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Exámen de grado

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Ana Barron

on 26 May 2016

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Transcript of Exámen de grado

Justificación
Asegurar la dotación eléctrica de un país significa, en una economía libre y competitiva: conseguir la demanda eléctrica con su exigente curva diaria, con fiabilidad y a un precio que sea aceptable a los consumidores. Para ello debe tener asegurada la dotación de combustible con una cesta energética diversificada de éstos y de sus tecnologías. Además, la generación de energía eléctrica debe hacerse de forma respetuosa con el medio ambiente.

Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Economía
Sección de Estudios de Posgrado e Investigación
"Un análisis costo-beneficio sobre la alternativa del uso de la Energía Nuclear para producir Energía Eléctrica en México"
Principales fuentes para generar Energía Eléctrica
Objetivo
Analizar el problema desde un punto de vista económico, es decir, evaluar las condiciones sobre la alternativa del uso de la energía nuclear en México para producir energía eléctrica.


Tesis que para obtener el grado de:
Maestra en Ciencias Económicas (Economía Industrial)

La mezcla de fuentes para la generación de energía eléctrica ha cambiado a nivel mundial en los últimos cuarenta años. El carbón sigue siendo el combustible más usado en la generación de electricidad .
A nivel mundial, se espera que la demanda de electricidad se incremente aproximadamente en un 70% de aquí al 2035. La totalidad de este incremento tendrá lugar en países fuera de la OECD, China y la India representarán más de la mitad del incremento. (WWAP, 2014, p.2)

Hipótesis
Por lo tanto esta investigación propone evaluar lo siguiente: con tasas de descuento menores a la actual es posible construir y poner en marcha nuevas plantas nucleares para incrementar la generación de energía eléctrica en México, satisfacer la creciente demanda futura y disminuir las emisiones de CO2.
Capítulo 1
Prospectiva internacional de la Energía Eléctrica
Por otro lado, la tendencia mundial hacia la disminución de combustibles fósiles en la generación eléctrica se ve reflejada en el aumento de la participación de otras fuentes primarias. Esto se muestra en los pronósticos para el año 2040 realizados por la IEA en su reporte anual World Energy Outlook en la versión 2013. (SENER, 2013, p.29)
Se espera que, a nivel global para el año 2040, el esquema energético del sector eléctrico se diversifique de tal manera que exista menos dependencia de fuentes contaminantes y se utilice en mayor proporción la energía nuclear y las fuentes renovables para satisfacer la demanda.


En la actualidad, (a 1 de marzo de 2016) son un total de 56 países donde operan 440 reactores nucleares comerciales y existen 65 unidades en construcción.
En 2014, los reactores nucleares del mundo generaron 2,411 TWh de electricidad, esto representa alrededor del 11% del consumo mundial de energía eléctrica. Aproximadamente son 16 países los que dependen de la energía nuclear para generar una cuarta parte de su electricidad.


El uso de la Energía Nuclear para producir Energía Eléctrica a nivel internacional
Fuente: World Nuclear Association. (2016)
http://www.world-nuclear.org/information-library/current-and-future-generation/nuclear-power-in-the-world-today.aspx


Capítulo 2
En el periodo comprendido de 1971 a 2013 de la producción mundial de la energía eléctrica con el uso de la energía nuclear, se muestra un claro aumento a través del tiempo con con pequeñas bajas en el 2007 y en el 2011, siendo los años 2006 y 2010 en donde más se generó electricidad por este tipo de fuente.
En cuanto al consumo mundial de energía nuclear en el mismo periodo se ha conservado estable el consumo con una leve caída después del 2011. De 2013 al 2014 presentó un aumento en 1.8%.


México actualmente cuenta con dos reactores que generan el 5% de su electricidad. Poseen la certificación del organismo regulador nuclear mexicano y la Comisión Nacional de Seguridad Nuclear y Salvaguardas (CNSNS).



El uso de la energía nuclear para la producción de energía eléctrica en México
En febrero de 2007 la CFE firmó contratos con Iberdola y Alstom para comprar nuevas turbinas y generadores a la planta Laguna Verde con un costo de $605 millones de dólares. Las principales modificaciones consistieron en adaptar una turbina y un condensador y la sustitución del generador eléctrico. Con la aprobación de la CNSNS, los reactores fueron mejorados progresivamente por 138 MWh cada una a partir de 2008 a enero del 2011. Su vida útil se extendió por 40 años. El proyecto se completó a principios del 2013.
Hasta hace poco la energía nuclear había resistido la transición de los mercados regulados a los mercados liberados (competitivos) admirablemente bien. El accidente de Fukushima originó debates sobre el futuro de la energía nuclear en la actual transición energética, debido al reconocimiento de que la energía nuclear contribuye a la producción de electricidad siendo amigable con el medio ambiente por que no emite gases de efecto invernadero, además de ser una energía que produce carga base, es decir electricidad de manera constante.
 


