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1 ESTUDIO DEL SISTEMA DE INNOVACIÓN TECNOLÓGICO PARA LA GESTIÓN DE LA CADENA DE ABASTECIMIENTO DE ENERGÍA SOLAR EN COLOMBIA ALVARO JAVIER SALINAS RODRIGUEZ UNIVERSIDAD MILITAR “NUEVA GRANADA” MAESTRÍA EN GESTIÓN DE ORGANIZACIONES BOGOTÁ D.C 2022 2 ESTUDIO DEL SISTEMA DE INNOVACIÓN TECNOLÓGICO PARA LA GESTIÓN DE LA CADENA DE ABASTECIMIENTO DE ENERGÍA SOLAR EN COLOMBIA Trabajo de grado para optar al título de Magister en Gestión de Organizaciones Presentado por: ALVARO JAVIER SALINAS RODRÍGUEZ Director: MILTON M. HERRERA, Ph.D. Co-Director: JAVIER ANDRES CALDERÓN TELLEZ, Ph.D. UNIVERSIDAD MILITAR “NUEVA GRANADA” MAESTRÍA EN GESTIÓN DE ORGANIZACIONES BOGOTÁ D.C 2022 3 Resumen Entender las complejas relaciones de la transición energética conlleva nuevos desafíos y oportunidades para los actores de la cadena de suministro de energía. En el caso de Colombia, el análisis de la transición energética renovable debería tomar en cuenta la perspectiva de la gestión de los actores en la cadena de suministro (CS) debido a los impactos que pueden generar las políticas de innovación sobre el sistema de energía. En este sentido, varios obstáculos y desafíos asociados al desempeño de la CS son abordados en esta tesis, desde una perspectiva de la gestión de los actores de la cadena de energía y el sistema de innovación (SI). En este contexto, el análisis del sistema de innovación tecnológico (SIT) es empleado en esta tesis para entender la gestión del desempeño de la CS, en tanto la tecnología es un elemento clave en la gestión de la cadena. En otras palabras, esta tesis tiene como propósito aplicar un marco de innovación estratégico para entender el desempeño de la gestión de la cadena de suministro de energía solar en el caso de Colombia. En este sentido, el documento combina dos conceptos alrededor de la gestión de la cadena de suministro – los estudios del sistema de innovación tecnológico en el marco de la energía solar y el análisis del desempeño dinámico de los actores en la cadena. Para ello, el estudio agrega la medición de desempeño de la cadena mediante un modelo de simulación. Los resultados muestran mejores desempeños de la cadena de energía solar cuando se sincronizan las funciones de innovación en el SI. Palabras clave: gestión de la cadena de suministro, sistema de innovación, energía renovable, energía solar, dinámica de sistemas. 4 Abstract Understanding the complex relationships of the energy transition brings new challenges and opportunities for actors in the energy supply chain. In the case of Colombia, the analysis of the renewable energy transition should consider the perspective of the management of the actors in the supply chain (SC) due to the impacts that innovation policies can generate on the energy system. In this sense, various obstacles and challenges associated with SC performance are addressed in this thesis, from the perspective of the management of the actors in the energy chain and the innovation system (IS). In this context, the analysis of the technological innovation system (TIS) is used in this thesis to understand SC performance management, while technology is a key element in chain management. In other words, this thesis aims to apply a strategic innovation framework to understand the performance of the management of the solar energy supply chain in the case of Colombia. In this sense, the document combines two concepts around the management of the supply chain - the studies of the technological innovation system in the framework of solar energy and the analysis of the dynamic performance of the actors in the chain. To do this, the study adds the performance measurement of the chain through a simulation model. The results show better performances of the solar energy chain when the innovation functions are synchronized in the IS. Keywords: supply chain management, innovation systems, renewable energy, solar energy, system dynamics 5 TABLA DE CONTENIDO RESUMEN............................................................................................................ 3 CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN ........................................................................ 10 1.1 UN CONTEXTO DE LA GESTIÓN DE LA CADENA DE SUMINISTRO DE ENERGÍA Y SU RELACIÓN CON EL SISTEMA DE INNOVACIÓN TECNOLÓGICO .............................................. 11 1.2 RELACIÓN DE LOS SISTEMAS DE INNOVACIÓN TECNOLÓGICO CON LAS ORGANIZACIONES ......................................................................................................... 14 1.2 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ....................................................................... 15 1.3 OBJETIVO GENERAL ..................................................................................... 16 1.3.1 Objetivos específicos .......................................................................... 17 1.4 CONTENIDO Y ESTRUCTURACIÓN DE ESTA TESIS ............................................. 17 CAPÍTULO 2. MARCO DE REFERENCIA......................................................... 19 2.1 CADENA DE SUMINISTRO DE ENERGÍA SOLAR EN COLOMBIA ............................. 19 2.1.1 Importancia de la implementación de nuevas tecnologías en la cadena logística de las energías renovables ...................................................................... 24 2.1.2 Desafíos para la mejora del desempeño de la gestión de la cadena de suministro en Colombia .......................................................................................... 26 2.2 TECNOLOGÍAS VERDES: ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA ................................. 27 2.2.1 Energía solar ...................................................................................... 27 2.2.4 Redes energéticas inteligentes (REI) ................................................. 29 2.3 ACTORES DEL SECTOR DE ENERGÍA SOLAR EN COLOMBIA ............................... 30 2.4 SISTEMA DE INNOVACIÓN TECNOLÓGICA EN COLOMBIA ................................... 34 CAPÍTULO 3. MARCO TEÓRICO DE INVESTIGACIÓN .................................. 38 3.1 DINÁMICA DE SISTEMAS Y SISTEMAS DE INNOVACIÓN TECNOLÓGICO PARA LA ENERGÍA RENOVABLE .................................................................................................... 38 3.2 DINÁMICA DE SISTEMAS APLICADO AL SECTOR DE ENERGÍA SOLAR ................... 43 3.3 GESTIÓN DE CADENAS DE ABASTECIMIENTO DE ENERGÍA SOLAR ..................... 47 3.4 SISTEMAS DE INNOVACIÓN TECNOLÓGICA APLICADO AL SECTOR DE ENERGÍA SOLAR ......................................................................................................................... 50 CAPÍTULO 4. METODOLOGÍA ......................................................................... 57 4.1. PROCESO DE RECOPILACIÓN DE DATOS .................................................... 57 4.2. DEFINICIÓN DEL ENFOQUE DE SIMULACIÓN UTILIZADO................................. 58 4.2 MODELADO DE LA CADENA DE SUMINISTRO DE ENERGÍA SOLAR Y EL SISTEMA DE INNOVACIÓN TECNOLÓGICO ........................................................................................... 61 6 CAPÍTULO 5. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS ................... 79 5.1. RESULTADOS DE SIMULACIÓN DE ESCENARIOS VS. PROYECCIONES GUBERNAMENTALES COLOMBIANAS ................................................................................ 81 5.2 RESULTADOS DE SIMULACIÓN DE ESCENARIOS VS. PROYECCIONES DEL INFORME PERSPECTIVAS DEL MERCADO ELÉCTRICO DE COLOMBIA PARA 2030 – GLOBAL DATA ........ 84 5.3 MEDICIÓN DE LA GESTIÓN DE LA CADENA DE SUMINISTRO DE ENERGÍA SOLAR EN COLOMBIA VS. LA INTERACCIÓN DE LAS FUNCIONESDE INNOVACIÓN DEL SIT ..................... 85 5.4 MEDIDAS DE DESEMPEÑO ASOCIADAS A LAS FUNCIONES DEL SIT DE LA CADENA ABASTECIMIENTO DE ENERGÍA SOLAR EN COLOMBIA ........................................................ 88 CAPÍTULO 6. CONCLUSIONES ....................................................................... 91 ANEXOS ............................................................................................................ 94 REFERENCIAS .................................................................................................. 95 7 LISTA DE ILUSTRACIONES Ilustración 1: Objetivos específicos de la política nacional logística ............................ 20 Ilustración 2: Descripción de una cadena de suministro de energía eléctrica genérica ...................................................................................................................................... 23 Ilustración 3: Agentes que intervienen en la cadena de suministro de energía solar en Colombia ....................................................................................................................... 34 Ilustración 4: Tendencia de la literatura existente relacionada con la DS aplicada en el análisis de la cadena de suministro de energía solar. ................................................... 44 Ilustración 5: Evolución histórica de la literatura existente en gestión de cadenas de abastecimiento de energía solar. .................................................................................. 47 Ilustración 6: Tendencias de la literatura existente que aborda los temas de gestión de la cadena de suministro de energías renovables. ......................................................... 48 Ilustración 7: Proceso de modelado de simulación con dinámica de sistemas ........... 