Componente 3: Definición de una cartera de proyectos solares. Diciembre Preparado para: Banco Interamericano de Desarrollo

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1 ATACAMATEC Apoyo a proyectos solares a gran escala en el Componente 3: Definición de una cartera de proyectos solares Diciembre 2012 Preparado para: Banco Interamericano de Desarrollo Entregado por: STA-NIXUS-CDEA

2 Revisiones Revisión Fecha Comentario Firmas Creado por Revisado por Aprobado por Pág2

3 ABREVIACIONES ADI Área de Desarrollo Indígena AT Asistencia técnica BID Banco Interamericano de Desarrollo CAPEX Capital Expenditures CC Ciclo Combinado CCP Concentrador Cilindro Parabólico CPC Colector Parabólico Compuesto CDEC Centro de Despacho Económico de Carga CO2 Dióxido de Carbono CPC Colectores de Placa Plana CSP Concentrated Solar Power Cu Cobre DGA Dirección General de Aguas DIA Declaración de Impacto Ambiental DNI Direct Normal Irradiance EPC Engineering Procurement Construction ERNC Energías Renovables No Convencionales FV Fotovoltaica Gd Irradiancia Directa GHI Global Horizontal Irradiance GIZ Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (Sociedad Alemana para la Cooperación Internacional) GNL Gas Natural Licuado GW Gigawatios GWh Gigawatios Hora hr Hora HTF Hot Thermal Fluid I+D+i Investigación, Desarrollo e innovación km kilometro kv Kilo Voltios kwh Kilowatt-hora l/s Litros por segundo LCOE Levelized Cost of Energy LCOH Levelized Cost of Heat LCOW Levelized Cost of Water M USD Millón de dólares (United States Dollar) m metro M.A Masa de Aire m.s.n.m metros sobre el nivel del mar MED Multi-Effect Distillation MJ Mega Julio MW Megawatt MWe Megawatt Eléctricos Pág3

4 MWeh MWh MWt MWth NA NASA NREL O&M OPEX PIB PPA PV QFD RCA RO SAM SEA SEGS. SEIA SEP SIC SING SRC SX-EW TES TMF TW USA USD W Megawatt-hora eléctrico Megawatt-hora Megawatt Térmicos Megawatt-hora Térmicos No Aplicable National Aeronautics and Space Administration National Renewable Energy Laboratory Operación y Mantenimiento Operation & Maintenance Expenditures Producto Interno Bruto Power Purchase Agreement Fotovoltaica Qualify Function Deployment Resolución de Calificación Ambiental Reverse Osmosis System Advisor Model Sistema de Evaluación Ambiental Solar Energy Generating Systems Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental Sistemas Eléctricos de Potencia Sistema Interconectado Central Sistema Interconectado del Norte Grande Sistema de Receptor Central Extracción por Solventes y Electro-obtención de Cátodos Thermal Storage System Toneladas de Cobre Fino Terawatt United States of America United States Dollar Watts Pág4

5 ÍNDICE ÍNDICE DE FIGURAS 9 ÍNDICE DE TABLAS 12 REFERENCIAS 19 1 INTRODUCCIÓN Antecedentes Alcance del informe 23 2 RESUMEN EJECUTIVO Antecedentes Proyectos analizados Metodología Priorización de alternativas Proyectos propuestos 35 3 PRIORIZACIÓN DE PROYECTOS Proyectos analizados Resumen de la metodología y criterios de selección de los proyectos Proyectos priorizados Valoración de los proyectos para los diferentes criterios DESCRIPCIÓN DE LOS PROYECTOS ANALIZADOS Indicadores de tecnología y aspectos sociales Indicadores de riesgo Indicadores de recurso y mercado Indicadores económicos Indicadores ambientales 56 5 CONCLUSIONES Definición de una cartera de proyectos Proyectos y localizaciones evaluadas Metodología QFD y resultados Segundo análisis QFD sobre proyectos específicos Estudios de pre-factibilidad propuestos Potencial de la energía solar En la generación de calor de proceso En la hibridación de plantas termoeléctricas 65 Pág5

6 5.2.3 En la desalinización 66 6 ANEXO I: RECURSO SOLAR Introducción Datos disponibles Mediciones sobre el terreno: Campaña del Ministerio de Energía Datos satelitales: NASA Datos obtenidos de software específico: Meteonorm Otros datos Comparación de datos de las diversas fuentes Desarrollo de años modelo Introducción Datos obtenidos Recopilación de datos locales 76 7 ANEXO II: DEMANDA ACTUAL Y PROYECCIÓN DE LOS SEGMENTOS ANALIZADOS Energía eléctrica Agua Calor de proceso Minería del cobre Minería no metálica 91 8 ANEXO III: OFERTA ACTUAL Y POTENCIAL DE LA ENERGÍA SOLAR Oferta actual de los segmentos analizados Energía eléctrica Agua Calor de proceso para minería Potencial de la energía solar Generación de energía eléctrica Hibridación de plantas termoeléctricas Generación de calor de proceso Desalinización de agua Cogeneración ANEXO IV: ASPECTOS AMBIENTALES ANEXO V: ASPECTOS SOCIALES ANEXO VI: DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA DE SELECCIÓN, CRITERIOS Y MÉTODO 118 Pág6

