrica.
Menor a 1 SMMLV (1 SMMLV=$737.717 pesos)
Entre 1 y 2 SMMLV
Entre 2 y 3 SMMLV
Entre 3 y 4 SMMLV
Entre 4 y 5 SMMLV
Entre 5 y 6 SMMLV
Entre 6 o más SMMLV
A partir de la metodología planteada para el desarrollo del análisis microeconómico, se
llevaron a cabo las actividades de selección de la muestra estadística, definición de
variables microeconómicas, formulación de las preguntas de la encuesta y aplicación del
método AHP. Con este método se realiza el cálculo de resultados cuantitativos de acuerdo
con valoraciones cualitativas obtenidas de una encuesta especifica. Para la adecuada
aplicación del método es necesario cumplir con los requisitos mostrados en el numeral
2.3.1. En el capítulo 4 se presenta el procesamiento de datos con el método AHP. En el
siguiente capítulo se muestra el detalle y los datos utilizados en el análisis técnico
3. Análisis Técnico
En este capítulo se presentan las herramientas e información utilizada para el cálculo de
la energía eléctrica generada por un SSFV. Entre estas se encuentra el modelo de SSFV,
la información de radiación y temperatura, la curva de demanda, los costos de instalación
del SSFV y los costos actuales de la energía eléctrica que se consume en el hogar.
3.1 Modelo del SSFV utilizado
Para el cálculo de la generación de energía eléctrica de la vivienda se utilizó el modelo
genérico de SSFV de 0.5 MW disponible en la librería del software DigSILENT Power
Factory. El modelo fue ajustado para un SSFV de 590 W de dos paneles solares de 295 W
cada uno, mediante la modificación de los bloques del esquema de control. El diagrama
unifilar del circuito modelado en DigSILENT se presenta en la Figura 3-1. El circuito está
compuesto por el “PV Generator” que corresponde al SSFV, por la Carga Residencial que
representa la carga de la vivienda analizada y la red externa que representa la conexión a
nivel de distribución de la vivienda al SIN. Está conexión permitirá la entrega de excedentes
de generación y servirá de respaldo al usuario durante las horas que el SSFV no se
encuentre generando energía.
Figura 3-1: Diagrama Unifilar SSFV [1]
20 Análisis microeconómico de la implementación de sistemas solares fotovoltaicos
de uso residencial en estrato tres
Para el ajuste del modelo se modificaron siete bloques del esquema de control del SSFV
presentado en la Figura 3-2.
Figura 3-2: Esquema de control del SSFV
A continuación, se describe cada uno de los bloques modificados, con los cambios
realizados al modelo genérico en el ajuste del caso de estudio.
En el Bloque 1 del esquema de control se ingresan los parámetros obtenidos de la ficha
técnica de los paneles solares. En la Figura 3-3 se muestran los parámetros del modelo
genérico y los parámetros del panel solar de 295 W utilizado en el estudio.
Figura 3-3: Parámetros Bloque 1: Modelo Fotovoltaico
Capítulo 3 21
Los Bloques 2 y 3 del esquema de control representan respectivamente la radiación solar
y la temperatura que inciden sobre el SSFV. Para efectos del presente estudio se
modificaron ambos bloques para ingresar mediante “eventos de parámetro” los datos de
radiación y temperatura en función del tiempo. La información histórica de radiación y
temperatura para ingresar en el modelo se obtuvo de la página del Sistema de Alerta
Temprana de Medellín y el Valle de Aburrá – SIATA.[14]
El Bloque 4 del esquema de control representa el nodo de DC en la cual el arreglo de
paneles y el lado DC del inversor se encuentran conectados. En la Figura 3-4 se presentan
los valores de la capacitancia del condensador y demás parámetros del modelo genérico
y los utilizados en el estudio. La potencia nominal de este bloque corresponde a los 295 W
de un panel.
Figura 3-4: Parámetros Bloque 4: Barra DC y condensador
El nuevo valor de la capacitancia se calculó con la multiplicación de la capacitancia del
modelo genérico por la división entre la potencia nominal del modelo genérico y la potencia
nominal de la nueva planta. (ver ecuación (3.1)) [31].