Respecto a esto, a continuación se describirá el panorama mundial para esta fuente de energía, se analizarán de manera equilibrada las ventajas y las desventajas para evaluar el papel de la energía nuclear en el mercado competitivo y al final se planteará que la energía nuclear se puede considerar como una alternativa que toma en cuenta los principios básicos del desarrollo sustentable en la futura transición energética


La Energía Nuclear en el mercado competitivo
Ventajas

 

 


 
2. La segunda ventaja es referido a la
garantía del suministro
: al ser una energía de carga base su generación es continua y garantiza grandes potencias siendo que su funcionamiento supera el 90% de las horas del año. La enorme densidad energética del combustible, un millón de veces por unidad de peso es superior respecto a los combustibles fósiles, hace que una central de 1000 MW consuma al año menos de 100 t de uranio almacenado en un recinto de mínimas dimensiones

3. La tercera ventaja es asociada a la industria y a la economía de la tecnología nuclear pues constituye una
inversión a largo plazo
además de que la estabilidad geopolítica de este combustible hace que se garantice su suministro en cualquier economía.

4. La cuarta ventaja es con respecto a los recientes
compromisos medioambientales
del protocolo de Kioto, las centrales de energía nuclear producen electricidad sin emitir emisión de CO2 y como resultado no genera costos medioambientales.
 5. Un reactor nuclear
recarga combustible cada 18 meses
y por eso consume menos combustible (uranio). Las plantas de combustible fósil recargan de manera constante.

6. El combustible nuclear es más energético que los fósiles por ello los
costos de operación son muchos menores que en las plantas convencionales.
1. La
primera ventaja
que presenta es del lado del mercado eléctrico y consiste principalmente porque la energía nuclear tiene
estabilidad económica en el costo de producción
pues el
precio del combustible se mueve en torno a un 20% del costo final de la producción total. Tiene un costo competitivo.


Desventajas
2. Los
costos de capital son mayores
que los de las centrales de carbón y mucho mayores que los de gas, sin embargo los costos de combustible son una pequeña proporción de los costos totales para su generación.

3. En la evaluación de los aspectos financieros de la energía nuclear se debe contemplar el
desmantelamiento de la central y la gestión de los residuos y esto se traduce en costos adicionales

4. A la construcción de las plantas nucleares se le define como construcciones de grandes proyectos de infraestructura, cuyas
tasas de descuento (interés) afectan directamente a este tipo de proyectos.

 
5. Es de gran importancia resaltar que la desventaja más importante fue el
accidente de Fukushima
: los problemas de seguridad podrían aumentar los costos, sin embargo los nuevos reactores ya tendrán incorporadas estas medidas y solo afectaría a los reactores de primera y segunda generación.
1. La energía nuclear es de costo competitivo con otras formas de electricidad, excepto cuando hay un
acceso directo a los combustibles fósiles de bajo costo.



La futura transición energética tiene como meta reducir la quema de combustibles fósiles y adaptarse a la visión sustentable, este concepto surge de la definición que contiene el informe Brundtland de 1987: “El desarrollo sustentable satisface las necesidades de las generaciones presentes sin comprometer la oportunidad de las generaciones futuras de satisfacer las suyas “.

Este deber moral demanda que cualquier debate sobre la energía en el futuro contenga aspectos a corto y a largo plazo de las alternativas energéticas, tales como la disponibilidad, seguridad e impacto medioambiental


La futura transición energética internacional: el caso de la energía de la energía nuclear.

La Energía Nuclear y su importancia en el desarrollo sustentable

Perspectiva ambiental:

1. Las plantas nucleares no emiten gases de efecto invernadero y generan electricidad de manera constante

2. Los reactores nucleares de VI generación se diseñan para procesar y reciclar su combustible gastado, reduciendo al máximo la generación de desechos y haciendo un uso ideal de los recursos naturales.

3. Los reactores nucleares evitan la emisión de 2 mil millones de toneladas de CO2 al año


Perspectiva social:

1. Las plantas nucleares generan electricidad limpia, lo que permite vivir en armonía con el entorno.

2. La contaminación generada por los combustibles fósiles (carbón, gas, petróleo) evita que la gente pueda hacer actividades al aire libre afectando sus costumbres y tradiciones.