7 11.1 Descripción de criterios Criterios tecnológicos Criterios sociales Criterios de riesgo Criterios de recurso Criterios de mercado Criterios económicos Criterios ambientales Metodología de integracion de criterios, QFD ANEXO VII: SOMERA DESCRIPCIÓN DE LOS PROYECTOS ANALIZADOS Introducción Generación de energía eléctrica Termosolar de concentración (CSP): Colector Cilindro-Parabólico (CCP) Termosolar de concentración (CSP): Sistema de Receptor Central (SRC) Central de carbón hibridada con termosolar de concentración (CSP CCP) Fotovoltaica (FV) Bombeo de agua hasta las instalaciones mineras Termosolar de concentración (CSP CCP) Fotovoltaica (FV) Desalinización Desalinización Multi-efecto (MED) mediante termosolar de concentración (CSP CCP) Desalinización por ósmosis inversa mediante fotovoltaica (FV) Calor de proceso Calor de proceso para minería mediante termosolar de concentración (CSP CCP) Cogeneración Energía eléctrica y calor de proceso para minería mediante termosolar de concentración (CSP CCP) Energía eléctrica y agua desalinizada mediante termosolar de concentración (CSP CCP) ANEXO VIII: EVALUACIÓN DE PROYECTOS Presentación detallada de resultados Valoración según los diferentes criterios Análisis de resultados Reagrupamiento de proyectos Nuevo análisis QFD 183 Pág7

8 14 ANEXO IX: RECOPILACIÓN DE PROYECTOS EN DESARROLLO EN EL NORTE DE CHILE Proyectos fotovoltaicos Proyectos termosolares ANEXO X: ASPECTOS COMPLEMENTARIOS PARA LA ELECCIÓN DEL PROYECTO ANEXO XI: JUSTIFICACIONES Y BASE TEÓRICA DE LAS SIMULACIONES DE PRODUCCIÓN Simulaciones realizadas Software utilizado Hipótesis de diseño Generación de electricidad para su inyección a la red Desalinización Calor de proceso Cogeneración ANEXO XII: REUNIONES CON EMPRESAS ANEXO XIII: IMPLANTACIÓN INTERNACIONAL DE LOS PROYECTOS ANALIZADOS 217 Pág8

9 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 Participación de cada sector en el producto interno bruto anual. Fuente: Elaboración propia a partir de datos de (2) 21 Figura 2 Principales Clientes del SING, a diciembre del Fuente: (CDEC-SING 2012) 24 Figura 3 Proyecciones de demanda de electricidad en el SING. Fuente CNE (4) 25 Figura 4 Demanda de calor en empresas con producción de cátodos SX-EW 26 Figura 5 Comparación de orden y puntuación para las diferentes alternativas analizadas, valor medio y rango (máximo y mínimo) 33 Figura 6 Puntuación obtenida por las diferentes tipologías (grupo intermedio) para diferentes normalizaciones. 33 Figura 7 Puntuación para los proyectos con los tres métodos de normalización 34 Figura 8 Orden de puntuación de los proyectos analizados para los diferentes métodos de normalización 42 Figura 9 Puntuación final normalizada de los proyectos analizados para los diferentes métodos de normalización 43 Figura 10 Comparación de los resultados de los proyectos para los diferentes criterios 45 Figura 11 Resultados del análisis QFD para las tres técnicas de agregación 46 Figura 12 Resultados del análisis QFD según finalidad - Generación de electricidad 47 Figura 13 Resultados del análisis QFD según finalidad - Calor para minería 47 Figura 14 Resultados del análisis QFD según finalidad Desalinización 48 Figura 15 Resultados de los proyectos en cada criterio Bombeo de agua 48 Figura 16 Características agregadas para cada proyecto 50 Figura 17 Aspectos de Tecnología Normalización max-min sin ponderación 52 Figura 18 Aspectos de Tecnología Normalización max-min con ponderación 52 Figura 19 Mapas de radiación del Norte de Chile (GHI y DNI respectivamente, en W/m2). Fuente: 3Tier 67 Figura 20 Distribución geográfica de las estaciones de medición 68 Figura 21 Datos medidos y datos satelitales de la radiación global diaria horizontal. Estación de Pozo Almonte 69 Figura 22 Comparación de los datos de radiación Estación de Pozo Almonte 71 Pág9

10 Figura 23 Situación de las localizaciones elegidas. Fuente: Google earth 72 Figura 24 Perfiles típicos de DNI en la Localización 1 73 Figura 25 Perfiles típicos de GHI en la Localización 1 73 Figura 26 Perfiles típicos de DNI en la Localización 2 74 Figura 27 Perfiles típicos de GHI en la Localización 2 74 Figura 28 Perfiles típicos de DNI en la Localización 3 75 Figura 29 Perfiles típicos de GHI en la Localización 3 75 Figura 30 Perfiles típicos de GHI en verano e invierno. Estación de Pozo Almonte 76 Figura 31 Perfil típico de GHI, zona costera en el invierno. Estación de Pampa Camarones 77 Figura 32 Perfil típico de GHI, zona altiplánica en invierno. Estación de Pozo Almonte 77 Figura 33 Radiación global horizontal, Pozo Almonte, años Figura 34 Principales Clientes del SING, a diciembre del Fuente: CDEC-SING Figura 35 Proyecciones de demanda de electricidad en el SING. Fuente CNE (4) 81 Figura 36 Demanda de agua fresca por proceso productivo año 2011 (l/s) (7) 83 Figura 37 Demanda de agua en la minería del cobre (l/s) 83 Figura 38 Coeficientes unitarios por tonelada procesada según proceso año 2011 (7) 84 Figura 39 Demanda de calor en el proceso de óxidos en el año Figura 40 Evolución del coeficiente unitario de consumo de calor en el proceso de óxidos 88 Figura 41 Proceso de producción de nitratos (13) 91 Figura 42 Proceso de producción de yodo (13) 92 Figura 43 Proceso de producción de boro (13) 92 Figura 44 Proceso de producción de litio (13) 92 Figura 45 Distribución de venta de energía, según tipo de cliente. Fuente : Estadísticas de Operación CDEC-SIC 97 Figura 46 Sistema Eléctrico Chileno(16). 98 Figura 47 Distribución de generación bruta del SING, Pág10

