Análisis de la incidencia del uso de cocinas eléctricas de inducción

Antecedentes

El Estado representante de la sociedad ejerce una serie
de funciones que influyen en la mejoría de la eficiencia.
Los órganos gubernamentales responsables de la
formulación e implementación de políticas
deben tener una articulación adecuada con las
instituciones que promueven la eficiencia energética. Los
órganos de mayor incidencia en el Ecuador son el
Ministerio de Electricidad y Energía Renovable y el
Instituto de Eficiencia Energética y Energías
Renovables.

La Secretaria Nacional de Planificación y
Desarrollo – SENPLADES en coordinación con diferentes
instancias gubernamentales elaboró el Plan Nacional del
Buen Vivir (PNBV) 2009 – 2013 al que deben sujetarse en forma
obligatoria las instituciones y órganos del Gobierno.
Dentro de este Plan en forma específica en la
Estrategia 6.7. que se refiere al Cambio de la
Matriz Energética, indica lo siguiente: El
programa de sustitución de cocinas a gas (GLP) por cocinas
de inducción deberá ejecutarse tan pronto como
exista la factibilidad de la generación eléctrica
para este plan.

Con miras a preparar el programa de
implementación de sustitución de cocinas a gas
licuado de petróleo (GLP) por cocinas eléctricas de
inducción, el Ministerio de Electricidad y Energía
Renovable (MEER) hizo conocer que se encuentra desarrollando el
Plan Nacional de Cocción Eficiente, razón
por la cual se mantienen reuniones entre representantes del
sector energético, eléctrico y productivo del
país, con el objeto de establecer los requerimientos
técnicos del proyecto y definir acciones de corto y
mediano plazo para la implementación del mismo, acciones
que permitirán estar plenamente preparados para la
sustitución tecnológica.

Bajo este contexto, las universidades como actores
sociales que propulsan el conocimiento deben verter sus opiniones
coadyuvando para que los programas de uso eficiente de
energía se lleven a cabo de la mejor manera en beneficio
de la sociedad.

Uso del GLP como
energético en el Ecuador

Según informes de los organismos gubernamentales,
el 96% de la demanda del Gas Licuado de Petróleo (GLP) se
destina al sector doméstico o residencial y el restante 4%
se destina para uso industrial y comercial. No obstante, se
estima en forma real que el 59% se destina para el sector
doméstico, 11% al uso industrial y comercial, 8% al
vehicular y el 22% hacia el contrabando por las
fronteras.

Los precios de producción e importación
del GLP son altamente superiores a los precios de venta interna,
por lo que el gas tiene un subsidio muy alto; pues el cilindro de
15 kg se vende a USD 1.60 mientras que el costo real es alrededor
de USD 12.00, lo que equivale a un subsidio del 650% frente a su
precio real. En Colombia el cilindro de 15 kg su valor se
quintuplica a USD 7.65, y en Perú su valor asciende a USD
15.30.

En el cuadro siguiente (Tabla 1) se presenta el uso del
GLP en función de los estratos socioeconómicos,
donde se aprecia que el estrato más pobre usa el GLP
mayoritariamente (97.65%) para la preparación de los
alimentos en tanto que el más rico para otros
propósitos como el negocio (9.23%, vehículo 0.28%,
calefón 12.46%).

Tabla 1: Quintiles del uso del GLP en hogares en el
Ecuador

Fuente: INEC-ECV

Analizando las cifras del sector petrolero ecuatoriano y
específicamente el GLP, se determina que en el 2012 el
volumen importado fue de 9.01 millones de Barriles (Bls), la
producción nacional fue de 2.67 millones de Bls y el
consumo interno de 11.83 millones de Bls. El precio medio de
importación fue de USD 71.84 por Bl y el precio medio de
venta fue de USD 13.47 por Bl considerando el precio oficial de
venta de un cilindro de 15 kg en USD 1.60 (ver Tabla
2).

Tabla 2: Balance económico y energético
del GLP en el Ecuador

Fuente: BCE – Cifras del Sector Petrolero
Ecuatoriano

Debido a la diferencia de precios, el Estado
subsidió en el 2012 el valor de USD 522.3 millones que
corresponde a la diferencia entre USD 643.7 millones por concepto
de pago en la importación y USD 121.4 millones que el
Estado recibió por la venta del GLP.