C𝑛 = C0.5𝑀𝑊 ∗P𝑛 0.5𝑀𝑊
P𝑛 (3.1)
El Bloque 5 del esquema de control representa el controlador del SSFV. En la Figura 3-5
se muestran los parámetros del modelo genérico y los parámetros del caso de estudio. Los
valores del caso de estudio se asumieron de acuerdo con lo informado por la empresa
Solenium [32] de su experiencia en SSFV.
22 Análisis microeconómico de la implementación de sistemas solares fotovoltaicos
de uso residencial en estrato tres
Figura 3-5: Parámetros Bloque 5: Controlador
El Bloque 6 del esquema de control representa el generador del SSFV. En este bloque se
ingresan los parámetros de potencia aparente en vatios (VA) del panel solar y se especifica
el número de paneles en paralelo del modelo que corresponden al número de máquinas
en paralelo como se observa en la Figura 3-6. El SSFV del caso de estudio está compuesto
por dos paneles solares en paralelo conectados a un mismo nodo a través de un inversor
cada uno.
Figura 3-6: Parámetros Bloque 6: Generador estático
A continuación, se presentarán los datos técnicos utilizados en el desarrollo del estudio.
Capítulo 3 23
3.2 Datos técnicos utilizados en el estudio
A continuación, se presentan los datos de radiación, temperatura, carga y precio del SSFV,
los cuales fueron utilizados en el cálculo de la generación y los costos reales del SSFV.
3.2.1 Información de radiación solar y temperatura.
La información histórica de radiación y temperatura obtenida de la página del SIATA fue
para el periodo comprendido entre el 9 de marzo del año 2016 y el 28 de febrero del año
2017.
Dicha información fue medida en el piranómetro ubicado en la “Torre SIATA” el cual se
encuentra ubicado en la comuna 11 (Laureles Estadio) de Medellín, en las coordenadas -
75.5887 de Longitud y 6.2593 de Latitud (ver Figura 3-7). El piranómetro fue seleccionado
por su cercanía a la comuna 7 (Robledo) de la cual se tienen los valores promedio de la
demanda residencial utilizados en el análisis técnico.
Figura 3-7: Ubicación geográfica Piránometro Torre SIATA (Figura Tomada de [14])
La información de radiación y temperatura disponible del SIATA se obtuvo con una
resolución de un (1) minuto. Para efectos del presente estudio se calcularon los valores
promedio mediante una ventana móvil de 15 minutos. En las siguientes figuras se
presentan los datos para las horas comprendidas entre las 6:00 a.m. y las 6:30 p.m.,
tiempo en el cual se evaluó la posible generación de energía eléctrica del SSFV.
En la Figura 3-8 se presenta el valor promedio de 15 minutos de temperatura para el 1 de
febrero de 2017.
24 Análisis microeconómico de la implementación de sistemas solares fotovoltaicos
de uso residencial en estrato tres
Figura 3-8: Promedio de temperatura – Resolución 15 minutos - 1 de febrero de 2017
En la Figura 3-9 y Figura 3-10 se muestran los valores promedio de 15 minutos de
temperatura para los periodos marzo 2016 – agosto 2016 y septiembre 2016 – febrero
2017 respectivamente.
Figura 3-9: Promedio de temperatura – Resolución 15 minutos - Periodo marzo 2016 -
agosto 2016
Capítulo 3 25
Figura 3-10: Promedio de temperatura – Resolución 15 minutos - Periodo septiembre
2016 - febrero 2017
En la Figura 3-11 se presenta el valor promedio de 15 minutos de radiación para el 1 de
febrero de 2017. En la figura se observa dos limites, 200 W/m2 que corresponde al valor
mínimo de radiación en el cual el SSFV modelado empieza a generar energía y 1040 W/m2
que corresponde al valor máximo hasta el cual el SSFV genera su máximo valor de energía
especificado.
Figura 3-11: Promedio de radiación – Resolución 15 minutos - 1 de febrero de 2017
26 Análisis microeconómico de la implementación de sistemas solares fotovoltaicos
de uso residencial en estrato tres
En la Figura 3-12 y Figura 3-13 se muestran los valores promedio de 15 minutos de
radiación solar para los periodos marzo 2016 – agosto 2016 y septiembre 2016 – febrero
2017 respectivamente.