11 Figura 48 Distribución de generación por tipo de combustible del SING, Fuente : Anuario y Estadísticas de Operación CDEC-SING Figura 49 Participación de diferentes tecnologías en plan de obras del SING al Figura 50 Participación de diferentes tecnologías en la potencia instalada del SING en el 2021 teniendo en cuenta el plan de obras 107 Figura 51 Diagrama de proceso: Posibles usos del calor solar en la minería del cobre 110 Figura 52 Proyecciones de demanda de electricidad en el SING Fuente CNE (4) 134 Figura 53 Orden obtenido en el análisis QFD realizado al reagrupamiento de proyectos 184 Figura 54 Sistema actual de desalación y bombeo de agua a procesos mineros. 189 Figura 55 Sistema propuesto a evaluar para el bombeo y sistema de desalación. 189 Figura 56. Sistema de uso de Agua Salada, para abastecer Óxidos 190 Figura 57 Variación del múltiplo solar Generación de electricidad CSP CCP 194 Figura 58 Variación de las horas de almacenamiento térmico Generación de electricidad CSP CCP 194 Figura 59 Variación de potencia bruta de salida Generación de electricidad CSP SRC 196 Figura 60 Variación del múltiplo solar Generación de electricidad CSP SRC 196 Figura 61 Variación de las horas de almacenamiento térmico Generación de electricidad CSP SRC 197 Figura 62 Variación de potencia eléctrica equivalente solar Generación de electricidad mediante Carbón hibridado con CSP CCP 198 Figura 63 Variación de la potencia térmica de diseño Desalinización mediante CSP CCP 202 Figura 64 Variación de la potencia térmica de diseño Generación de calor de proceso mediante CSP CCP 204 Figura 65 Diagrama de proceso de los proyectos de cogeneración 205 Pág11

12 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1 Tipología de proyectos analizados 27 Tabla 2 Descripción de la necesidad energética y posibilidad de usar esta respecto al recurso solar disponible por zona. 28 Tabla 3 Clasificación de proyectos por tipologías 30 Tabla 4 Necesidades de empresas mineras y eléctricas que han analizado la posibilidad de utilizar energía solar. Fuente: Entrevistas 31 Tabla 5 Voz del cliente para Análisis QFD Ponderaciones de los criterios de selección 37 Tabla 6 Correlación de Prestaciones y Voz del Cliente para Análisis QFD Aspectos de Tecnología y Social 39 Tabla 7 Correlación de Prestaciones y Voz del Cliente para Análisis QFD Aspectos de Riesgo 39 Tabla 8 Correlación de Prestaciones y Voz del Cliente para Análisis QFD Aspectos de Recurso y Mercado 40 Tabla 9 Correlación de Prestaciones y Voz del Cliente para Análisis QFD Aspectos de Economía 40 Tabla 10 Correlación de Prestaciones y Voz del Cliente para Análisis QFD Aspectos Ambientales 41 Tabla 11 Orden obtenido con los tres métodos de normalización con ponderación. 43 Tabla 12 Puntuación final normalizada de los proyectos analizados para los diferentes métodos de normalización 44 Tabla 13 Comparación de la variación del orden para las tres estrategias de normalización frente a ponderar o no 44 Tabla 14 Tipología de proyectos analizados 49 Tabla 15 Valoración de las características de los proyectos analizados, aspectos Tecnológicos y Sociales 51 Tabla 16 Valoración de las características de los proyectos analizados, aspectos de Riesgo 53 Tabla 17 Valoración de las características de los proyectos analizados, aspectos de Recurso y de Mercado 55 Tabla 18 Valoración de las características de los proyectos analizados, aspectos Económicos 56 Tabla 19 Valoración de las características de los proyectos analizados, aspectos Ambientales 57 Pág12

13 Tabla 20 Reordenación de los proyectos con los tres métodos de normalización con ponderación 61 Tabla 21 Trade-off de los proyectos con los criterios de la Voz del cliente 61 Tabla 22 Estudios de pre-factibilidad propuestos 62 Tabla 23 Listado de las estaciones de medición instaladas por el Ministerio de Energía 68 Tabla 24 Parámetros característicos de la Localización 1 72 Tabla 25 Parámetros característicos de la Localización 2 74 Tabla 26 Parámetros característicos de la Localización 3 75 Tabla 27 Radiación global horizontal, Pozo Almonte, años Tabla 28 Principales Clientes del SING, a diciembre del 2011 (5) 80 Tabla 29 Proyección de demanda de energía eléctrica del SING. 82 Tabla 30 Consumo de agua por material procesado en minería del cobre 82 Tabla 31 Coeficientes unitarios de consumo de agua por tonelada de material procesado en la minería del cobre año Tabla 32 Coeficientes unitarios de consumo de agua por tonelada de cobre fino en la minería del cobre año Tabla 33 Proyección de la necesidad de agua fresca para la minería en Chile 85 Tabla 34 Proyección de la necesidad de agua fresca para la minería en Chile desagregada por tipo de proceso productivo 86 Tabla 35 Demanda de calor en el proceso de óxidos 87 Tabla 36 Históricos del coeficiente unitario de consumo de calor en el proceso de óxidos(12). 88 Tabla 37 Proyección de los coeficientes de calor unitarios en el proceso de óxidos 89 Tabla 38 Proyección de la demanda de calor en el proceso de óxidos 89 Tabla 39 Histórico de la demanda de calor en el proceso de sulfuros 90 Tabla 40 Proyección de los coeficientes unitarios de calor en el proceso de sulfuros 90 Tabla 41 Proyección de las necesidades de calor en el proceso de sulfuros 90 Tabla 42 Evolución de la producción de SQM (minería no metálica) durante los últimos 4 años 93 Tabla 43 Consumos de energía SQM 93 Pág13