62 Ilustración 8: Actores y relaciones que intervienen en la CS de energía solar en Colombia ....................................................................................................................... 64 Ilustración 9: Diagrama causal del comportamiento dinámico de la gestión del desempeño de la cadena de suministro propuesto para el sistema de energía solar en Colombia. ...................................................................................................................... 65 Ilustración 10: Diagrama de flujos y niveles para la gestión de la cadena de suministro de energía solar, que incluye las funciones del sistema de innovación tecnológico. .... 69 Ilustración 11: Prueba de reproducción del comportamiento de la capacidad instalada para la producción de energía solar en Colombia ......................................................... 72 Ilustración 12: Verificación estructural No. 1 - Similitudes de la cadena de suministro de energía solar en Colombia y la cadena de suministro porcina en Colombia ............ 74 Ilustración 13: Verificación estructural No. 2 - Similitudes de la cadena de suministro de energía solar en Colombia y la dinámica de los sistemas de innovación tecnológica. ...................................................................................................................................... 75 Ilustración 14: Simulación del crecimiento de la capacidad instalada de generación de energía eléctrica fotovoltaica conectada al SNT. .......................................................... 80 Ilustración 15: Proyección de la capacidad instalada de energía ................................ 82 Ilustración 16: Escenario favorable para el cumplimiento del objetivo del gobierno colombiano del 2018-2022 ............................................................................................ 83 Ilustración 17: Proyección de Global Data sobre la capacidad de generación de energía sola en Colombia 2030. ................................................................................... 84 Ilustración 18: Funciones de innovación tecnológica en la cadena de suministro de energía solar en Colombia ............................................................................................ 88 file:///C:/Users/ENVY/OneDrive/Documentos/2022/MGO/4%20semestre/TESIS/ENTREGAS%20REALIZADAS/OBS%20JURADOS/CORRECCION%201/5.%20TG%20Álvaro%20Javier%20Salinas%20-%20Rev%20Final%20-%20recortada.docx%23_Toc119597907 file:///C:/Users/ENVY/OneDrive/Documentos/2022/MGO/4%20semestre/TESIS/ENTREGAS%20REALIZADAS/OBS%20JURADOS/CORRECCION%201/5.%20TG%20Álvaro%20Javier%20Salinas%20-%20Rev%20Final%20-%20recortada.docx%23_Toc119597907 8 Ilustración 19: Medidas de desempeño asociados a los factores de éxito de la cadena de suministro de energía solar en Colombia. ................................................................ 89 9 LISTA DE TABLAS Tabla 1: Principales estudios enfocados en el suministro de energía solar en Colombia. ...................................................................................................................................... 22 Tabla 2: Tipos de energía solar .................................................................................... 28 Tabla 3: Esquema de actores institucionales de la cadena de suministro del sector de la energía eléctrica en Colombia. .................................................................................. 31 Tabla 4: Problemas sistemáticos identificados en la literatura existente relacionados con el sistema de innovación tecnológico y abordados desde la DS. ........................... 40 Tabla 5: Referentes investigativos sobre DS y su aplicabilidad en cadenas de suministro de las energías renovables. ......................................................................... 41 Tabla 6: Estudios sobre el sistema de innovación tecnológico para el sector de la energía renovable ......................................................................................................... 50 Tabla 7: Funciones del sistema de innovación tecnológica .......................................... 52 Tabla 8: Cuadro comparativo de diferentes enfoques de simulación utilizados para sistemas complejos. ...................................................................................................... 59 Tabla 9: Pasos para la modelación mediante DS ......................................................... 62 Tabla 10: Símbolos del diagrama de flujos y niveles (SFD) ......................................... 67 Tabla 11: Análisis y correlación del error en el modelo de simulación.......................... 73 Tabla 12: Escenarios de simulación de la CS de energía solar en Colombia ............... 77 Tabla 13. Interacción de las funciones de innovación para la gestión de la cadena de suministro de energía solar en Colombia ...................................................................... 86 10 CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN A pesar de las ambiciosas metas propuestas por los países miembros de la Organización de las Naciones Unidas – ONU (ONU, 2019a), los retrasos significativos en implementación y desarrollo de tecnologías limpias han tenido un impacto sobre el desarrollo sostenible de la industria de electricidad. Los compromisos medioambientales se convirtieron en metas para la protección y preservación del medio ambiente, lo que llevó a la expansión de las energías renovables, como una fuente natural inagotable, tales como el agua, el viento y el sol. Específicamente, el ODS N° 7 – energía asequible y no contaminante, se refiere a invertir en fuentes de energía limpia, mejorar la productividad energética, expandir la infraestructura, mejorar la tecnología y a la vez ayudar al medio ambiente (PNUD, 2021). Según el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo – PNUD (2021), la generación de energía de forma natural es la búsqueda del ODS N.º 7. Para el 2015, solo un20% de la energía que se producía provenía de fuentes renovables, hecho que pasó posteriormente a reportar un aumento en el consumo de electricidad de fuentes renovables de 10,43 millones de personas para el 2017 (PNUD, 2021). Adicionalmente, la Comisión para la Economía de América Latina y el Caribe (CEPAL) instó a la implementación de políticas que permitieran la diversificación de fuentes de energías renovables para los países (Sánchez et al., 2019). La globalización y la competitividad internacional han incentivado, en este sentido, de manera acelerada la apertura de nuevos mercados energéticos y la creación de valor mediante actividades de investigación, desarrollo e innovación (I+D+i) en los diferentes sectores económicos del país, tal y como se acordó en el Protocolo de Kioto en 1998 (ONU, 2019b). Ello porque la innovación, en la tríada establecida entre la investigación, el desarrollo y la innovación, es la vía para la transición de energía fósil a energía renovable. En este sentido, el estudio del sistema de innovación y su influencia sobre la gestión de la CS se convierte en un tema esencial para la comprensión del desempeño de la industria de electricidad (organización). 11 En este contexto, Colombia se constituye en un escenario empírico factible que proporciona ambientes proclives para el análisis de sistemas de innovación tecnológico – SIT que contribuyen con el crecimiento del sector de energía eléctrica renovable, tal como la energía solar, eólica o biomasa. La ubicación privilegiada de Colombia favorece la producción de energía de fuentes renovables (Valencia, 2018), convirtiéndose en un sector prominente para el crecimiento económico del país en la última década y sus necesidades de innovación potencian la promoción de sistemas tecnológicos aplicados a energías renovables (Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático, 2011). La principales iniciativas para la implementación de energía solar en Colombia, se enmarcan en las regiones con mayor potencial como son Costa Atlántica y Pacífica, la Orinoquía y la Región Central (Gómez Ramírez et al., 2017). Lo que genera la materialización de diferentes retos para las nuevas iniciativas, ya que los centros de producción de energía renovable, se encuentran en regiones alejados de los grandes centros de consumo y en lugares donde no se encuentra la infraestructura necesaria para la distribución y comercialización a gran escala. Este fenómeno, genera que los proyectos enfocados a la producción de energía renovable, se vean limitados a abastecer, pequeños consumos rurales (López Torres et al., 2012). lo que genera, que no sean atractivos para los inversores. 