3. Cada año mueren 24,000 personas en EUA por enfermedades respiratorias, incluyendo 3,000 casos de cáncer pulmonar.


Perspectiva económica:

1. Un reactor nuclear recarga combustible cada 18 meses y por eso consume menos combustible (uranio). Las plantas de combustible fósil recargan de manera constante.

2. El combustible nuclear es más energético que los fósiles, por ello los costos de operación son muchos menores que en las plantas convencionales.

3. Cada reactor genera miles de empleos durante su construcción y ofrece entre 400 y 800 empleos permanentes para su operación.

4. Los reactores de VI generación pueden producir más combustible del que consumen, multiplicando de manera eficiente los recursos de uranio por más de 50 veces, hasta posibilitar la generación nuclear de electricidad durante miles de años .



Capítulo 3
Como metodología se aplicó el Análisis Costo Beneficio y la simulación Monte Carlo. El objetivo del ACB es mostrar una balanza entre los costos y beneficios de un proyecto, es decir obtener una rentabilidad financiera positiva.

La simulación Monte Carlo tiene como objetivo crear escenarios de la posible realidad de una forma simplificada, El método Montecarlo es una técnica de selección de números aleatorios a través de una o más distribuciones de probabilidad, para utilizarlas en una simulación.

En una central nuclear por lo general los costos de inversión representan el porcentaje más alto de los costos de la energía nuclear


Análisis Costo-Beneficio para el uso de la Energía Nuclear en la Generación de Energía Eléctrica en México
La tasa de descuento también conocida como costo de capital, esta se usa para actualizar los flujos de dinero durante el horizonte del proyecto, es igual a la tasa de retorno que el inversor obtendría en un proyecto de riesgo e inversiones similares.

Como ya se mencionó anteriormente una central nuclear es un proyecto muy intensivo en capital lo que hace este tipo de proyectos muy sensibles a las tasas de descuento utilizadas para su valuación.

La mayoría de los estudios para evaluar proyectos de energía nuclear se sitúan en tasas de descuento de entre el 5 y el 15 por ciento.

En el caso de México los especialistas coinciden que la tasa más común utilizada para valuar este tipo de proyectos es del 12%. Así mismo, como expresaron durante el Seminario “El futro de la energía nuclear” llevado a cabo del 29 al 31 de mayo del 2013 en México, esta tasa es también uno de los principales obstáculos para el desarrollo de más proyectos de esta índole.


Tasa de descuento
LOS COSTOS OVERNIGHT

En el caso de la energía nuclear es importante considerar el costo overnight que se define como la construcción de un reactor nuclear como si el proceso de construirlo se completara de forma instantanea, sin incurrir en los gastos financieros devengados antes de la operación comercial, conocida como intereses durante la construcción.

Esta medida está diseñada para separar el costo fijo, de la duración de la construcción y la tasa de interés, c
on el fin de capturar el costo intrínseco de la construcción de los reactores. Estos costos son muy importantes para el análisis pues este tipo de energía es intensiva en capital, es decir altos costos de inversión inicial.
1.
El costo de capital
(millones USD) se calculó multiplicando el costo overnight por la capacidad neta.

2.
Precio de venta
(USD) por MWh por hora: El precio de la tarifa eléctrica en México de acuerdo a CIDAC es de 142 USD/MWh sin embargo este precio está subsidiado y para obtener precio de venta de 209 USD/MWh que se utiliza en el modelo se le añadió 47.27% a la tarifa con subsidios.

3.
La producción anual
se calculó multiplicando el factor de capacidad y la capacidad neta.

4.
Las ventas anuales
son el resultado de la producción anual multiplicado por el precio de venta.

5. Se toma una
tasa impositiva de 36%
que es la que considera el gobierno para los proyectos de energía en México.

6.
La depreciación
es de 30,486,000 USD que es el resultado de el costo del capital (15% del costo overnight) entre la vida útil del proyecto que es de 40 años se aplica para cada año que dura la vida útil del proyecto.

7. El
flujo de efectivo anual descontado
se calculó como la división de el flujo de efectivo anual entre uno más la tasa de descuento elevado a cada año correspondiente

8.
Costos de operación y mantenimiento
(O&M) se calcula con el análisis de Montecarlo.

9.
Costo del ciclo de combustible
se obtuvo con el análisis de Monte Carlo

Variables para el análisis económico
De acuerdo a el Centro de Investigación para el desarrollo A.C las centrales de generación eléctrica tardan entre 4 y 6 años en entrar en vigor mientras que las líneas de transmisión, que conectan a los generadores con los consumidores , tardan entre 3 y 5 años y tienen una vida útil de alrededor de 30.
Por lo tanto en esta investigación se utilizará como supuesto que: los dos primeros años se utilice un factor de 55% el tercer año de 65% y en adelante del 85%.