14 Tabla 44 Consumos de energía SQM expresada en GWth/año 94 Tabla 45 Coeficientes unitarios de la demanda de calor fósil en procesos de SQM 94 Tabla 46 Estimaciones de consumo de calor en minería no metálica tras Pampa Blanca 95 Tabla 47 Sistemas eléctricos chilenos - Potencia instalada (en MW) según tipo de generación 97 Tabla 48 Unidades Generadoras del SING a Diciembre del 2011 (17) 100 Tabla 49 Empresas con uso de agua de mar directamente en los procesos. Fuente: Cochilco 102 Tabla 50 Plantas desalinizadoras en operación y proyectos(7) 104 Tabla 51 Plan de obras centrales para el SING, fijación precio de nudos abril Tabla 52 Identificación de potenciales plantas termoeléctricas para hibridación solar. Fuente: Plan de obras centrales para el SING 109 Tabla 53 Potenciales aplicaciones solares en la generación de calor de proceso 110 Tabla 54 Proyección de las necesidades de calor en el proceso de óxidos hasta el año Tabla 55 Proyección de las necesidades de calor en el proceso de sulfuros hasta el año 2020 para aplicación de secado 112 Tabla 56 Potenciales plantas desalinizadoras existentes y futuras 113 Tabla 57 Criterios tecnológicos. No necesidad de refuerzo de infraestructuras 120 Tabla 58 Criterios Sociales. Presta un servicio a la sociedad 121 Tabla 59 Criterios de Riesgo. Ausencia de riesgo percibido actores chilenos 122 Tabla 60 Criterios de Riesgo. Ausencia de riesgo percibido expertos 123 Tabla 61 Criterios de Riesgo. Plantas similares en el mundo 124 Tabla 62 Criterios de Riesgo. Plantas similares en Chile 125 Tabla 63 Criterios de Riesgo. No se ha descartado el proyecto en el pasado 126 Tabla 64 Criterios de Riesgo. Simplicidad de la tecnología 127 Tabla 65 Criterios de Riesgo. Compatible con la normativa chilena 128 Tabla 66 Criterios de Mercado. Mercado potencial en otros países 130 Tabla 67 Criterios de Mercado. Posible uso de la tecnología en otros mercados 131 Tabla 68 Criterios de Mercado. Mercado abierto de componentes 132 Pág14

15 Tabla 69 Criterios de Mercado. Existencia de potenciales desarrolladores 133 Tabla 70 Criterios Ambientales. Ausencia de riesgos ambientales 139 Tabla 71 Criterios Ambientales. Proyectos en el SEA 141 Tabla 72 Criterios Ambientales. Proyecto tiene DIA 142 Tabla 73 Voz del cliente 142 Tabla 74 Generación de energía eléctrica CSP CCP. Indicadores Tecnológicos y sociales 147 Tabla 75 Generación de energía eléctrica CSP CCP. Indicadores de Riesgo 147 Tabla 76 Generación de energía eléctrica CSP CCP. Indicadores de Recurso y Mercado 147 Tabla 77 Generación de energía eléctrica CSP CCP. Indicadores Económicos 148 Tabla 78 Generación de energía eléctrica CSP CCP. Indicadores Ambientales 148 Tabla 79 Generación de energía eléctrica - CSP SRC. Indicadores Tecnológicos y sociales 149 Tabla 80 Generación de energía eléctrica CSP SRC. Indicadores de Riesgo 150 Tabla 81 Generación de energía eléctrica CSP SRC. Indicadores de Recurso y Mercado 150 Tabla 82 Generación de energía eléctrica CSP SRC. Indicadores Económicos 150 Tabla 83 Generación de energía eléctrica CSP SRC. Indicadores Ambientales 151 Tabla 84 Generación de energía eléctrica - Carbón CSP. Indicadores Tecnológicos y sociales 152 Tabla 85 Generación de energía eléctrica Carbón CSP. Indicadores de Riesgo 152 Tabla 86 Generación de energía eléctrica Carbón CSP. Indicadores de Recurso y Mercado 153 Tabla 87 Generación de energía eléctrica Carbón CSP. Indicadores Económicos 153 Tabla 88 Generación de energía eléctrica Carbón CSP. Indicadores Ambientales 153 Tabla 89 Generación de energía eléctrica - FV. Indicadores de Riesgo 155 Tabla 90 Generación de energía eléctrica - FV. Indicadores de Recurso y Mercado 156 Tabla 91 Generación de energía eléctrica - FV. Indicadores Económicos 156 Tabla 92 Generación de energía eléctrica - FV. Indicadores Ambientales 156 Pág15