1.1 Un contexto de la gestión de la cadena de suministro de energía y su relación con el sistema de innovación tecnológico En la transición energética, se impactan las actividades de la cadena de suministro (CS), o cadena de abastecimiento, debido a que la industria de electricidad debe hacer frente a los diferentes retos de innovación y eficiencia que se requieren para alcanzar una transición sostenible (Bradshaw, 2017; Farla et al., 2012; Köhler et al., 2018; Markard et al., 2012), donde la competencia ya no se desarrolla entre las diferentes empresas 12 sino de acuerdo con la capacidad de la CS para realizar procesos de innovación y desarrollo tecnológico (Lo et al., 2013). Considerando que la cadena de suministro se puede definir como el conjunto de eslabones que de forma interrelacionada ejecutan diversas actividades desarrolladas desde el punto de origen del producto o servicio hasta la entrega al consumidor final, teniendo en cuenta todas las personas y organizaciones que intervienen en el proceso (Manrique et al., 2019). Al definir cadena de suministro es posible referencial el concepto de gestión de cadena de suministro-SCM como la acción de dirigir y administrar una actividad o proceso en aras de establecer objetivos, medios y sistemas para su dónde se incluye la administración de los recursos de las organizaciones como el humano y económico. La SCM es un elemento clave para la competitividad de las empresas que se enfoca esencialmente en identificar y analizarlos diferentes procesos y procedimientos que forman parte de la SC con el propósito generar de una ventaja competitiva que contribuya en la consecución los objetivos organizacionales (F. Garcia, 2006; Santos & Pérez, 2009). Así mismo, se debe destacar que la SCM no solo implica el estudio de un proceso organizacional, sino que también emboza actividades asociadas con el flujo de productos, información, dinero a través de agentes de la organización como son: proveedores, mayoristas, distribuidores lo que permite formular y analizar un escenario donde se visualiza el proceso económico empresarial como un todo. Al momento de formular un escenario futuro que permita generar una evaluación e interpretación acertada de los procesos y procedimiento desarrollados en una empresa a favor de generar una estrategia organizacional, la simulación se concibe como una herramienta exitosa en la optimización de las cadenas de suministro (Manrique et al., 2019; John D. Sterman, 2003). La simulación, permite identificar y evaluar la puesta en marcha que requiera la integración de diferentes procesos, 13 disminuyendo el riesgo de algún problema logísticos en los eslabones que intervienen dentro del proceso de planeación (Brijaldo, 2015). La innovación, inmersa en las diferentes funciones y procesos de la CS (que implican instalación, captación, transporte y mantenimiento de la energía renovable) elementos característicos del sector energético, debe afrontar dinámicas comerciales adversas generadas en entornos donde predomina la incertidumbre y los ambientes complejos; esto hace necesario, desarrollar estrategias que permitan la estructuración de procesos en la CS altamente dinámicos y flexibles que mejoren de manera continua el desempeño (Gindner, 2007). El desarrollo tecnológico e industrial a nivel mundial ha propiciado que actualmente se requieran grandes cantidades de energía para la producción de bienes y servicios que se obtienen primordialmente del petróleo y sus derivados (López Torres et al., 2012). Estos eventos han generado una sobreexplotación de los recursos no renovables que ponen en riesgo la calidad de vida de la población en general y son hoy día, definitivamente, objeto de desplazamiento hacia la productividad energética renovable, considerada energía limpia e inagotable (PNUD, 2021), toda vez que los países reconocieron el impacto en el clima del planeta y se comprometieron a favor de nuevas y renovables energías. Dar cumplimiento a los compromisos y avanzar estratégicamente hacia las metas del objetivo 7 es responsabilidad del estado colombiano, a lo cual se aúnan el sector privado y la academia, en aras de dar cumplimiento a la tríada I+D+i, por cuanto se convoca a la investigación como un proceso medular en la producción de conocimiento que puede coadyuvar a la consecución de las metas si se alinean ambas: investigación- metas. 14 1.2 Relación de los sistemas de innovación tecnológico con las organizaciones Promover una política de ciencia, tecnología e innovación-CTI contribuye al crecimiento económico, a la competitividad, al desarrollo sustentable y al bienestar de una organización (Ramos; Vargas, 2014). Por consiguiente, las organizaciones al ser un subsistema social compuesto por personas o grupos que actúan de forma coordinada con el propósito de alcanzar metas y objetivos, no son ajena a este concepto (Vásquez, 2020). Para que las organizaciones puedan tener éxito y consolidarse en el mercado dentro de diferentes entornos complejos, ya no es suficiente mejorar sus operaciones, sino que se hace necesario la apropiación de nuevastecnologías basándose en la producción o transferencia de conocimiento (Zenteno, 2013), mediante la utilización de enfoques innovadores, como gestión de la cadena de suministro-SCM que beneficien conjuntamente a todos los actores de la CS (Santos & Pérez, 2009). En consecuencia, las organizaciones están dando mayor reconocimiento al valor que tiene el conocimiento como un activo estratégico generador de valor y de ventajas competitivas sostenibles en el largo plazo (Salazar, 2020). La generación de conocimiento esta relacionado con el concepto de innovación, que dentro la postura clásica propuesta por (Schumpeter, 1939), define la innovación como la introducción en el mercado de un nuevo producto o proceso, capaz de aportar algún elemento diferenciador, en una definición actual propuesta en el manual de Oslo OCDE (2005), plantea que la innovación es la introducción de un nuevo, o significativamente mejorado, producto o servicio, de un proceso, de un nuevo método de comercialización o de un nuevo método organizativo en las prácticas internas de la empresa. Al generar un acercamiento al termino de innovación tecnológica-IT, se puede definir como el cambio de técnico o científico que se introduce a un bien o servicio, este 15 ofrece las organizaciones una optimización en los procesos que se desarrollan dentro de la misma con el objetivo de alcanzar una mayor competitividad (Centeno, 2021) El grupo de análisis y desarrollo en el Perú GRADE (2007), define los sistemas de innovación tecnológica-SIT, como una herramienta útil para ayudar a comprender las diferencias en las tasas de progreso tecnológico que experimentan las organizaciones, lo que da luces en el emparejamiento de los SIT y las organizaciones. Esta relación se denomina como innovaciones organizativas (OCDE, 2005), este término no se compone solamente de un factor de apoyo para la innovación de productos y procesos; este puede influir ampliamente en los resultados de las organizaciones; también, pueden mejorar la calidad y la eficiencia del trabajo, favorecer el intercambio de información y dotar a las organizaciones con una mayor capacidad de aprendizaje y de utilización de nuevos conocimientos y tecnologías (Garcia, 2015). 1.2 Descripción del problema El crecimiento de la energía renovable podría enfrentar grandes retos en términos de las políticas de innovación y el efecto de éstas en la gestión de la CS. En este sentido, algunos estudios previos han declarado los siguientes aspectos que limitan el crecimiento de la industria de la electricidad en países en vía de desarrollo: i) Políticas de innovación tecnológica no sincronizadas con el crecimiento y necesidades de la industria local (Bauknecht et al., 2020). ii) Problemas sociales que afectan la expansión de las cadenas de abastecimiento de energía renovable (Cherp et al., 2018). iii) Legitimidad de las instituciones y agencias de energía que afectan la gestión de la CS de energía (Bradshaw, 2017; Kishna et al., 2017). iv) Falta de sincronía en las políticas industriales, de innovación y energía para la expansión sostenible de la cadena de abastecimiento (Herrera et al., 2019; Herrera et al., 2020). 16 v) Falta de análisis sistémico que permita entender las transiciones de energías sostenibles en el largo plazo (M. Hekkert et al., 2007; Negro et al., 2012). En este contexto, es imprescindible el estudio de los efectos del SIT en la cadena de abastecimiento de energía solar, en particular para el caso de Colombia, ya que éste permite generar alternativas de estrategia para mejorar la efectividad de la cadena de suministro, mediante la estructuración de un marco basado en los sistemas de innovación tecnológico que actúan a favor del desarrollo sostenible en el país, desde la conjugación de innovación, investigación y desarrollo. La gestión de la CS y su relación con el sistema de innovación tecnológico puede impactar el desempeño de los resultados y el abastecimiento energético en el país, toda vez que la sincronización y adecuación de los procesos conducen a la mejora de la articulación y con ello a la consecución de proyectos energéticos con miras al desarrollo sostenible. Esa es la razón que convoca la presente investigación, siendo un claro ejemplo de I+D+i para el cumplimiento de las metas de los ODS. De lo antes mencionado surge la siguiente pregunta problema: ¿Qué efectos tiene el sistema de innovación tecnológico en el desempeño de la gestión de la cadena de abastecimiento de energía solar en Colombia? 1.3 Objetivo general Estudiar los efectos del sistema de innovación tecnológico en la gestión de la cadena de abastecimiento de energía solar en Colombia. 17 1.3.1 Objetivos específicos i. Caracterizar las interacciones y elementos que conforman la cadena de abastecimiento de energía solar en Colombia. ii. Identificar variables y funciones del sistema de innovación tecnológico (SIT) que afectan la innovación en la cadena de suministro de energía solar en Colombia. iii. Identificar las interacciones entre las funciones del SIT y la cadena de abastecimiento de energía solar en Colombia. iv. Proponer medidas asociadas a las funciones del SIT para evaluar el desempeño de la cadena abastecimiento de energía solar en Colombia. 