El caso de las Renovables Prof. Roberto Román L. Universidad de Chile

 Roberto Román L.: Ingeniero Civil Mecánico; especialista en Termofluidos. Formación post grado en energía solar. Profesor Asociado de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (FCFM) de la Universidad de Chile. Actualmente Vicepresident of Membership Affairs de la International Solar Energy Society (ISES). Esta es la Organización científica más extensa y más antigua en energía solar en el mundo.  Investigador y Consultor en energías renovables tanto a nivel nacional como Internacional.  Formador de EcoMaipo: una organización dedicada a educación, formación y llevar las energías renovables a sectores menos favorecidos. 2

 Crecimiento eléctrico en el SIC  Evolución de las tecnologías (costos nivelados de energía, calculados por Bloomberg)  Alternativas al 2011, 2020 y 2030  Curva actual de demanda e impacto de ERNC  El caso de la energía solar  Conclusiones

6,7% 22% 5,4%

5% 3,9% 4,1%

Realidad: Para el SIC y el SING, el aumento de demanda estará en torno al 3,5 a 4,5% al año. Es consecuencia de mayor eficiencia y cambios tecnológicos que están ocurriendo en el mundo y Chile. Como también de mayor costo de los combustibles “tradicionales” Esto implica que para duplicar demanda deben pasar al menos 15 a 17 años…

En la última década la inversión ha sido sobre todo térmica. Se ha privilegiado poca inversión.…

Demasiado diesel y gas, lo que lleva a muy altos costos marginales.…

Las ERNC son demasiado caras… 10 Para analizar esta afirmación, NRDC contrató el expertise de Bloomberg New Energy Finance (BNEF) y de Valgesta Energía. Realizaron un estudio sobre el costo nivelado de la energía (LCOE)

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Costo de desarrollo Costo del equipo principal Costo de construcción Factor de capacidad Inversión en acciones Flujos de efectivo después de impuestos Tasa Interna De Retorno (10%) Precio (LCOE) Especulación sobre el precio de la energía Análisis fiscal Costo variable de O&M Ingresos Costo fijo de O&M Depreciación Análisis del flujo de efectivo Análisis de la construcción Análisis anual de operaciones Fuente: Bloomberg New Energy Finance. Al indicar el precio que permite a una tecnología vender electricidad de manera rentable, la técnica permite que el LCOE sea representativo en un proceso competitivo de licitación para contratos de energía reales.

 En general, las ERNC se harán cada vez más competitivas con las fuentes convencionales de energía.  Las nuevas fuentes de biogás, pequeñas hidroeléctricas, biomasa, energía eólica terrestre y energía geotérmica ya compiten con los costos de las principales tecnologías de Chile de grandes hidroeléctricas y termoeléctricas de gas natural. Muy pronto, la energía solar también podrá competir.  La volatilidad de los precios de combustible fósil aumenta la competitividad de la ERNC.  Aunque el análisis no los considera, determinados factores externos como la huella de carbono, la contaminación del aire y del agua y los efectos en el ecosistema, aumentan la competitividad de la ERNC. 13

 En 2011, el biogás, las pequeñas hidroeléctricas, la biomasa, la energía geotérmica y la energía eólica terrestre son ya fuentes de energía competitivas.  Para 2020, se incorporarán a estas tecnologías la energía termosolar y la fotovoltaica.  Para 2030, todas las tecnologías renovables serán más económicas o competitivas que las fuentes de energía convencional. 14

Fuente: Bloomberg New Energy Finance, Valgesta Energía. Fuente precios de energía : CNE,elaboración de Bloomberg New Energy Finance Nota: “Grandes hidroeléctricas” excluye proyectos en Aysén; “Pequeñas hidroeléctricas” son plantas que producen menos de 20MW. Todos los precios se expresan en dólares estadounidenses, al año Tecnología Escenario central Zona competitiva en el mercado de contratos Precios SIC 2010 Precios SING 2010

Tecnología Escenario central Fuente: Bloomberg New Energy Finance, Valgesta Energía Fuente precios de energía : Programa de Estudios e Investigaciones en Energía del Instituto de Asuntos Públicos, Universidad de Chile,elaboración de Bloomberg New Energy Finance Zona competitiva en el mercado de contratos Nota: “Grandes hidroeléctricas” excluye proyectos en Aysén; “Pequeñas hidroeléctricas” son plantas que producen menos de 20MW. Todos los precios se expresan en dólares estadounidenses, al año 2010.

Tecnología Escenario central Fuente: Bloomberg New Energy Finance, Valgesta Energía. Fuente precios de energía : Programa de Estudios e Investigaciones en Energía del Instituto de Asuntos Públicos, Universidad de Chile,elaboración de Bloomberg New Energy Finance Zona competitiva en el mercado de contratos Nota: “Grandes hidroeléctricas” excluye proyectos en Aysén; “Pequeñas hidroeléctricas” son plantas que producen menos de 20MW. Todos los precios se expresan en dólares estadounidenses, al año 2010.