16 Tabla 93 Bombeo de agua - CSP. Indicadores Tecnológicos y Sociales 158 Tabla 94 Bombeo de agua - CSP. Indicadores de Riesgo 158 Tabla 95 Bombeo de agua - CSP. Indicadores de Recurso y Mercado 158 Tabla 96 Bombeo de agua - CSP. Indicadores Económicos 159 Tabla 97 Bombeo de agua - CSP. Indicadores Ambientales 159 Tabla 98 Bombeo de agua - FV. Indicadores Tecnológicos y Sociales 160 Tabla 99 Bombeo de agua - FV. Indicadores de Riesgo 161 Tabla 100 Bombeo de agua - FV. Indicadores de Recurso y Mercado 161 Tabla 101 Bombeo de agua - FV. Indicadores Económicos 161 Tabla 102 Bombeo de agua - FV. Indicadores Ambientales 162 Tabla 103 Desalinización - CSP. Indicadores Tecnológicos y Sociales 163 Tabla 104 Desalinización - CSP. Indicadores de Riesgo 163 Tabla 105 Desalinización - CSP. Indicadores de Recurso y Mercado 164 Tabla 106 Desalinización - CSP. Indicadores Económicos 164 Tabla 107 Desalinización - CSP. Indicadores Ambientales 164 Tabla 108 Desalinización - FV. Indicadores Tecnológicos y Sociales 166 Tabla 109 Desalinización - FV. Indicadores de Riesgo 166 Tabla 110 Desalinización - FV. Indicadores de Recurso y Mercado 166 Tabla 111 Desalinización - FV. Indicadores Económicos 167 Tabla 112 Desalinización - FV. Indicadores Ambientales 167 Tabla 113 Calor de proceso para minería. Indicadores Tecnológicos y Sociales 169 Tabla 114 Calor de proceso para minería. Indicadores de Riesgo 169 Tabla 115 Calor de proceso para minería. Indicadores de Recurso y Mercado 169 Tabla 116 Calor de proceso para minería. Indicadores Económicos 170 Tabla 117 Calor de proceso para minería. Indicadores Ambientales 170 Tabla 118 Cogeneración de energía eléctrica y calor de proceso. Indicadores Tecnológicos y Sociales 171 Tabla 119 Cogeneración de energía eléctrica y calor de proceso. Indicadores de Riesgo 172 Pág16

17 Tabla 120 Cogeneración de energía eléctrica y calor de proceso. Indicadores de Recurso y Mercado 172 Tabla 121 Cogeneración de energía eléctrica y calor de proceso. Indicadores Económicos 172 Tabla 122 Cogeneración de energía eléctrica y calor de proceso. Indicadores Ambientales 173 Tabla 123 Cogeneración de energía eléctrica y agua desalada. Indicadores Tecnológicos y Sociales 174 Tabla 124 Cogeneración de energía eléctrica y agua desalada. Indicadores de Riesgo 174 Tabla 125 Cogeneración de energía eléctrica y agua desalada. Indicadores de Recurso y Mercado 175 Tabla 126 Cogeneración de energía eléctrica y agua desalada. Indicadores Económicos 175 Tabla 127 Cogeneración de energía eléctrica y agua desalada. Indicadores Ambientales 175 Tabla 128 Caso de estudio del test F para la demostración de hipótesis de reagrupamiento 182 Tabla 129 Proyectos de FV en el Norte de Chile - Aprobados por el DIA 186 Tabla 130 Proyectos de FV en el Norte de Chile - En calificación por el DIA 187 Tabla 131 Proyectos de CSP en el Norte de Chile 187 Tabla 132 Descripción de la necesidad energética y posibilidad de usar esta respecto al recurso solar disponible por zona. 188 Tabla 133 Parámetros de diseño Generación de electricidad mediante CSP CCP 193 Tabla 134 Parámetros de diseño Generación de electricidad mediante CSP SRC 195 Tabla 135 Parámetros de diseño Generación de electricidad mediante Carbón hibridado con CSP CCP 198 Tabla 136 Parámetros de diseño Generación de electricidad mediante FV 199 Tabla 137 Parámetros de diseño Bombeo de agua mediante CSP CCP 200 Tabla 138 Parámetros de diseño Bombeo de agua mediante FV 201 Tabla 139 Parámetros de diseño Desalinización Multi-Efecto (MED) mediante CSP CCP 202 Tabla 140 Parámetros de diseño Desalinización por RO mediante FV 203 Tabla 141 Parámetros de diseño Generación de calor de proceso mediante CSP CCP 204 Pág17

18 Tabla 142 Parámetros de diseño Cogeneración de calor y electricidad mediante CSP CCP 206 Tabla 143 Parámetros de diseño Cogeneración de calor y electricidad mediante CSP CCP 207 Tabla 144. Respuesta de compañías contactadas 209 Tabla 145 Indicadores para la selección de proyectos Calor minería CSP CCP 210 Tabla 146 Indicadores para la selección de proyectos Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP 211 Tabla 147 Indicadores para la selección de proyectos Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP 212 Tabla 148 Indicadores para la selección de proyectos Desalinización RO PV 213 Tabla 149 Indicadores para la selección de proyectos Desalinización MED CSP CCP 214 Tabla 150 Indicadores para la selección de proyectos Generación de electricidad carbón hibr. CSP CCP 215 Tabla 151 Indicadores para la selección de proyectos Bombeo de Agua (PV) 216 Tabla 152 Implantación internacional de proyectos analizados 219 Pág18