1.4 Contenido y estructuración de esta tesis El presente documento se subdivide en cinco apartes principales orientados al cumplimiento del objetivo general de la investigación. Primeramente, en el marco de referencia, se exponen e identifican diferentes antecedentes, autores, datos, comunicados estatales y diferentes fuentes de entidades públicas y privadas, que sirven como insumo para comprender la complejidad del problema a abordar y describir una alternativa de solución. En segundo lugar, se elaboró un marco teórico que presenta una descripción de los principales autores e investigaciones de la literatura existente donde se aborda el problema de investigación y en donde se muestran estrategias e iniciativas que mediante la modelación permitieron analizar la gestión de una cadena de suministro de energía solar. En tercer lugar, al término de la sistematización de la literatura existente, se formuló y recopilo información para un modelo de simulación basado en la metodología de dinámica de sistemas para analizar la gestión de la cadena de suministro de energía 18 solar en Colombia y para comprender la interacción con el sistema de innovación tecnológico en la que está inmersa la cadena. Se realizó una simulación a partir de modelo propuesto para entender las interacciones de los agentes en la gestión de la cadena de suministro de energía solar en Colombia, que permitieron obtener como resultado, la formulación de una propuesta de innovación tecnología enfocada en mejorar el desempeño de la gestión de la cadena y su incidencia en velocidad de adopción de la energía renovables. 19 CAPÍTULO 2. MARCO DE REFERENCIA 2.1 Cadena de suministro de energía solar en Colombia La alta dependencia de la energía convencional en el país alcanza un porcentaje mayor de 70%. Según Gómez et al. (2017), este porcentaje alcanza un 78% y solo un 12% proviene de energías renovables no convencionales (eólica y solar) y otras fuentes. La demanda energética crece constantemente y los problemas generados por el déficit hídrico (bajos niveles de embalse por el fenómeno del Niño), de donde proviene la generación de energía hidráulica, permiten pronosticar la necesidad significativa de dar paso a fuentes renovables de energía y tecnologías limpias como la fotovoltaica o solar, eólica, biomasa o geotérmica. Rodríguez et al. (2018) abordaron el problema de la gestión de la cadena de suministro de energía solar fotovoltaica en Colombia. Los resultados obtenidosen ese estudio fueron: a) declaración de que la energía solar fotovoltaica en Colombia se ha convertido en una alternativa significativa para reemplazar o complementar la generación de energía convencional; b) reconocimiento de la inexistencia de un vínculo en las etapas de los procesos logísticos de la energía solar, sino enlaces aislados que dificultan su expansión; c) las zonas no interconectadas (ZNI) han sido objeto de proyectos de energía solar, los cuales han tenido grandes problemas logísticos, especialmente de infraestructura para el transporte y de la adquisición de materia prima. Actualmente el país cuenta con una política nacional logística - PNL como pilar estratégico de la competitividad del país y un Plan Maestro de Transporte Intermodal 2010-2032 DNP (2021); con los cuales, se espera potenciar la red de infraestructura para que conecte ciudades, regiones y zonas apartadas mediante nueva infraestructura vial, marítima, ferroviaria y aérea que serían, en conjunto, el soporte logístico para las cadenas de suministro. Para el caso de la cadena de suministro de energía, esta política 20 de competitividad contribuye a mejorar el flujo de los materiales e insumos de construcción de parques solares que provienen en su mayoría del exterior del país. El PNL tiene como objetivo principal desarrollar un sistema logístico a nivel nacional, que promueva la intermodalidad de transporte y facilite el comercio nacional e internacional a través de la reducción de los tiempos y costos logísticos. (DNP, 2020). En la Ilustración 1 se expone la estrategia propuesta dentro de esta política nacional, donde se puede resaltar la sinergia entre las instituciones públicas y privadas, la unificación de información logística, la intermodalidad de transporte y la capacitación de personal en áreas del conocimiento a fines de los objetivos propuestos. Ilustración 1: Objetivos específicos de la política nacional logística Fuente: Elaboración propia basado en (DNP, 2020) Varios estudios muestran el potencial de la energía solar en Colombia (Arango- Manrique & Ricardo, 2020; Henao et al., 2019; Zapata et al., 2018), sin embargo, los problemas de gestión en la cadena de suministro y el impulso gubernamental a través 21 de la visión estratégica de los planes para el apoyo de la infraestructura para la expansión de los sistemas solares ha sido poco abordada desde el enfoque del sistema de innovación (Vasseur et al., 2013). En este sentido, previos estudios muestran la necesidad de modelar la cadena de suministro y su pertinencia en el marco geográfico- contextual energético colombiano (Gómez Ramírez et al., 2017; Hoyos et al., 2017; López Torres et al., 2012), lo cual legitima la propuesta del sistema de innovación tecnológica en la gestión de la cadena de suministro de energía solar en Colombia que se presenta en esta tesis. Por otra parte, la innovación es uno de los aspectos importantes a considerar en la transformación energética de los países en desarrollo para lograr una transición de la sostenibilidad energética en un mediano plazo. Para esta tesis, el SIT se asume como el marco de innovación para la gestión de la CS de energía solar en Colombia. Para ello, se asumió el marco de innovación estratégico para las cadenas de suministro propuesto por Herrera & Trujillo-Díaz (2021). Este marco integra mediante un modelado con dinámica de sistemas (SD) los conceptos de sistemas de innovación (SI) y gestión dinámica del desempeño para una cadena de suministro. Esta integración contempla la comprensión del sistema de innovación y su interacción con la CS (intervención sistémica), basada en las funciones de innovación que influyen en el desempeño. Herrera & Trujillo-Díaz, (2021) exponen una característica vital para evaluar la dinámica de SI en la CS y es la inclusión del papel de los actores de la cadena dado el dinamismo que éste asume, lo cual es una contribución esencial del modelo hacia la concepción de SIT en CS. La cadena de suministro de energía solar en Colombia, se ve enfrentada a una dependencia de generación de electricidad proveniente de fuentes energéticas renovables convencionales (energía hidráulica) (Hoyos et al., 2017). Sin embargo, estudios recientes muestran la importancia de realizar una difusión de fuentes de energía renovable no convencional, lo que ha generado que los nuevos proyectos de 22 investigación y desarrollo analicen la ventaja competitiva que trae la implementación de tecnologías limpias. En este sentido, una reestructuración de la cadena de suministro basada en la integración de políticas del sistema de innovación tecnológico podría ser necesaria para mejorar la gestión del desempeño de los actores. Recientemente, algunos proyectos se han enfocado en satisfacer las necesidades de las zonas no interconectadas del país o a zonas con poca dependencia a fuentes hídricas o proyectos enfocados en el cumplimiento del ODS7 (Avendaño et al., 2018; ONU, 2019a). Algunos estudios identificados de la cadena de suministro de energía solar en Colombia enfocados en el diseño de política y análisis de la gestión del desempeño del sistema de energía se describen en la Tabla 1. Tabla 1: Principales estudios enfocados en el suministro de energía solar en Colombia. Autores Objeto de estudio (Gómez Ramírez et al., 2017) Beneficios y problemáticas de la implementación de energía solar fotovoltaica en Colombia. (Porras et al., 2018) Desafíos para el mercado de la energía renovable en Colombia referente al suministro de energía no convencional en regiones apartadas del país. (Restrepo et al., 2021) Sistema de iluminación portátil alimentado por energía solar fotovoltaica para uso de la comunidad Chucheros-Buenaventura. (Ceballos et al., 2014) Identificación de la incidencia del suministro de energía en el desarrollo humano y social mediante un modelo de simulación basado en agentes. (Dyner, 2000) Proporcionar una plataforma de análisis energético integrado mediante la implementación de la creación y uso de herramientas blandas. (Castaneda et al., 2017) El impacto potencial de las fuentes de energía renovable (FER) en los sistemas eléctricos, específicamente en los negocios de generación y distribución. (Redondo et al., 2018) Integración regional suramericana para la consolidación de un mercado eléctrico competitivo. (Henao et al., 2019) Propuesta de un modelo de optimización para la inserción de sistemas de energía renovable (RES) en el sector eléctrico colombiano 23 (Henao & Dyner, 2020) Efectos de insertar energía solar y eólica en el sistema eléctrico Colombiano – implementación de un modelo de optimización. Fuente: Elaboración propia Se puede encausar a Colombia como un país de industrialización tardía ya que para el 2022 se espera que solo el 12% de la demanda energética provenga de fuentes de energías renovables no convencionales (Vita, 2020). La energía solar es uno de los tipo de energía renovable más importantes ya que se puede convertir en electricidad de dos formas: fotovoltaica (dispositivos fotovoltaicos o células solares) y plantas de energía solar térmica / eléctrica (Saavedra et al., 2018). Una representación ampliada de la cadena de suministro de energía eléctrica propuesta por Saavedra et al., (2018) se presenta en la Ilustración 2. Esta Ilustración representa la interacción y actividades relacionadas entre los actores de la cadena de suministro de energía eléctrica. Esta deja en manifiesto la interacción entre los actores y una necesidad de gestión de la cadena de suministro a través de los flujos de información y material. Fuente: Elaborado con base en Saavedra et al. (2018). Ilustración 2: Descripción de una cadena de suministro de energía eléctrica genérica 24 Wee et al. (2012)resalta la energía solar como como un tipo de energía renovable de especial importancia, por la facilidad y abundancia para su implementación especialmente en países tropicales. Adicionalmente, este trabajo destaca la necesidad de generar estrategias que reduzcan el riesgo que trae la baja disponibilidad de almacenamiento de energía (proceso logístico) cuando existe una ausencia de luz solar. Otros aspectos logísticos de la cadena de suministro de energía, tales como, el costo de inversión, la necesidad de una locación propicia, la red de distribución y otras barreras pueden generar limitaciones o retardos en el proceso de suministro de energía eléctrica (Saavedra M. et al., 2018). En este sentido, Colombia debería mantener una flexibilidad en procesos logísticos como son la producción, almacenamiento, distribución e implementación de la energía eléctrica con el fin de garantizar el suministro constante de energía eléctrica en algunas ubicaciones geográficas donde no se puede mantener. 