Analizando las cifras del Censo del 2010 realizado por
el Instituto Nacional de Estadísticas y Censos – INEC, se
determinó que de 3,810,548 hogares ecuatorianos, el 90.98%
usa el GLP como combustible para cocinar, en tanto que el 9.02%
usa otros tipos de combustibles (ver Tabla 3).

Tabla 3: Uso del GLP y otros energéticos en los
hogares del Ecuador

Fuente: INEC – CENSO DE POBLACIÓN Y VIVIENDA
2010

Con la información de los cuadros anteriores, se
puede determinar que el consumo medio y aproximado de GLP de cada
uno de los hogares en el Ecuador es de 3.41 Bls al año,
equivalente a 447.45 kg o expresado en números de
cilindros de 29.83 al año. Este último valor a su
vez equivale a 2.49 cilindros mensuales (de 15 kg).

Sin embargo, considerando el uso real del GLP para
cocción, en el sentido que el 59% del consumo interno se
lo destina para uso doméstico, el consumo promedio de GLP
de cada uno de los hogares en el Ecuador es de 2.01 Bls al
año, equivalente a 263.99 kg o expresado en números
de cilindros de 17.60 al año o 1.47 cilindros mensuales
(de 15 kg), valor calificado como real en razón del alto
porcentaje de contrabando.

Analizando el consumo de los hogares urbanos del
Ecuador, el INEC en el Censo de 2010 determinó que
2,359,523 usan GLP, esto representa el 68.1% del total de los
hogares ecuatorianos que usan GLP (ver Tabla 4).

Tabla 4: Uso del GLP y otros energéticos en los
hogares urbanos del Ecuador

Fuente: INEC – CENSO DE POBLACIÓN Y VIVIENDA
2010

Equivalente
energético electricidad – gas licuado de petróleo
(GLP)

La equivalencia entre combustibles comienza con la
consideración de los contenidos caloríficos de la
electricidad y del gas licuado de petróleo (GLP). Por
ejemplo, si la electricidad y el GLP fueran utilizados al 100% de
eficiencia, 1 kilogramo de GLP equivale a 13.66 kWh de
electricidad.

Tanto la electricidad como el GLP poseen diferentes
eficiencias de aprovechamiento, por tanto las comparaciones entre
ellos no pueden ser realizadas solamente con el contenido
calorífico.

Con la consideración antes mencionada en la
Figura 1 se presenta el equivalente de un cilindro de 15 kg de
GLP que es el más utilizado en la cocción
doméstica.

Figura 1: Equivalente
energético entre GLP y electricidad

Fuente: El autor

A continuación se presenta en forma resumida el
principio de funcionamiento de la cocina eléctrica de
inducción.

La cocina de inducción está constituida
básicamente por una bobina de hilos de cobre ancha y plana
que es el corazón de la cocina. La corriente
eléctrica que circula por esta bobina genera un campo
electromagnético de tal intensidad que, al a travesar
sobre un material adecuado, como una cazuela de hierro, genera en
él un exceso de energía tal que se transforma en
calor. El incremento de la temperatura es más
rápido que en una cocina eléctrica convencional y
el control de la temperatura es instantáneo, como el de
apagar una llama de gas.

Los únicos recipientes adecuados para una cocina
de inducción son los de hierro fundido. Este material
está compuesto de una infinidad de microimanes que
responden a los campos magnéticos variables, incluso
débiles, reorientando sus cargas eléctricas e
incluso moviéndose físicamente si los trozos de
hierro son lo bastante pequeños. El intenso campo alterno
creado por la bobina de inducción de la cocina provoca
reorientaciones continuas de los microimanes del hierro, que se
transforman en calor. Ningún otro material (cobre,
aluminio o cerámica) responde así al campo, aunque
se venden adaptadores que permiten usarlos en este tipo de
cocinas, si bien perdiendo de paso buena parte de su
eficiencia.