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21 1 INTRODUCCIÓN 1.1 ANTECEDENTES El crecimiento alcanzado por Chile en los últimos años 2010 a 2012 (Crecimiento del PIB en términos reales igual al 5,3% y 5,9% respectivamente (1)) demuestra que los estragos causados como consecuencia de la crisis financiera y económica internacional, así como los efectos del terremoto y maremoto que asolaron el país el 27 de febrero de 2010 han sido, en gran parte, superados. El crecimiento del país se explica fundamentalmente por el alza en la demanda interna debido al incremento de la inversión en la minería del cobre, maquinaria y equipos, y por el incremento en la construcción y otras obras. Otro factor importante se enfoca al crecimiento del consumo privado liderado por el aumento en la demanda de bienes duraderos, especialmente automóviles y electrodomésticos de alta tecnología. No obstante lo anterior, la minería sigue siendo la industria más relevante de Chile (12% en 2012 ver Figura 1) y se ha consolidado como uno de los principales motores de crecimiento de su economía debido a la calidad y cantidad de los recursos de cobre existentes en el país y al marco legal favorable a la inversión de Chile. El territorio chileno produjo el 32 % del cobre mundial en los tres primeros trimestres de 2012 (2), lo que le situó como primer país productor del mundo. En Noviembre de 2012, el 63% de las exportaciones chilenas estuvieron asociadas al sector de la minería (3). 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 17.4% 17.7% 17.2% 17.2% 17.5% 12.8% 12.0% 14.9% 13.5% 11.8% 10.1% 10.9% 10.4% 10.6% 11.0% 11.2% 11.3% 10.8% 10.9% 10.7% 9.8% 9.1% 9.3% 9.5% 9.5% 7.9% 7.4% 7.4% 7.8% 7.9% 7.3% 7.4% 7.2% 7.4% 7.8% 4.9% 5.3% 4.9% 5.0% 5.3% 4.8% 4.3% 4.2% 4.1% 4.6% 4.1% 4.6% 4.4% 4.3% 4.3% Pesca Derechos de Importación Otras actividades mineras Electricidad, gas y agua Comunicaciones Agropecuario-silvícola Administración pública Transporte Servicios de vivienda Construcción Impuesto al valor agregado Comercio, restaurantes y hoteles Industria Manufacturera Servicios personales Minería del cobre Servicios financieros y empresariales Figura 1 Participación de cada sector en el producto interno bruto anual. Fuente: Elaboración propia a partir de datos de (2) 1 La energía, tanto la electricidad como los combustibles, es más cara en Chile que en sus principales competidores; se deben importar las fuentes primarias puesto que Chile no dispone de suficientes reservas. Por esta razón, encontrar una alternativa energética, sostenible con precios estables, es de vital importancia para el futuro de esta industria. Además, dicha fuente energética 1 Los datos del año 2012 sólo tienen en cuenta los tres primeros trimestres del año. Pág21

22 debe generar niveles de emisiones reducidos, para evitar sobre impuestos o aranceles que pueden aplicarse al cobre exportado. El suministro energético en Chile, está regido por la Ley General de Servicios Eléctricos desde el año 1982, fecha en la cual se estructuró el mercado eléctrico chileno en 3 segmentos: generación, transmisión y distribución de energía eléctrica. Este último está sometido a regulación de precios, dadas sus características de monopolio natural. Actualmente, las actividades son desarrolladas por empresas controladas en su totalidad por capitales privados, donde el Estado sólo asume funciones de regulación, fiscalización y planificación indicativa de inversiones en generación y transmisión. El sistema eléctrico Chileno está compuesto por cuatro sistemas eléctricos independientes entre sí: Sistema Interconectado Norte Grande (SING), Sistema Interconectado Central (SIC), Sistema de Aysén y Sistema de Magallanes. En estos cuatro sistemas eléctricos donde participan aproximadamente 70 empresas, de las cuales 28 son generadoras, 5 transmisoras y 37 son distribuidoras (4). En diciembre de 2012, la capacidad instalada en el país era igual a MW, de los cuales un 72% corresponden al Sistema Interconectado Central (SIC) y un 27% al Sistema Interconectado Norte Grande (SING) (4), y el 1% corresponde a los restantes sistemas (Sistema de Aysén y Sistema de Magallanes). El SING, es el sistema eléctrico que genera, transmite y distribuye energía a la zona, compuesta por las regiones de Arica y Parinacota, Tarapacá y Antofagasta, donde se concentran la mayoría de las inversiones mineras de Chile. La capacidad instalada es igual a MW (diciembre de 2012). El parque generador es eminentemente termoeléctrico, constituido en un 99% por centrales térmicas a carbón, fuel, Diésel y de ciclo combinado a gas natural. Aproximadamente, el 90% del consumo del SING está compuesto por grandes clientes, mineros e industriales, tipificados en la normativa legal como clientes libres o no sometidos a regulación de precios. El resto del consumo, está concentrado en las empresas de distribución que abastecen a clientes sometidos a regulación de precios. La generación en el año 2011 en el SING casi alcanzo 16 TWh/año (4). Los costes para el usuario final, dependen de acuerdos bilaterales pero se puede estimar un coste unitario del orden de USD 100/MWh, por tanto un coste total de 1,6 mil M USD. En el caso del sector de la minería, implica un coste del orden de 1,4 mil M USD. Si se compara con la contribución de la minería al PIB (2011) del orden de 26 mil M USD (2), aproximadamente, el 5% de los costes de la minería se asocian a la energía eléctrica. En el SING operan un total de 11 empresas de generación, de las cuales el mayor porcentaje está concentrado en 4: Aes Gener, Angamos, EC-L y Gas Atacama. Estas empresas de generación, que, junto a dos empresas de transmisión, conforman el Centro de Despacho Económico de Carga del SING (CDEC-SING) que es el responsable de gestionar el sistema eléctrico (5). Actualmente, en el, tanto para consumo humano como para su aplicación en la minería existe una demanda de bombeo y desalación de agua del orden de los 12 m 3 /s. Con las características particulares de la orografía chilena (grandes desniveles) lo que equivale a una demanda de potencia eléctrica equivalente del orden de las centenas de MW (6). El presente informe presenta la selección de tecnologías previa a la Definición de una cartera de Pág22