2.1.1 Importancia de la implementación de nuevas tecnologías en la cadena logística de las energías renovables Como industria típica de uso intensivo de capital y tecnología, el riesgo y el retorno de la inversión en proyectos de energía renovable están determinados por la madurez, aplicabilidad y progresividad de la tecnología, que también son la fuerza impulsora del desarrollo de la industria de energía renovable (Liu & Ming, 2017). La tecnología es fundamental en el éxito de la inversión en proyectos de energía renovable; en este sentido, para la industria de la electricidad la capacidad de investigación, desarrollo e innovación (I+D+i) contribuye a incrementar la competitiva en el mercado. Según Zarębski et al. (2021), es importante la difusión de tecnologías e innovaciones en el campo de la generación de energía renovable ya que ayuda a crear conciencia sobre la necesidad de transformación hacia energía renovable; además, de simplificar el acceso a soluciones y tecnologías innovadoras. No obstante, la transición de la teoría a la práctica genera un reto significativo para cualquier país con una economía emergente desde la optimización en la implementación de la SCM a través de 25 la capacitación de personal especializado, apropiación de nuevas tecnologías, controles efectivos de los procesos y procedimientos, elementos esenciales para la consecución de los objetivos propuestos elementos esenciales para aumentar la competitividad del sector (Garcia, 2006; Santos & Pérez, 2009). Los factores que afectan la madurez de la tecnología provienen principalmente de la confiabilidad y la viabilidad de la tecnología. Dos aspectos principales que afectan la alternativa de la tecnología incluyen: si es probable que la tecnología sea reemplazada por otras tecnologías y si la tecnología es fácil de imitar. La tecnología central de la empresa determina sus capacidades independientes de I+D+i. Adicionalmente, para la protección de nuevas tecnologías las empresas deben otorgar gran importancia al desarrollo de patentes y protección de la propiedad intelectual (Liu & Ming, 2017). Zarębski et al. (2021) destaca que el ritmo de la eficiencia de los cambios en la estructura de generación de energía está determinado por diferentes factores económicos relacionados principalmente por la posibilidad de financiación con el objetivo de llevar a cabo la actualización de infraestructura energética. Sin embargo, la dependencia a las fuentes de energía hidroeléctricas en el país fomentado por los precios reducidos del servicio, generan la aparición de factores sociales que retardan el proceso de transición energética. En la actualidad, Colombia ha formulado algunas estrategias de innovación para el sector de energía renovable, esta iniciativa la lidera el clúster de energía sostenible (CES) ubicado en Medellín, que por intermedio de la construcción y aprovechamiento de capacidades locales, ha generado lazos de confianza entre actores locales fomentando así, el fortalecimiento del capital social e institucional (Plata, 2021). La estrategia principal del CES, se basó en: El cierre de las brechas en el entorno de negocio con el fin de acceder a las innovaciones tecnológica del momento y al aprovechamiento de incentivos internacionales para el sector, tales como, los bonos verdes y alivios financieros. 26 Acceso progresivo a los mercados nacionales y su proceso de internacionalización periódica mediante la creación de capacidades y competencias que incidan en la productividad. Formulación de un esquema de negocios discriminando, una correcta segmentación de la población objetivo, que incentiva el desarrollo de áreas que fomentan la conformación de clústeres. 2.1.2 Desafíos para la mejora del desempeño de la gestión de la cadena de suministro en Colombia Según Sandoval et al. (2017), Colombia debe afrontar diferentes retos para dirimir el conflicto entre el ámbito socioeconómico y ambiental mediante un enfoque multidimensional que aborde cuatro ejes: I. Ambiental: Mitigación de los efectos de la deforestación, contaminación de las fuentes hídricas y la afectación de los ecosistemas, flora y fauna. II. Social: Afectaciones socioeconómicas de las comunidades, generadas por la migración e incremento de la población, desempleo local, problemas de abastecimiento, problemas de tenencia de tierra, entre otros. III. Violencia: problemas asociados con el conflicto armado como la militarización de zonas, minería ilegal, narcotráfico y financiación de actividades criminales. IV. Cultural: afectaciones por costumbres tradicionales y sociales en donde se puede resaltar las diferentes formas de producción tradicional, uso de suelos y formas de relación social. Un mecanismo para fomentar las iniciativas verdes en el país se ha realizado mediante los Planes y Acuerdos Estratégicos Departamentales en CTeI – PAEDs. Esta estrategia se basa en una interacción entre el Ministerio de Ciencia y Tecnología de 27 Colombia – MINCIENCIAS y el Departamento Nacional de Planeación – DNP con el objetivo, de realizar coordinaciones a nivel nacional para articular esfuerzo en la optimización los recursos dirigidos a planes de ciencia y tecnología e innovación dirigidos a fomentar la preservación de los recursos naturales y su interacción con el ámbito socio económico (MINCIENCIAS, 2021). 2.2 Tecnologías verdes: energía solar fotovoltaica Las tecnologías verdes, también denominadas tecnologías no contaminantes o ecológicas, son aquellos bienes y servicios que mejoran la calidad del aire, del agua, del suelo o que buscan soluciones a los problemas relacionados con los residuos o el ruido. Estas tecnologías pueden ser muy diferentes y abarcan desde sistemas de alta tecnología, sumamente complejos y costosos, hasta soluciones sencillas, en el caso de las utilizadas en el sector energético, surgen con la necesidad de dar soluciones a problemas ambientales. En éste sentido, se destaca en el informe del Panel Internacional de Recursos (IRP) y Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA, 2016) los beneficios, riesgos y compensaciones de las tecnologías bajas en carbono para la producción de electricidad. En particular, este informe tiene como objetivo ayudar a los responsables de política pública a tomar decisiones informadas sobre tecnologías energéticas, infraestructura y combinación óptima de los recursos renovables. 2.2.1 Energía solar Es generada por la energía que proviene del sol, específicamente de la radiación electromagnética. Esta fuente de energía representa la principal fuente energética en la tierra y debido a que es una fuente inagotable se le considera una energía renovable (Enel, s.f.; Planas, 2020). La energía solar, se puede captar a través de paneles fotovoltaicos o colectoressolares que transforman la radiación electromagnética del sol en energía solar térmica o https://solar-energia.net/sistema-solar/sol https://solar-energia.net/energias-renovables 28 fotovoltaica aunque también, se puede aprovechar de forma pasiva con técnicas de arquitectura bioclimática y sostenible (Hilcu, 2021). La Tabla 2 describe los diferentes tipos de energía solar. Estas tecnologías difieren de acuerdo con el método de captura, conversión y distribución de la energía solar. Tabla 2: Tipos de energía solar Tipos de energía solar Energía solar fotovoltaica A través de una célula fotovoltaica, la radiación del sol puede transformarse en corriente eléctrica Energía solar térmica La radiación solar se convierte en energía térmica para calentar un fluido que se puede utilizar para calefacción, agua caliente sanitaria. En las centrales termo solares se genera vapor y, posteriormente, electricidad. Energía solar pasiva Este es un recurso para aprovechar el calor solar sin utilizar recursos externos. Los arquitectos pueden orientar las casas, decidir donde ponen ventanas teniendo en cuenta por dónde se recibirá la radiación solar. Fuente: Elaboración propia basado en Enel (2017) La energía fotovoltaica consiste en la conversión directa de la luz solar en electricidad a través de un dispositivo electrónico llamado “célula solar”. La radiación solar se captura en los paneles fotovoltaicos para generar electricidad (efecto fotovoltaico) en forma de corriente continua (Movilla et al., 2013). Teniendo en cuenta que las placas solares son hechas en silicio puro y producidas en hornos a gran temperatura, en su fabricación se genera un sobrecosto tomando como referencia, que su capacidad de rendimiento promedio oscila en entre 15% al 19% (Alonso, 2016). Esto tendría como consecuencia