Eficiencia de las
cocinas de inducción y de GLP

Un estudio realizado en la Facultad de Ingeniería
de la Escuela Politécnica Nacional a través de la
realización de una tesis de grado en mayo de 2010 [1],
determinaron experimentalmente la eficiencia de las cocinas de
inducción y las de GLP.

De esta manera, la cocina de inducción tiene una
eficiencia del 80.6% (incertidumbre del ± 1.93%) en tanto
que la cocina de GLP del 51.26% (incertidumbre del ±
3.36%).

Rendimiento de la
cadena energética para el uso de las cocinas de
inducción y de GLP

Analizando la cadena energética que contempla
desde la generación hidroeléctrica hasta el uso
final de la cocina de inducción se determina que el
rendimiento del conjunto, para usar 0.806 kWh en el uso final
debe tenerse un potencial hidroeléctrico de 1.424 kWh.
Esto representan un rendimiento total del 56.6% (ver Figura
2).

Figura 2: Cadena de eficiencia con
central hidroeléctrica

Fuente: El autor

Con el propósito de determinar la eficiencia de
la cadena de la generación termoeléctrica en el
Ecuador, de la información estadística se obtuvo la
energía eléctrica generada por centrales que
utilizan combustibles fósiles y biomasa llegando a 9.407
GWh durante el 2011 (ver Tabla 5), esto representó el
43.1% de la producción total.

Tabla 5: Generación termoeléctrica en el
Ecuador

Fuente: CONELEC – Estadísticas del Sector
Eléctrico Ecuatoriano 2011

Los combustibles fósiles y biomasa usados para la
generación termoeléctrica en toneladas equivalentes
de petróleo (TEP) durante el 2011 fueron los siguientes
(ver Tabla 6):

Tabla 6: Combustibles fósiles y biomasa usados en
generación termoeléctrica en el Ecuador

Fuente: CONELEC – Estadísticas del Sector
Eléctrico Ecuatoriano 2011

De la información anterior se determina que el
rendimiento de las centrales termoeléctricas ecuatorianas
desde el punto de vista energético es del
30.4%.

Analizando la cadena energética de
termoelectricidad hasta el uso final de energía en cocinas
de inducción se determina que el rendimiento total es del
21.8%. En la figura siguiente se detalla el proceso (Figura
3).

Figura 3: Cadena de eficiencia con
central termoeléctrica

Fuente: El autor

Analizando la eficiencia energética desde la
refinación del GLP hasta el uso final de energía en
cocinas de GLP se determina que el rendimiento total es del
42.99%. En la figura siguiente se detalla el proceso (Figura
4).

Figura 4: Cadena de eficiencia con
GLP

Fuente: [2] y el autor

La diferencia entre las eficiencias en el uso de la
electricidad y del GLP para cocción es muy significativa.
Esta diferencia se debe principalmente a la etapa de
generación de electricidad que usa como combustibles los
derivados del petróleo con una eficiencia de
conversión calorífica de aproximadamente el 30.4%
para el parque termoeléctrico ecuatoriano.

Sin embargo, asumiendo que la generación de
electricidad sea eminentemente hidroeléctrica se determina
una eficiencia del 68.91% (generación 95.0%;
transmisión y distribución 90.0%; y, cocinas de
inducción 80.6%) hasta el uso final de la energía,
en tanto que, la eficiencia para la cadena del GLP es del 42.99%.
Esto representa una relación de 1.6 que coincide con la
literatura de American Gas Association [3].

Cambio de
electricidad por GLP como energético de
cocción

La implementación de programas de uso eficiente
de energía requiere conocer las necesidades de los
consumidores para gestionar en forma razonable la manera de
satisfacer tales necesidades en términos de costos.
Así mismo es necesario capacitar a los consumidores
energéticos la adopción de las nuevas
tecnologías o el uso de los energéticos
alternativos.

La utilización de la energía
eléctrica en forma más eficiente podría
disminuir la dependencia de las importaciones de los combustibles
como el GLP. El costo de aumentar esta eficiencia debe ser
considerada en el balance de las estrategias.