Figura 3-12: Promedio de radiación - Resolución 15 minutos – Periodo marzo 2016 -
agosto 2016
Figura 3-13: Promedio de radiación – Resolución 15 minutos - Periodo septiembre 2016
- febrero 2017
Capítulo 3 27
3.2.2 Curva de demanda EPM
La curva de demanda de los usuarios de estrato tres utilizada en el estudio fue
suministrada por Empresas Públicas de Medellín – EPM, obtenida en el estudio de
caracterización de la carga en el Valle de Aburrá. El estudio fue utilizado en la publicación
de la norma técnica EPM RA8-009 [33] “Selección de transformador de distribución en
redes de EPM mediante curvas de demanda diversificada - Zonas de demanda sector
residencial urbano Área Metropolitana del Valle de Aburrá”.
En la Figura 3-14, se presenta el comportamiento de la demanda promedio de Medellín
para la comuna 7 en estrato tres, diferenciado entre día hábil, día no hábil sábado y día no
hábil domingo. En la figura se observa las horas valle y las horas pico de demanda
presentadas en el transcurso de un (1) día.
De acuerdo con lo informado por EPM, el factor de potencia típico de la zona puede ser
entre 0.94 – 0.95.
Figura 3-14: Demanda Promedio Medellín Comuna 7 Estrato tres
3.2.3 Costos del SSFV utilizado en el estudio
El SSFV utilizado para suplir la demanda se cotizó con la empresa Solenium [32]. La
cotización fue recibida el 15 de mayo del 2017 y consta de dos paneles solares marca
“Trina Solar” de 295 Wp cada uno, un inversor independiente para cada uno y los
elementos necesarios para la instalación y puesta en funcionamiento. El detalle de la
28 Análisis microeconómico de la implementación de sistemas solares fotovoltaicos
de uso residencial en estrato tres
cotización se presenta en la Figura 3-15 y la relación de las garantías en la Figura 3-16.
En el anexo A se muestra la cotización completa.
Figura 3-15: Cotización SSFV (Tomada de [21])
Figura 3-16: Garantía equipos cotización SSFV (Tomada de [21])
Adicionalmente, teniendo en cuenta que las instalaciones residenciales actuales de
Medellín no cuentan con un contador bidireccional que permita la medición de los
excedentes de energía entregados a la red, se incluye dentro del costo total del montaje
del SSFV el costo del contador bidireccional presentado en la Tabla 3-1.
Tabla 3-1: Precio contador bifásico bidireccional
Descripción Cantidad Precio
Contador bifásico
bidireccional marca Rymel. 1 $173,740 (IVA incluido)
Finalmente, el costo total del SSFV incluyendo el contador bidireccional es de $4,844,039
(cuatro millones ochocientos cuarenta y cuatro mil treinta y nueve pesos).
Por otro lado, considerando un escenario alternativo en cual se tenga en cuenta la
aplicación de los incentivos tributarios del impuesto sobre el valor agregado (IVA)
estipulados por [5], el costo total del SSFV sin considerar el 19% del IVA es $4,070,621.
Capítulo 3 29
3.3 Costos energía comprada al sistema – Factura EPM
Para la valoración de la energía generada y la demanda consumida se consideró el precio
del kWh a $447.520 pesos, valor considerado para estrato tres de una factura de EPM del
mes de abril de. 2017 de una vivienda ubicada en la comuna 7 de Robledo. La factura de
referencia utilizada se observa en la Figura 3-17.
Figura 3-17: Factura de consumo de energía EPM – abril de 2017
4. Validación y Resultados
En este capítulo se presenta el procesamiento y resultados de la encuesta, la validación
del modelo utilizado en DigSILENT, la generación resultante de las simulaciones con el
modelo, y finalmente el cálculo de la energía generada y su valoración en pesos
colombianos.
4.1 Aplicación del método AHP a las respuestas de la encuesta
Antes de iniciar con la aplicación del método AHP, a cada respuesta se asignó un valor de
la Tabla 4-1 dependiendo del criterio. Para todos los casos el menor valor corresponde a
una mayor inclinación hacia un criterio. Se observa que la asignación de valores del criterio
de costo es inversa respecto a los demás criterios. Se debe a que la respuesta “Bajo” hace
referencia a una mayor inclinación hacia este criterio.