que en países relativamente iluminados por el sol y con una 29 tasa de retorno de la inversión promedio, se podría garantizar un retorno de la inversión entre dos y tres años. 2.2.4 Redes energéticas inteligentes (REI) Una de las alternativas de innovación tecnológica del sector, se basa en la capacidad de controlar, gestionar el transporte de electricidad desde la fuente de generación hasta los usuarios finales denominadas redes energéticas inteligentes – REI. Según Kabeel et al. (2021), las REI son un catalizador para la modernización del sistema eléctrico, al tiempo que satisfacen a todos los interesados en la energía eléctrica. Por tanto, la integración dinámica de los sistemas de redes energéticas, generan una mayor flexibilidad, integridad y austeridad en el gasto al momento de desplegar la infraestructura necesaria para tal fin. La implementación de las REI no solo contribuyen al desarrollo de energía sostenible y a fomentar reducciones significativas en las emisiones de gases de efecto invernadero (Denes & da Cunha, 2020; Gogela & Drogkoulas, 2019; Luo et al., 2021) sino también, su implementación se direcciona hacia los agentes económicos. Como en cualquier industria un factor determinante para ser sostenible es indispensable producir rentabilidad mediante la optimización de los recursos disponibles. Según (Correa, 2016), Colombia ha venido desarrollando soluciones energéticas de avanzada, en especial por cuestiones geográficas, aquellas asociadas a las hidroeléctricas. Además, a lo largo del tiempo, se ha interesado en iniciativas eólicas, solares, de generación con biomasa y hasta de producción de energía con bicicletas. Sin duda, hoy la mesa está servida para que la energía, más allá de cualquier política o discurso, se consolida como uno de los motores del país. 30 2.3 Actores del sector de energía solar en Colombia Desde los acuerdos internacionales del Protocolo de Kioto de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el cambio climático, Colombia entró en el camino del mecanismo desarrollo limpio (Bonell, 2007). Tras ello no se hicieron esperar, durante las dos décadas primeras del siglo XXI, las adecuaciones legales para tales fines, por lo cual se dio un impulso para el uso de fuentes alternas de energía (puntualmente solar Fotovoltaica – FV) (a través del Decreto 3652 en 2003); se creó el Programa de Uso Racional y Eficiente de Energía y demás Formas de Energía No Convencionales – PROURE (a través del Decreto 3683 también en 2003); se reafirmó el uso de energías alternativas en 2010 (Resolución 18 0919). En 2014 se reglamentó la integración de las energías renovables no convencionales al sistema energético nacional y se establecieron tarifas para la energía solar y se impulsó la producción energética desde el Fondo de Energías no Convencionales y Gestión Eficiente de la Energía (FENOGE) (Ley 1715). En 2020 la UPME es la única encargada de los proyectos y se ofrecen incentivos tributarios para empresas del sector (Decreto 829 de 2020). Colombia consta de dos tipos de regiones según el suministro de energía. El 96% constituyen el sistema de interconexión nacional (SIN) y el 4% restante lo constituyen las zonas no interconectadas de Colombia (ZNI), el cual abarca a dos tercios del territorio nacional. La cobertura eléctrica es del 93% en áreas urbanas y 55% en áreas rurales. Alrededor de 1,3 millones de personas todavía no tienen acceso a electricidad (Avendaño et al., 2018). En la Tabla 3 se esquematiza las principales entidades (actores de la cadena de suministro) que intervienen en el sector de la energía eléctrica, estas se relacionan conforme inciden en el sector discriminando sus principales funciones y los criterios que la caracterizan. 31 Tabla 3: Esquema de actores institucionales de la cadena de suministro del sector de la energía eléctrica en Colombia. Entidades Principales contribuciones Criterio de jerarquización Criterio de Rol Criterio de interés Departamento Nacional de Planeación – DNP Diseño de políticas públicas y del presupuesto de los recursos de inversión ALTO Regulador Normativo y Cooperante Estratégico Ministerio de minas y energía - MINMINAS Formular, adoptar, dirigir y coordinar la política en materia de generación, transmisión, distribución y comercialización de energía eléctrica. ALTO Regulador Normativo y Cooperante Estratégico y Normativo Unidad de Planeación Minero- Energética – UPME Planear en forma integral, indicativa, permanente y coordinada con los agentes del sector energético, el desarrollo y aprovechamiento de los recursos energéticos; producir y divulgar la información requerida para la formulación de política y toma de decisiones MEDIO Regulador Normativo y Cooperante Estratégico y Normativo Comisión de Regulación de Energía y Gas - CREG Regular los monopolios en la prestación de los servicios públicos domiciliarios de energía eléctrica MEDIO Regulador Normativo y Cooperante Estratégico y Normativo 32 Instituto de Planificación y Promoción de Soluciones Energéticas para Zonas No Interconectadas - IPSE Estructurar, promover, implementar y hacer seguimiento a los proyectos energéticos sostenibles con el fin de contribuir al acceso y mejoramiento de la calidad y continuidad de la prestación de servicios energéticos en las ZNI. MEDIO Regulador Normativo y Cooperante Normativo Consejo Nacional de Operación del sector eléctrico - CNO Acordar los aspectos técnicos para garantizar que la operación del Sistema Interconectado Nacional sea segura, confiable y económica MEDIO Regulador Normativo y Cooperante Normativo Comité Asesor de Comercialización del Sector Eléctrico CAC Seguimiento a la Superintendencia de Industria y Comercio en asuntos relaciona con la comercialización de energía eléctrica MEDIO Regulador Normativo y Cooperante Normativo Fuente:Elaboración propia basado en el Ministerio de Minas y Energía (2021); Decreto 1073 de 2015 Sector Administrativo de Minas y Energía, (2015) Adicionalmente a los agentes públicos y privados de la cadena de suministro de energía solar, el mercado energético nacional está constituido por cuatro agentes: Generadores o productores: causan la energía eléctrica a partir de fuentes primarias. El sector eléctrico en Colombia está mayormente dominado por generación de energía hidráulica 79,32%, gas 15,39%, carbón 4,13%, viento, 0,039% y otros 1,07% (se incluye aquí la radiación solar) (UPME, 2020). Como principales referentes de mercado, se encuentran EPM, ISAGEN, CELCIA. 33 Transportadores: son los agentes que transmiten la energía generada a los centros de distribución. Empresas como ISA, Transelca, EPM, EEB y EPSA, conforman el gremio de propietarios de las redes. Distribuidores: agentes que se encargan de distribuir la energía a los centros rurales y urbanos. Empresas como EPM, ENEL, Electricaribe, Empresa de Energía de Bogotá, EPSA y EMCALI, conforman el gremio de distribuidores. Comercializadores: hacen su aparición en los agentes anteriores. Compran energía al generador para posiblemente venderla, arriendan redes a los transportadores y por medio de los distribuidores buscan llegar al usuario, como ENEL. La Ilustración 3 presenta los principales agentes que interviene en cada uno de los estabones de la cadena de valor de la energía solar en Colombia, también se referencia de manera explícita su principal contribución al sector eléctrico y los principales referentes del sector privado 34 Ilustración 3: Agentes que intervienen en la cadena de suministro de energía solar en Colombia Fuente: Elaboración propia. 2.4 Sistema de innovación tecnológica en Colombia El concepto de innovación tecnológica se ha convertido en una herramienta útil para identificar y comprender las diferencias en el proceso de adquisición y asimilación de la tecnología en los diferentes procesos y procedimientos presentes en las diferentes regiones a nivel mundial. En palabras de Kuramoto (2007), el SIT se refiere a las distintas instituciones, empresas y gobierno que conforman el aparato científico y tecnológico, y a la manera en que cada uno de estos agentes interactúa para la creación, difusión y utilización del conocimiento. De acuerdo con la teoría sobre el desarrollo económico propuesta por Schumpeter la innovación tecnológica es un generador de cambios que va intrínsecamente 35 relacionado con la tasa de reestructuración de los aparatos productivos (Quevedo, 2019). Los impactos del SIT, no solo van ligados a optimizar las capacidades de la organización que los desarrolla o implementa; sino también en la interrelación constante de las organizaciones, permite que se difunda dicho conocimiento en las empresas menos innovadoras (Kuramoto, 2007). Al momento de establecer el impacto o beneficios del valor agregado generado por los SIT, se debe identificar claramente el concepto de valor. Según (Torres et al., 2010), el valor depende en la mayoría de casos, de la apreciación subjetiva y de las necesidades, o puede evaluarse en términos de mejora en la utilidad percibidas. Otra manera de medir el impacto de los SIT, se pueden definir mediante dos eslabones principales dentro de la cadena de suministro así: Operacional: Está ligado directamente a la actividad económica que se desea intervenir. Se basa en la gestión del conocimiento, ya que es implementado por el personal que incide directamente en todos los procesos desarrollados en la generación del bien o servicio y es definido por la variable que mide la generación del conocimiento. Estratégico: Se basa en un conglomerado de eslabones, basado en la influencia generada en la toma de decisiones que pueden inferir de manera significativa, en el desarrollo e implementación de estrategias organizacionales (Torres et al., 2010). Al valorar la efectividad de los SIT, se debe ponderar su incidencia en la toma de decisiones y en la estructuración de políticas y estrategias organizacionales. Teniendo en cuenta que el análisis de los SIT abarca dos actores principales: el proveedor del servicio y el usuario o consumidor final, para realizar la evaluación de desempeño de dichas variables, se deben tomar tanto elementos objetivos como la incidencia de los costos y ganancias y subjetivos como la satisfacción del cliente. 