6.1. ASPECTOS SOBRE LA DEMANDA DE
ENERGÍA

Considerando que el consumo medio de los hogares
ecuatorianos es de 1.47 cilindros de 15 kg al mes y que todos
entrarían al programa de uso eficiente de energía,
el consumo de electricidad se incrementaría en 7,800.45
GWh al año (la demanda de energía facturada en el
2012 fue de 16,090.02 GWh al año), lo que representa el
crecimiento del 48.5%.

Por otro lado, considerando que el consumo medio de los
hogares urbanos ecuatorianos es de 1.47 cilindros de 15 kg al mes
y que todos entrarían al programa de uso eficiente de
energía, aplicando la mejora en el rendimiento (de 42.99%
a 68.91%) y el equivalente energético, cada uno de los
hogares urbanos incrementaría su consumo eléctrico
en 187.51 kWh por mes o 5,309.13 GWh al año a nivel de
país lo que representa el crecimiento del
33.0%.

Los costos de la energía eléctrica para
las empresas eléctricas distribuidoras, según
estudio del CONELEC, tiene un valor de 8.265 cUSD/kWh (sin tasas
e impuestos para el 2012); por tanto, cada uno de los hogares
insertos en el programa de uso eficiente de energía
pagará mensualmente USD 15.50 adicionales por el consumo
de electricidad (valor equivalente a 1.47 cilindros de 15
kg).

Escenario 1

Se elimina el subsidio al GLP (precio del cilindro USD
12.00) y no se contempla un subsidio a la electricidad, el
usuario con una cocina de inducción pagaría el
11.9% más bajo que con una cocina de GLP (relación
de pago mensual entre USD 15.50 y USD 17.60).

Escenario 2

Baja el precio de la electricidad por la puesta en
operación de las nuevas centrales hidroeléctricas
en construcción, el pago adicional a realizar por un hogar
ecuatoriano inserto en el programa de uso eficiente será
de USD 9.87 por mes (sin tasas e impuestos), lo que representa el
43.9% más bajo que el uso del GLP (USD 17.60 sin
subsidio).

El estudio de costos realizado por el CONELEC
determinó que el costo de la energía
eléctrica para el 2012 fue de 8.265 cUSD/kWh y el precio
medio de venta de 7.746 cUSD/kWh, lo que significa que el
déficit tarifario es de 0.519 cUSD/kWh equivalente a USD
81.63 millones en el año 2012.

No obstante, debe tomarse en cuenta que actualmente el
cilindro tiene subsidio y su precio al público es de USD
1.60. Los hogares ecuatorianos siempre tomarán como
referencia este valor, razón por la cual debe considerarse
un subsidio al GLP dirigido a los sectores socioeconómicos
más desfavorecidos económicamente.

Funcionarios del CONELEC han manifestado la idea de
subsidiar 100 kWh mensuales a los hogares que usen las cocinas de
inducción, esta cantidad de energía representa
aproximadamente el 53.3% del consumo mensual de un hogar (187.51
kWh por mes).

El programa será efectivo cuando el servicio
energético con electricidad pueda ser abastecido con menor
costo que el costo real del cilindro de GLP (en caso de
eliminarse el subsidio).

6.2. ASPECTOS SOBRE LA DEMANDA DE
POTENCIA

Usando la información de la referencia [2] se
determina que la demanda máxima de cada una de las cocinas
de inducción sería de 1.81 kW para la
preparación de los alimentos (desayuno, almuerzo o
merienda). La capacidad instalada de la cocina de
inducción es de 4.8 kW.

Asumiendo la probabilidad de simultaneidad en el uso de
las cocinas de inducción del 69.9% para la
preparación del desayuno, del 77.7% para el almuerzo y del
88.2% para la merienda, el valor unitario de demanda
máxima sería el siguiente: 1.26 kW; 1.40 kW: y,
1.59 kW, respectivamente. De esta manera el crecimiento de la
demanda del sistema eléctrico ecuatoriano entre las 06h00
a 08h00 sería de 2,979 MW, entre las 11h00 a 13h00 de
3,311 MW y entre las 18h00 a 20h00 de 3,759 MW, esto en caso de
implementación del programa dirigido exclusivamente al
sector urbano.