23 proyectos solares, Componente 3 de la consultoría técnica ATACAMATEC - Apoyo a proyectos solares a gran escala en el ; ATN/OC CH, financiada por el Banco Inter Americano de Desarrollo. 1.2 ALCANCE DEL INFORME A partir de los antecedentes e información recopilada por el consultor, se ha identificado y evaluado una cartera amplia de potenciales proyectos solares, factibles de implementar. Estos proyectos solares utilizan las siguientes tecnologías: solar fotovoltaica (FV), solar concentrada para generación de potencia (CSP) y solar térmica. Con estas tres tecnologías, se han identificado proyectos orientados a satisfacer las siguientes necesidades: - Generación de electricidad - Bombeo de agua - Desalinización - Generación de calor de proceso - Cogeneración o Calor de proceso y electricidad o Agua desalinizada y electricidad Se han realizado las siguientes actividades: - Recopilación de información - Análisis preliminar, tecnología, demanda y tipología proyectos - Modelado de plantas - Evaluación de impactos - Producto 3: Cartera de proyectos solares Pág23

24 2 RESUMEN EJECUTIVO 2.1 ANTECEDENTES La generación en el año 2011 en el SING casi alcanzo 16 TWh/año (4). Los costes para el usuario final, dependen de acuerdos bilaterales, pero se puede estimar un coste unitario del orden de USD 100/MWh, por lo que se tiene un coste total anual de 1,6 mil M USD. En el caso del sector de la minería, implica un coste del orden de 1,4 mil M USD. Si se compara con la contribución de la minería al PIB (2011) del orden de 26 mil M USD (2), aproximadamente, el 5% de los costes de la minería se asocian a la energía eléctrica. El mayor cliente (Minera Escondida) consumió en ,8 TWh, con una demanda de punta de más de 400 MW. Como se puede observar en la Figura 2 existen siete clientes cuya demanda punta es superior a 100 MW. 450 Demanda Máxima [MW] Consumo Anual [GWh] 3500 Demanda Máxima MW Consumo Anual GWh Minera Meridian SQM Minsal Michilla SQM El Loa Mantos Blancos Lomas Bayas Cerro Colorado El Tesoro XstrataCopper - Altonorte Gaby Zaldívar Minera Esperanza Spence El Abra Codelco - Radomiro Tomic Collahuasi Codelco - Chuquicamata Minera Escondida Figura 2 Principales Clientes del SING, a diciembre del Fuente: (CDEC-SING 2012) 0 En la Figura 3, se puede apreciar la previsión de aumento de demanda de energía eléctrica del SING, en donde se observa que se duplicará hacia el año Pág24

25 60 Demanda anual SING (TWh) Proyección CNE Proyección CDEC-SING Base Proyección CDEC-SING Alta Figura 3 Proyecciones de demanda de electricidad en el SING. Fuente CNE (4) Actualmente, tanto para consumo humano como para su aplicación en la minería existe una demanda de bombeo y desalación de agua en el orden de magnitud de un m 3 cada segundo. Con las características particulares de la orografía chilena (grandes desniveles) lo que equivale a una demanda de potencia eléctrica equivalente en el rango de las centenas de MW (6). La demanda total del recurso hídrico durante el año 2011 (7) (consumo medio) fue de 12,6 m3/s. De dicho consumo total, la producción de concentrados demanda el 71%, mientras que la operación de beneficio de minerales oxidados y mixtos por lixiviación para producir cátodos SX- EW sólo representa el 14% de las extracciones totales. El resto corresponde a aguas de mina, servicios varios y agua potable. El incremento de la demanda de agua para usos mineros y la sobreexplotación de los acuíferos hace necesario el uso de agua marina. Independientemente de que se desale o no, será preciso bombear caudales entre 0,5 m 3 /s y 1 m 3 /s (para una minera tipo) a alturas superiores a m.s.n.m. El uso de energía solar para bombeo es especialmente atractivo en alturas intermedias, dado que, habitualmente, existe un punto de conexión en la costa y en la mina. Para nuevos proyectos es necesario proyectar nuevas líneas de transmisión que puedan suministrar energía para los puntos intermedios de bombeo y almacenamiento. Los procesos mineros demandan calor tanto para secado de concentrado y fundición en el proceso de sulfuros y calentamiento de soluciones, electro-obtención y lavado de ánodos en el proceso de óxidos (8). Pág25

26 Demanda de calor (GWth/año) Codelco Escondida Spence Zaldívar El Abra El Tesoro Anglo American Norte Cerro Colorado Lomas Bayas Quebrada Blanca Anglo American Sur Michilla Collahuasi ENAMI Manto de la Luna Haldeman Franke Cia.Minera Amalia Sierra Miranda Otros Cia. Explotadora de Minas Tres Valles Punta del Cobre Andacollo Rayrock Santa Margarita Figura 4 Demanda de calor en empresas con producción de cátodos SX-EW Acumulado (GWth/año) La Comisión Nacional de Energía ha identificado un potencial de unos 100 MW para cogenerar (electricidad y calor) en el sector de la minería (70 MW en la zona norte). Está aprobada la Declaración de impacto ambiental de una planta de Cogeneración de Energía Eléctrica de 44 MW. (9), Sector Ujina, perteneciente a la cía. Minera Doña Inés de Collahuasi. Este tipo de proyectos se someten a Evaluación de Impacto Ambiental al SEIA por la aplicación del artículo 3º), letras b) y c) del Reglamento asociado, Líneas de transmisión eléctrica de alto voltaje y sus subestaciones y Centrales generadoras de energía mayores a 3 MW. En su mayoría, la empresa titular del proyecto da cumplimiento a sus normas mediante la presentación del proyecto al SEIA, bajo la forma de una Declaración de Impacto Ambiental DIA, conforme lo dispone el artículo 14 del citado Reglamento. Cabe señalar que más del 90% de los proyectos ingresados al SEIA son proyectos fotovoltaicos. Además, se ha terminado de evaluar recientemente, en formato de DIA con la aprobación ambiental favorable, el proyecto Pedro de Valdivia que es una planta CSP de 360 MW ubicada en la Comuna de María Elena, muy cerca de la subestación Crucero, Región de Antofagasta. Los aspectos sociales están remitidos a dos variables centrales. Por una parte que este tipo de proyectos se localice próximo a población protegida de acuerdo a la Ley Indígena y que aplica para las comunidades que han sido reconocidas de forma oficial por la autoridad competente en (este caso la Comisión Nacional de Desarrollo indígena CONADI), en tanto el artículo 11 de la Ley en su literal D lo consigna como una de las causales de que los proyectos deben ser presentados en formato de Estudio de Impacto Ambiental. Adicionalmente, si la población indígena se encuentra ubicada en el territorio llamado Área de Desarrollo Indígena (ADI) esta situación se puede complejizar pues aplica la doble condición de población protegida y Territorio Pág26