36 Los actores del SIT, abarca también otros subconjuntos como es el caso de proveedores que engloba capacidad operativa, atención al usuario, personal disponible, capacitación entre otros elementos que influyen como aceleradores de los procesos. Cuando se definen las variables que inciden en el mejoramiento del desempeño como efecto del SIT, se pueden identificar diferentes agentes que inciden de manera que benefician la gestión de la cadena de suministro. Colombia se caracteriza por generar una incoherencia entre la magnitud de su economía y el bajo nivel de desarrollo en innovación tecnológica ya que según la Comisión Económica para América Latina y el Caribe – CEPAL, Colombia, entre los países con mayor crecimiento en 2021 (ANDI, 2022; EFE, 2022) pero según la Organización Mundial de Propiedad Intelectual-WIPO, entidad encargada de clasificar las economías mundiales, la innovación tecnológica en Colombia se ubica en el puesto 68 de 130 países relacionados con una tendencia desfavorable en los últimos tres años (Ramirez, 2020). Aunque Colombia se ha caracterizado por mantener una macroeconomía estable, por el tamaño del mercado, cobertura de los sistemas de salud y educación, hay otros indicadores que demeritan su clasificación a nivel mundial respecto a nivel de innovación y competitividad. En particular, Colombia ocupa en temas de infraestructura el posición 83, en innovación la 68, afectación por la criminalidad posición 2 y en nivel de corrupción la posición 92 a nivel mundial (Aristizábal, 2019; Becerra, 2021; Ramirez, 2020; Toro, 2020). Estos indicadores son elementos críticos que afectan la competitividad de Colombia lo cuales, si se lograra avanzar en especial en la innovación y la infraestructura, lograría un aumento sustancial de su competitividad a nivel global y en especial en la región. Si bien estos resultados son desfavorables, actualmente Colombia cuenta con una serie de políticas e instrumentos para fomentar la investigación, ciencia y tecnología. Mediante el artículo 186 de la ley 1753 del 2015 se constituye el Sistema de 37 Competitividad, Ciencia, Tecnología e Innovación – SNCCTI (Congreso de Colombia, 2015). Este sistema funciona como un esquema de coordinación publico privada que busca avanzar en temas de competitividad, productividad, investigación e innovación en Colombia (CPC, 2021). El modo en el que soporta y acompaña las iniciativas de innovación, se desarrolla principalmente en la puesta en marcha de políticas que de forma coherente con las instituciones de investigación y actores fomenten la competitividad en el país. Adicionalmente, mediante la Ley 1951 de 2019, se creó el Ministerio de Ciencia Tecnología e Innovación, como ente rector del sector de Ciencia, Tecnología e Innovación del país (Congreso de Colombia, 2019). Esta institución se basa específicamente en fomentar el desarrollo y crecimiento del país, mediante la generación de capacidades y promover el conocimiento científico y tecnológico. Sus funciones principales se centran, en diseñar, formular, promover y evaluar, planes programas y estrategias que se enfoque en fortalecer el desarrollo de ciencia, tecnología e innovación para consolidar una sociedad basada en el conocimiento. El sector empresarial no es ajeno a la baja propensión de la innovación, aunque es claro que lainnovación es un elemento esencial para generar crecimiento económico. Según el DANE, entre el 2017 y 2018 las empresas manufactureras que se catalogaron como emprendedoras fue el 20.8%. Comparado con el histórico de innovación colombiana, se evidencia una baja significativa teniendo en cuenta que entre los años 2009-2010, el porcentaje de empresas innovadores era del 34.5% (SwissContact, 2020). Entre los principales obstáculos que se presentan al momento de innovar, se resaltan: i. El ámbito financiero, aquello relacionado con fondos insuficientes, ii. De conocimiento, relacionado con la falta de capacidades internas en ámbito tecnológico y científico, iii. De mercado, dificultan para colocar un producto nuevo o mejorado en el mercado y iv. Regulatorios, falta de un marco regulatorio legal que genere beneficios a la empresas nacionales en ámbitos de propiedad intelectual, regulaciones, exigencias técnicas de calidad y en general ambientes de negocios donde se desenvuelven las empresas (SwissContact, 2020). 38 En síntesis, se evidencia la situación del país respecto a innovación y tecnología, vislumbrando fortalezas y debilidades criticas para el desarrollo y producción de innovación. Aunque el país muestra una deficiencia en los niveles de producción de innovación, la fuerza empresarial y el potencial de desarrollo genera un ambiente de desarrollo en infraestructura e innovación, que permitiría aumentar la competitividad de manera eficiente resolviendo los principales cuellos de botella del país. CAPÍTULO 3. MARCO TEÓRICO DE INVESTIGACIÓN 3.1 Dinámica de sistemas y sistemas de innovación tecnológico para la energía renovable Para abordar el problema y el contexto descrito en el capítulo anterior, esta Tesis utiliza el enfoque de modelamiento y simulación basado en la metodología de la Dinámica de Sistemas (DS) para abordar la pregunta de investigación. Por lo tanto, este apartado muestra la revisión de la literatura existente sobre DS y su relación con los sistemas de innovación tecnológica (SIT). La revisión de la literatura existente que se presenta en este capítulo permite identificar y conceptualizar los elementos que se utilizaran en el modelado del sistema de innovación tecnológico para la gestión de la cadena de suministro de energía solar 39 para Colombia. En este sentido, la identificación de conceptos y variables a partir de la literatura permite el modelado y como resultado el diseño de estrategias para el mejoramiento del desempeño de la gestión de la cadena de suministro. Por una parte, la dinámica de sistemas (DS) se fundamenta en la simulación de sistemas complejos con el propósito de entender los comportamientos en el largo plazo que conlleven a formular decisiones y estrategias orientadas al mejoramiento del desempeño de la gestión de la cadena de suministro (Forrester, 1997b; John D. Sterman, 2003). La DS se han implementado para desarrollar alternativas viables para identificar, comprender y discutir elementos complejos como los que se presentan en la cadena de abastecimiento (Forrester, 1997b). Por otra parte, los SIT son entendidos como el conjunto de redes de actores e instituciones, que se relacionan dentro de una área tecnológica especifica, con el fin de generar conocimiento mediante la difusión y utilización de variantes tecnológicas direccionadas a la creación de nuevas tecnologías o productos (Henrik et al., 2021; Planko et al., 2017). Desde una perspectiva epistemológica, como principal referente de la DS se resaltan los estudios realizados por Jay Forrester; el cual, denominó su teoría como “Dinámica Industrial” (Forrester, 1997a). La DS se define como el estudio de las características de retroalimentación y comportamiento de un sistema, con el objetivo de entender la estructura del sistema y los efectos producidos por los retardos asociados a la toma de decisiones y política. La DS es, por lo tanto, útil en el estudio de las interacciones entre los flujos de información, dinero, pedidos, materiales, personal y los bienes de capital en una organización, una industria o una economía nacional (Brijaldo, 2015). Por otra parte, la necesidad de la transición energética sostenible en los países con economías emergentes se ve enfrentada a la falta de difusión de energía renovable no convencional a pesar de la abundancia de fuentes de energía renovables convencionales tales como la hidroelectricidad. Esta situación se genera debido a la falta 40 de políticas de innovación y energéticas sostenibles que incluyen limitaciones financieras, que deben ser atendidas mediante el desarrollo de estrategias para la incorporación de alternativas tecnológicas socialmente viables y ambientalmente sostenibles (Robledo & Ceballos, 2008a). Por lo tanto, el estudio de los efectos del sistema de innovación tecnológica sobre la cadena de suministro de energía solar en Colombia implica un análisis sistémico que incluye la transferencia y difusión del conocimiento (Zarębski et al., 2021). La Tabla 4 muestra los problemas sistémicos identificados en la literatura existente abordados desde el modelado de DS y que se encuentran relacionados con el estudio del sistema de innovación tecnológico (SIT). Tabla 4: Problemas sistemáticos identificados en la literatura existente relacionados con el sistema de innovación tecnológico y abordados desde la DS. Tipos Problemas sistémicos potenciales según dimensiones seleccionadas Capacitación Capacidades: Falta de conocimiento tecnológico de los diseñadores de políticas y los ingenieros, Falta de capacidad de los empresarios para formular un mensaje claro y presionar al gobierno por beneficios Falta de usuarios para formular la demanda Falta de personal capacitado. Brechas Infraestructura del conocimiento Enfoque incorrecto o sin cursos