Respecto a la capacidad neta de la planta se elegirá un reactor de generación III, los cuales alcanzan potencias de entre 1000 y
1600 MW.

Cuando se habla de tecnología nuclear es necesario tomar en cuenta el
costo de desmantelamiento
en la valuación del proyecto. Este costo no es más que los fondos necesarios al final de la vida útil del proyecto para desmantelar, remover y limpiar la zona en donde se encontraba la planta nuclear.
El costo que se utiliza en el reporte “Proyected Cost of Generatig Electricity, 2015” este coste representa alrededor del
15% del costo overnight
. Esta es la cifra que se utiliza en esta investigación.

El modelo se construyó con cuatro escenarios, los cuales tienen diferentes tasas de descuento cada uno (15%, 12%, 8%, 6.5%), con el objeto de plantear un panorama dinámico donde se puedan sacar conclusiones dirigidas al caso concreto de la economía mexicana. Para los costos de operación y mantenimiento (O&M) y los costos del ciclo de combustible se aplicó la simulación Montecarlo con un grado de confianza del 95%.
El modelo
El primer escenario refleja el caso extremo de tasas de descuento altas (15%), el valor actual neto y por ende los costos de capital son positivos aproximadamente hasta el año 32, por lo tanto este escenario no es factible económicamente.

El segundo escenario es el más importante refleja el caso de México con una tasa de descuento del 12%. El Valor Actual Neto y por ende los costos de capital son positivos aproximadamente hasta el año 15, por lo tanto las condiciones del país para este tipo de proyectos no son viables.

La tasa de 8% es la que pertenece a los planes de la CFE. El Valor Actual Neto y por lo tanto los costos de capital son positivos aproximadamente hasta el año 11, considerando que este tipo de proyectos son intensivos en capital, se puede considerar que esta tasa hace que el proyecto resulte factible para el país.

El último escenario es el que corresponde a la tasa del 6.5% que es la que utiliza Ecuador. El Valor Actual Neto y por lo tanto los costos de capital son positivos aproximadamente hasta el año 10 , considerando que este tipo de proyectos son intensivos en capital, se puede considerar que esta tasa hace que el proyecto resulte viable para el país.

Resultados del ACB
Conclusiones
El aumento de la población de acuerdo a la ONU pasará de 7,300 millones de personas en el 2015 a 8,500 millones en el 2030, estas estimaciones vendrán acompañadas del incremento de la demanda energética. El crecimiento económico mundial significa que más energía será requerida y por lo tanto se pronostica que el consumo de la energía aumentará en 34% entre los años 2015 y 2035.
En la actualidad, ninguna fuente de energía puede satisfacer las necesidades energéticas de las generaciones futuras por sí sola, y además, sin afectar el medio ambiente. Por ello existe diversificación de las energías y tecnologías utilizadas,
y se siguen sumando otras fuentes energéticas.


En México, la actual tasa de interés del 12% para grandes proyectos energéticos hace inviable la construcción de nuevas centrales nucleares, reflejando un escenario poco realista, desde el punto de vista financiero, como se demostró en el capítulo 3; por lo tanto se requiere de un entorno de inversión donde las tasas de interés sean menores al 8%, es decir, de políticas que reduzcan los costos de construcción a través de las tasas de interés y que resulten tan competitivas como en el caso de Ecuador (6.5%) o de Europa (5%).


México necesita estar al corriente en los avances de los nuevos reactores tanto de fusión como de fisión, independientemente sobre la decisión de su construcción en el país, contribuir a la I+D de reactores nucleares es indispensable para estar a la par de los programas energéticos de los países en desarrollo con un rápido crecimiento económico como Corea y China, que en este momento cuentan con un fuerte plan nucleoeléctrico.


Debido a los problemas ambientales a los que se enfrenta México y por el bien de nuestras generaciones futuras, no podemos dejar a un lado a una tecnología que ha probado ser capaz de producir electricidad de manera fiable y con los principios básicos del desarrollo sustentable , tales esfuerzos necesitan de la colaboración interdisciplinaria y política, para seguir evaluando la seguridad a largo plazo y los aspectos económicos de la producción de la nucleoelectricidad.



Exámen de Grado
Presenta: Ana Bárbara Barrón Aguilar

Directores:
Dra. Claudia Icela Martínez García
M. en C. Brenda Lizethe Pérez Medina.
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