Design of Programs for the Rational and Efficient Use of Electric Energy in the Non-Interconnected Zones in Colombia

The Rational and Efficient Energy Use Programs arise as a strategy to increase the Energy Efficiency of the demand that is connected to the Colombian interconnected system; however, there are no policies that encourage this type of program in the Non-Interconnected Zones of Colombia, where there are isolated networks with high levels of electricity consumption and high operating costs. The population located in the Non-Interconnected Zones does not have electricity meters, so they pay a fixed monthly value independent of electricity consumption. This value is equivalent to 3% of the value that a user would pay in the National Interconnected System. The remaining 97% is assumed by the State in the form of subsidies and that item only includes operating and maintenance costs for diesel-based thermal plants and maintenance of distribution networks. This thesis propose that the State increase the subsidy for 10 years in order to invest in incentivizing the population to replace old or high-consumption appliances with efficient appliances. Additionally, propose a strategy for training and raising public awareness based on the union between research groups of state universities and education entities located in isolated areas of Colombia. In this study, a model in System Dynamics is developed in order to better understand the behavior of electricity demand before different signals and incentives to promote the rational and efficient use of electricity. The simulations used a 20-year time horizon and the core of the analysis includes load censuses of community (since they do not have electricity meters), amount of subsidies, operating costs, fuel consumption and CO2 emissions in isolated networks of the Non-Interconnected Zones. The results of the simulations show that the proposal to include a temporary additional expense for the State is convenient given that it shows reductions in electricity consumption, which would reduce the environmental impact by reducing greenhouse gases from diesel generation and reducing electrical losses due to reduced congestion in existing networks.Los Programas de Uso Racional y Eficiente de la Energía surgen como una estrategia para aumentar la Eficiencia Energética de la demanda que se encuentra conectada al sistema interconectado colombiano. Sin embargo, no se encuentran políticas que incentiven este tipo de programas en las Zonas No Interconectadas de Colombia, donde se tiene redes aisladas con altos niveles de consumo eléctrico y elevados costos de operación. La población ubicada en las Zonas no interconectada no cuenta con medidores de energía eléctrica, por lo que pagan mensualmente un valor fijo, independiente del consumo de electricidad. Dicho valor equivale al 10% del valor que pagaría un usuario en el sistema interconectado nacional. El 90% restante es asumido por el Estado en forma de subsidios y ese rubro solamente contempla costos de operación y mantenimiento de las plantas térmicas a base de diésel y mantenimiento de las redes de distribución. Esta tesis propone que el Estado aumente por 10 años el rubro de subsidio con el fin de invertir en incentivar a la población para que reemplace electrodomésticos antiguos o de alto consumo por electrodomésticos eficientes. Adicionalmente propone una estrategia de capacitación y sensibilización de la población a partir de unión entre grupos de investigación de las universidades estatales y las entidades de educación ubicadas en las zonas aisladas de Colombia. En este estudio, se desarrolla un modelo en Dinámica de Sistemas con el fin de entender mejor el comportamiento de la demanda eléctrica ante diferentes señales e incentivos para promover el uso racional y eficiente de la electricidad. Las simulaciones usaron un horizonte de tiempo de 20 años y el núcleo del análisis incluye censos de cargas de las comunidades dado que no tienen medidores de energía eléctrica, monto de subsidios, costos de operación, consumo de combustible y emisiones de CO2 en las redes aisladas de la ZNI. Los resultados de las simulaciones muestran que la propuesta para incluir un gasto adicional temporal para el Estado es conveniente dado que muestra reducciones en el consumo de electricidad lo que lograría reducir el impacto ambiental por reducción de gases efecto invernadero provenientes de la generación diésel y reducción de pérdidas eléctricas por disminución de congestión en las redes existentes.Tesis presentada como requisito para optar al título de: Magister en Ingeniería – Ingeniería Eléctrica.Maestrí