específicos en universidades e institutos de conocimiento Brecha / desalineación entre el conocimiento producido en las universidades y lo que se necesita en la práctica Falta de legitimidad: Diferentes actores opuestos al cambio Emprendedores individualistas Interacciones demasiado débiles Emprendedores individualistas Sin redes, sin plataformas Falta de difusión del conocimiento entre actores Falta de atención para aprender haciendo Instituciones duras 41 Desalineación” entre políticas a nivel sectorial como agricultura, residuos y energía, y en niveles gubernamentales, es decir, el nivel nacional, regional y otros Planeación Instituciones duras Política Stop and Go”: falta de continuidad y regulaciones a largo plazo; política inconsistente y leyes existentes y regulaciones "Cambio de atención": los responsables de la formulación de políticas solo apoyan las tecnologías si contribuyen a resolver un problema actual problema “Valle de la Muerte”: falta de subsidios, tarifas de alimentación, exención de impuestos, leyes, regulaciones de emisiones, riesgo capital para mover la tecnología de la fase experimental a la comercialización Gubernamentales Interacciones demasiado fuertes Fuerte dependencia de la acción del gobierno o socios dominantes (titulares) La red no permite el acceso a nuevos participantes Estructuras de mercado: Criterios a gran escala Innovación incremental / cercana al mercado Dominio de los titulares Fuente: Elaboración propia basado en Zarębski et al. (2021) La DS ha sido ampliamente utilizada para el estudio del SIT. La perspectiva sistémica que enmarca los conceptos de interacción de los actores del sistema de innovación tecnológica asociado a la difusión de tecnologías limpias ha permitido que la DS se convierta en un instrumento adecuado para abordar problemas del SIT. En este proceso, se formulan diferentes escenarios en los que intervienen agentes o variables con el objetivo de obtener una comprensiónsobre el sistema de innovación tecnológico, así como del comportamiento de los actores de la cadena de suministro. La Tabla 5 presenta algunos estudios que utilizan la DS en el estudio de la cadena de suministro de las energías renovables. Tabla 5: Referentes investigativos sobre DS y su aplicabilidad en cadenas de suministro de las energías renovables. AUTOR/AÑO OBJETIVOS DEL ESTUDIO KEYWORDS 42 Gayathri et al. (2022) Analizar la influencia de la integración de fuentes de energía renovables y su afectación a la dinámica del sistema Dinámica de sistemas Recursos energéticos renovables Arroyo (2021) Desarrolla un modelo de CS sostenible desarrollando sistemas tradicionales de gestión de organizaciones como son planificación abastecimiento y distribución. Dinámica de sistemas Energía renovable Evolución del sistema energético Saavedra M. et al. (2018) identificar las Dinámicas de Sistemas contribuciones y tendencias relacionadas con la cadena de suministro de energías renovables Dinámica de sistemas Energías renovables Cadena de suministro sostenible Hoyos et al. (2017) Integra las fuentes no convencionales de energía renovable en un sistema eléctrico mediante un modelo de simulación en dinámica de sistemas Dinámica de sistemas energéticos Fuentes de energía no convencionales Quentara & Suryani (2017) identificar los factores y variables que afectan un sistema de suministro eléctrico a través de la formulación de un modelo dinámico que mediante la creación de un modelo de escenarios se identifique la demanda total del recurso Sistemas dinámicos Energía solar Al-sarihi et al. (2015) Desarrollar un enfoque de dinámica de sistemas que permita proporcionar una descripción sistémica de los impactos del desarrollo de energía renovable a gran escala Dinámica de sistemas Energía renovable Movilla et al. (2013) reconocer el comportamiento del sector de la energía solar en España, mediante la estructuración de un modelo sistémico que permita identificar los posibles escenarios. Dinámica de sistemas Energía renovable Energía solar fotovoltaica Brijaldo (2015) Demuestra la importancia de la integración de los eslabones logísticos para alcanzar objetivos organizacionales y desarrolla problemáticas que se pueden abordar desde la DS. Gestión de la cadena de suministro desde una perspectiva de DS 43 Robledo & Ceballos (2008) contribuir al desarrollo de modelos de simulación de procesos de innovación desde la dinámica de sistemas – Estudio de caso: tecnologías de generación de energía Sistemas dinámicos SIT Tecnologías de generación de energía Fuente: Elaboración propia. 3.2 Dinámica de sistemas aplicado al sector de energía solar El enfoque de dinámica de sistemas es una técnica de simulación creada para ayudar a los gerentes a mejorar los procesos de la industria cuyo comportamiento es esencialmente dinámico (Forrester, 1997a). Este proceso explica el comportamiento de sistemas sociales y establece políticas efectivas para mejorar el desempeño del sistema mediante una teoría de control de retroalimentación con el cual, adopta una conducta futura basada en hechos pasado. Este apartado presenta una revisión de la literatura de la dinámica de sistemas aplicada en el sector de energía solar en el que se puede identificar, la incidencia del modelado de simulación con los elementos de la cadena de suministro de energía solar y la toma de decisiones y gestión a lo largo de la cadena. La ilustración 4 muestra una red de las palabras claves obtenidas a partir de una revisión de la literatura relacionada con el análisis y evaluación de políticas de energía mediante el enfoque de modelado de simulación con dinámica de sistemas. La ecuación de búsqueda en la base de datos de Scopus fue: TITLE (“system dynamics” AND “solar energy”) Esta ecuación fue utilizada para el titulo principal del artículo identificado, posteriormente, se realizó una revisión y filtrado de los artículos relacionados con la temática de búsqueda. 44 Ilustración 4: Tendencia de la literatura existente relacionada con la DS aplicada en el análisis de la cadena de suministro de energía solar. Fuente: Elaboración propia. Durante varios años, la simulación con DS ha sido una herramienta útil para estructurar modelos matemáticos orientados, a comprender y discutir temas complejos en la industria eléctrica (Forrester, 1997a; Herrera et al., 2020; Sterman, 2003). Por tal motivo, esta herramienta puede ser un elemento esencial para verificar cuales son las asincronías en la cadena de suministro particularmente errores en la planificación, control de procesos y comercialización (Nugent et al., 2019), lo que permite mitigar cualquier cuello de botella que se puedan evidenciar que al momento de formular un sistema de innovación tecnológico para la industria de electricidad. Según Liu & Ming (2017), el modelado de dinámica de sistemas es útil para comprender el comportamiento subyacente de sistemas complejos a lo largo del tiempo, teniendo en cuenta los retrasos en el tiempo y los ciclos de retroalimentación. Con esta 45 herramienta, se pueden identificar los ciclos de retrasos o elementos que inciden directa e indirectamente sobre un proyecto que puede ser afectado por atributos de aleatoriedad, volatilidad, intermitencia y sistemas complejos formulados por la incertidumbre dentro del sector. Autores como Herrera et al. (2020), han confirmado que el bajo rendimiento en las cadenas de suministro de energía eléctrica, surge por la errónea interpretación de la información de retroalimentación y retrasos de tiempo entre decisiones y acciones en política energética. En tal sentido, se hace necesario analizar y modelar un sistema de innovación que se adapte a las condiciones específicas de la industria energética enfocándose, en la estructuración de la cadena de suministro, y que se apalanque en las características propias de cada país mediante unas políticas estatales adecuadas para el sector. No obstante, al momento realizar alguna aproximación a la estructuración de un modelo de DS para la cadena de suministro de energía eléctrica en Colombia rentable y que contribuya con el desarrollo un país, se deben encarar las diferentes variables generadas por las características autóctonas de cada país, evaluando desde su capacidad en infraestructura, disposición geográfica, variables socioeconómicas, cambios de políticas y encarando dichas limitaciones con la capacidad disponible en ciencia, innovación y tecnología del país (Cherp et al., 2018). A pesar del rápido desarrollo de las tecnologías de producción, conversión y cadena de suministro de energía, todavía hay un gran número de áreas aisladas en todo el mundo que carecen de suministro de energía debido a su lejanía de las ciudades (Luo et al., 2021). Las transiciones energéticas de los países emergentes como es el caso de Colombia, se ha convertido en una alternativa para reducir dependencia de los combustibles fósiles (Chung Feng et al., 2017; M. Herrera et al., 2020). En tal sentido, para la implementación de energías renovables como es la energía solar, históricamente 46 han implicado varios tipos de cambios en pro del crecimiento de la industria eléctrica y aumentar la factibilidad de su implementación. Al formular e implementar políticas energéticas, los estados interactúan no solo con los actores domésticos sino también con otros estados. Cherp et al. (2018) pone de manifiesto que desde una perspectivita de economía política internacional, este fenómeno genera una convergencia entre las políticas energéticas implementadas por unos países y la emulación de dichas estrategias por países vecinos; con el fin, de adquirir o apropiarse
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