El incremento en la demanda de 3,759 MW representa el
117.1% en relación a la demanda máxima registrada
en diciembre de 2012 (3,209.2 MW)

Tomando valores de los estudios de costos marginales a
largo plazo, el valor para la transmisión y
distribución es de USD 148.50 por kW-año o USD
1,164.71 por kW en el tiempo de la vida útil, esto
significa que deberán realizarse inversiones por USD
4,378.13 millones en estas etapas funcionales para suplir la
nueva demanda por la aplicación del programa de uso
eficiente de energía.

Ahorros para el
Estado ecuatoriano

De la información anteriormente presentada se
determina que el subsidio del Estado al uso del GLP en el 2012
fue de USD 522.3 millones y el subsidio por déficit
tarifario de USD 81.63 millones lo que suma USD 603.9
millones.

En caso de eliminarse el subsidio al GLP, implementarse
el programa de uso eficiente en el sector urbano, el Estado
deberá reconocer por concepto de déficit tarifario
el valor de USD 109.2 millones, es decir se habrá ahorrado
el valor de USD 494.7 millones al año.

En caso que se otorgue el subsidio total a los 100 kWh
de los hogares insertos en el programa, el Estado deberá
reconocer por este concepto el valor de USD 234.0 millones que
sumado al déficit tarifario de USD 109.2 millones resulta
el valor total de USD 343.2 millones. Existiendo un ahorro para
el Estado de 260.7 millones al año.

Conclusiones

De lo anterior se desprende que al eliminar el subsidio
al GLP y tratar de implementar un programa de sustitución
de este combustible por electricidad, necesariamente
deberá haber un subsidio directo a la electricidad
especialmente al quintil más pobre de los hogares urbanos
ecuatorianos.

El cambio a cocinas de inducción en todos los
hogares ecuatorianos hará crecer la demanda de
energía facturada en 7,800.45 GWh al año.
Considerando los hogares urbanos, el crecimiento de la demanda de
energía será de 5,309.13 GWh al año lo que
representaría un crecimiento del 33.0% (valor comparable
con la producción del proyecto Coca Codo Sinclair estimada
en 10,000 GWh/año y 1,500 MW de capacidad). Mientras que
la demanda de potencia por la implementación del programa
en el sector urbano tendría un crecimiento de 3,759 MW
equivalente al 117.1%.

El sector de la transmisión y distribución
requiere una inversión aproximada de USD 4,378.13 millones
para poder suplir el incremento de la demanda producida por el
programa de las cocinas eléctricas de
inducción.

De lo expuesto se estima que el proyecto de cambio de
cocinas de inducción estará dirigido a ciertos
segmentos o estratos de la población ecuatoriana sin que
se conozca mayores detalles al respecto por parte de los
organismos rectores del sector energético.

El uso de las cocinas de inducción tiene su mayor
impacto en los "picos" de la curva de carga dado que las horas de
cocción coinciden con la misma, perjudicando al factor de
carga y al óptimo operacional del sistema eléctrico
de potencia.

Con los antecedentes citados es necesario direccionar
adecuadamente las políticas para la aplicación del
programa ya que los ahorros para el Estado por la
eliminación del subsidio al GLP, pueden significar grandes
inversiones en el sector eléctrico para suplir el
crecimiento de la demanda de potencia y
energía.

Bibliografía

[1] PEÑA IDROVO, Adrián, Tesis Estudio
Técnico-Comparativo para la Introducción de Cocinas
Eléctricas de Inducción Magnética en el
Ecuador, Escuela Politécnica Nacional, Quito, mayo de
2010.

[2] HERRERA HERRERA, Alfonso, Tesis Gerenciamento da
Demanda Mediante Substituição Energética na
Cocção Residencial, Instituto de
Eletrotécnica e Energia da Universidades de São
Paulo, São Paulo, 1996.

[3]
http://www.asge-national.org/Content/Library/Flue_Gas_Analysis.pdf

[4] CONSEJO NACIONAL DE ELECTRICIDAD,
Análisis de Costos para Empresas Eléctricas
Sujetas a Regulación de Precios, CONELEC, Quito,
2012.

Autor:

Jorge Patricio Muñoz
Vizhñay

Loja, marzo de 2013