Nota: Se seleccionó una variedad de emplazamientos para el proyecto para cada tecnología y se agregó el costo de transmisión punto a punto al costo del proyecto. Fuente: Bloomberg New Energy Finance, Valgesta Energía ERNC LCOE Precio de energía eléctrica en el SIC Costo de transmisión Precio de energía eléctrica en el SING El costo de transmisión de larga distancia afecta el costo total del proyecto. Tecnología Escenario central USD/MWh Nota: “Grandes hidroeléctricas” excluye proyectos en Aysén; “Pequeñas hidroeléctricas” son plantas que producen menos de 20MW. Todos los precios se expresan en dólares estadounidenses, al año Bloomberg proyecta costo de US$100/MWh

Fuente: Bloomberg New Energy Finance. USD/W De 2010 a 2030 la energía eólica disminuirá un 48 %, la fotovoltaica un 60 %, y la termosolar un 60 %. No se prevén reducciones de costo para el carbón ni para el gas ni para las grandes represas.

Costos reales de las ERNC: 20 La Realidad: En 2011, el biogás, las pequeñas hidroeléctricas, la biomasa, la energía geotérmica y la energía eólica terrestre son ya fuentes de energía competitivas. Para 2020, se incorporarán a estas tecnologías la energía termosolar y la fotovoltaica. Para 2030, todas las tecnologías renovables serán más económicas o competitivas que las fuentes de energía convencional.

 Las energías eólica e hidroeléctrica se han utilizado de manera conjunta en todo el mundo.  Cuando la energía eólica o solar desplaza a la hidroeléctrica, se conserva el agua en las represas.  Cuando la energía eólica o solar desplaza a la energía térmica, se evita el costo de combustible.  Las fuentes de energía hidroeléctrica flexibles y la enorme potencial de Chile en ERNC implican que el costo adicional generado por la variabilidad (denominado “costo de integración”) es muy bajo. 21

22 Fuente: CDEC-SIC Marzo y Junio 2011, Elaboración propia

23 Fuente: CDEC-SIC Marzo y Junio 2011, Elaboración propia Mayor demanda es en horas del día. Es sencillo desplazar térmico o embalses. El sistema ahorra dinero

 Hoy están cambiando a ritmo vertiginoso.  Se prevé más de MW de solar térmica en Europa en no más de 5 años.  Solo en Alemania lo que ya se genera por solar FV supera largamente nuestra generación del SING y ya alcanza el 4% del total de su demanda de energía. Aquí, la misma capacidad generaría el doble.  Grandes avances con plantas capaces de generar 24 hrs/día con factor de planta anual de sobre 70%.  Con las condiciones de radiación solar de Chile el factor de planta podría superar el 80% y la potencia aumentar en 30% c/r a la experiencia en Europa.  Costos hoy están en torno a los US$3.500/kW y bajando para termosolar con acumulación y US$2.500/kW para FV.

Centrales Andasol Centrales Andasol 3x50 MWe con acumulación

Centrales Andasol Acumuladores de calor Andasol: nitratos fundidos. 2 estanques, el de alta temperatura a 350°C y el de baja a 220°C

Centrales Andasol Centrales Andasol 3x50 MWe con acumulación

Centrales Andasol La misma central en Chile produciría al menos 30% más energía

Sistemas de Torre Central 29 Ventajas - Cada vez más desarrollada. - Múltiples modos de funcionamiento. Transmisión óptica de energía. -Altas razones de concentración, lo que implica mayores temperaturas y mayor eficiencia - Posibilidad de trabajar con ciclo Rankine y ciclo Brayton (que es el mismo de las turbinas a gas) -Se adapta muy bien a la acumulación. Desventajas - Mayores riesgos de inversión - Faltan datos sobre confiabilidad de largo plazo. -En desarrollo materiales que soporten las altas temperaturas alcanzadas en el receptor. Temperatura de operación limitada por resistencia de los materiales existentes.

Se observa torre y caústica

Se observa el bloque de potencia y los acumuladores en construcción. Estanque caliente a 800°C, estanque frío a 250°C. Con menor volumen se genera más energía. Transmisión óptica elimina problema de bombeo de grandes distancias. Ideal para Chile

Vista aérea de Gemasolar. Ocupa unas 120 Ha y genera 20 MW a firme. En Chile generaría unos 25 MW

En el norte, transparencia está entre 0,68 y 0,75. Veamos lugar cerca de El Salvador y diversas tecnologías para generar GWh/año: Tecnología %rendH [kWh/(m²día) FP%uso suelo Sup Ha FV-fijo156,725, FV-track 158, Cil-Parab 258, Torre Central 339, Elaboración propia usando Solar Advisor Model de NREL H = insolación sobre colectoresFP = Factor de Planta

Con toda honestidad, no tengo los antecedentes para realizar el cálculo de manera exacta. … Pero desafío a alguien plantar trigo en un embalse

 En Chile el gran motor del aumento de la demanda eléctrica es la minería. Gran parte de la misma está junto a excelente recurso solar.  Las ERNC se pueden integrar fácilmente al sistema actual desplazando generación con fósiles y posibilitando mejor manejo del agua.  Existen abundantes recursos de ERNC para cubrir el aumento de demanda previsible a costos competitivos con cualquier otra alternativa.  Sí es necesario realizar significativas inversiones en sistemas de transmisión.

 Algo que es muy simple y acarrea todo tipo de beneficios es promulgar la Ley de Net Metering.  La inversión la hacen los usuarios finales (personas, PYMES y empresas) y se desplaza diesel y gas que tienen costos muy superiores.  Debe tratarse de lograr la meta del 20/20.  El integrar ERNC hace bajar los costos de generación y además hace al sistema más robusto y seguro.