Tabla 4-1: Valores asignados a las respuestas para encontrar el número de la escala
fundamental correspondiente
1.Bienestar Valor 2.Necesidad Valor 3.Costo Valor 4.Gusto Valor
Demasiado 1 Extremadamente necesaria
1 Alto 5 Alto 1
Mucho 2 Muy Necesaria 2 Medio alto
4 Medio alto
2
Regular 3 Necesaria 3 Normal 3 Normal 3
Poco 4 Medianamente necesaria
4 Medio bajo
2 Medio bajo
4
Nada 5 No es necesaria 5 Bajo 1 Bajo 5
Para presentar el procesamiento de la encuesta, se selecciona una de las viviendas
encuestadas y las respuestas se muestran en la Tabla 4-2. Se incluye a las respuestas el
valor correspondiente de la Tabla 4-1.
32 Análisis microeconómico de la implementación de sistemas solares fotovoltaicos
de uso residencial en estrato tres
Tabla 4-2: Respuestas encuesta vivienda seleccionada
Nro. Preguntas Respuestas Valor asignado de acuerdo con la Tabla 4-1
1 ¿Cuál es su dirección? Medellín - Robledo
2 ¿Cuál es el estrato de su vivienda? 3
3 ¿Usted cree que la educación universitaria trae BIENESTAR para su vida?
Demasiado 1
4 ¿Usted cree que la educación universitaria ES? Muy Necesaria 2
5 ¿Usted cree que el costo de la educación universitaria ES?
Medio alto 4
6 ¿Su gusto por la educación universitaria ES? Alto 1
7 ¿Usted cree que tener moto o carro trae BIENESTAR para su vida?
Mucho 2
8 ¿Usted cree que tener moto o carro ES? Necesario 3
9 ¿Usted cree que el costo de tener vehículo propio ES?
Alto 5
10 ¿Su gusto por tener vehículo propio ES? Alto 1
11 ¿Usted cree que tener vivienda propia trae BIENESTAR para su vida?
Demasiado 1
12 ¿Usted cree que tener vivienda propia ES? Necesario 3
13 ¿Usted cree que el costo de tener vivienda propia ES?
Alto 5
14 ¿Su gusto por tener vivienda propia ES? Alto 1
15 ¿Usted cree que tener servicios públicos (Energía Eléctrica, Agua, Gas) trae BIENESTAR para su vida?
Demasiado 1
16 ¿Usted cree que los servicios públicos (Energía Eléctrica, Agua, Gas) SON?
Necesarios 3
17 ¿Usted cree que el costo de los servicios públicos (Energía Eléctrica, Agua, Gas) ES?
Alto 5
18 ¿Su gusto por tener servicios públicos (Energía Eléctrica, Agua, Gas) ES?
Medio alto 2
19 ¿Usted cree que tener servicios de TV, Internet y teléfono trae BIENESTAR para su vida?
Regular 3
20 ¿Usted cree que los servicios de TV, Internet y teléfono SON?
Medianamente necesarios
4
21 ¿Usted cree que el costo de los servicios de TV, Internet y teléfono ES?
Alto 5
22 ¿Su gusto por tener servicios de TV, Internet y teléfono ES?
Normal 3
23 ¿Usted cree que tener Paneles Solares para generar su propia energía traería BIENESTAR para su vida?
Demasiado 1
24 ¿Usted cree que instalar Paneles Solares para generar su propia energía es?
Extremadamente necesario
1
25 ¿Usted cree que el costo de instalar Paneles Solares para generar su propia energía ES?
Alto 5
Capítulo 4 33
Nro. Preguntas Respuestas Valor asignado de acuerdo con la Tabla 4-1
26 ¿Su gusto por instalar Paneles Solares para generar su propia energía ES?
Alto 1
Para el procesamiento de las respuestas se desarrolla el método AHP hasta la obtención
del vector de prioridades totales. De acuerdo con el procedimiento explicado en el numeral
2.3.1, se inicia con la etapa uno de estructuración en la cual se identifican los criterios y
alternativas.
En la Tabla 4-3 se presentan las siglas utilizadas para identificar los criterios y alternativas