27 priorizado por el Estado. Cabe señalar que en la II región el ADI existente se ubica en la zona de la Cordillera de los Andes y se llama Alto El Loa, estando ubicado cercano a la ciudad de Calama, por lo que no se avizoran conflictos en tanto específicamente para el terreno de Bienes Nacionales que se ha dispuesto para el presente concurso se encuentra muy lejano de este sector. En segundo lugar existe la posibilidad de generar un clima de adhesión o un rechazo social hacia un proyecto, que en una situación de conflicto ambiental puede aplicar a cualquier tipo de proyectos. Esta posibilidad cobra importancia en aquellos proyectos en que la comunidad perciba que genera altos costos ambientales, siendo relevante la percepción que tenga la comunidad respecto del perfil ambiental del proyecto. 2.2 PROYECTOS ANALIZADOS A partir de los antecedentes e información recopilada por el consultor, se ha identificado y evaluado una cartera amplia de potenciales proyectos solares, factibles de implementar, que utilizan las siguientes tecnologías: solar fotovoltaica (FV), solar concentrada para generación de potencia (CSP) y solar térmica. Se han evaluado las siguientes tipologías de proyectos tipo, representativos. Finalidad Tecnología Descripción CSP CCP Planta tipo de 50 MW con 7,5 h de almacenamiento CSP SRC Planta tipo de 50 MW con 10 h de almacenamiento Generación electricidad FV Planta tipo de 25 MW fija de silicio monocristalino 2 Hibridación Central de carbón de 150 MW hibridada con CSP CCP CSP CCP Bombeo, caudal igual a 0,5 m3/s y altura de Bombeo de agua bombeo igual a la zona intermedia (1.000 m FV m) Desalinización CSP CCP FV Desalinización de 0,5 m3/s Calor para minería CSP CCP 3 Generación de 30 MWth Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP Generación 30 MWth y 8,5 MWe Cogeneración (electricidad y Generación de 0,5 m3/s de agua desalinizada y CSP CCP agua) electricidad Tabla 1 Tipología de proyectos analizados Y tres localizaciones: - Localización 1: Zona Costera - Localización 2: Zona Intermedia situada entre m m de altitud 2 Se ha analizado esta opción, si bien en una fase de estudio más detallada se consideraría también policristalino y capa delgada, así como seguimiento a uno y dos ejes para aumentar el factor de planta. 3 Si bien es posible realizar estas instalaciones sin concentración solar (típicamente colectores planos), se ha optado por la alternativa CCP para un primer análisis, en una fase de estudio más detallado se consideraría también generación de calor sin concentración. Pág27

28 - Localización 3: Zona Altiplánica situada a más de m de altitud Descripción Zona Costera Zona Intermedia Zona Altiplánica Altura m.s.n.m m.s.n.m > m.s.n.m Estimada Uso Principalmente Urbana y pequeñas mineras Principalmente Minera Principalmente Minera y urbana y pueblos autóctonos Aplicación Proyectos Solares Proceso Minero de Sulfuros Proceso Minero de Óxidos Desalación Solar Desalación Osmosis Reversa Bombeo PV Generación PV Agua de Mar Agua Desalada Bombeo Agua Desalada Generación CCP SRC. Generación Hibrida Calor de Procesos Bombeo PV Cogeneración Bombeo Uso en Flotación Electricidad Bombeo Calor de Procesos Electricidad Electricidad Electricidad Generación Electricidad CCP SRC. Generación Electricidad Hibrida Calor de Procesos Bombeo PV Cogeneración Bombeo Uso en Flotación Electricidad Bombeo Calor de Procesos Electricidad Tabla 2 Descripción de la necesidad energética y posibilidad de usar esta respecto al recurso solar disponible por zona. En base a reuniones establecidas con diversas compañías mineras y por la experiencia del consultor en los procesos y necesidades mineras, se excluyeron aquellos proyectos que no son viables o que no tienen sentido comercial: - Bombeo de agua a m, dado que el futuro de la gran minería se focaliza en el uso de agua de mar, salada o desalinizada, donde el bombeo se realizará desde el nivel del mar. Además, se considera que la extracción de pozos a niveles mayor a m está vigente, aunque limitada por las normativas ambientales actuales, - Calor para minería a nivel del mar, quedó descartado debido a que las compañías mineras se encuentran entre la cota de los a m.s.n.m y - Cogeneración para minería a nivel del mar, justificado por el punto anterior. Analizándose, por tanto, 30 tipologías posibles. De entre las opciones tecnológicas, se optó por la que presenta una opción tecnológica más sostenible y madura, aunque en el análisis se reseñaron aquellas otras que pudieran ser de interés en el caso de ser seleccionado el proyecto. Finalmente, se seleccionó el mejor resultado de cada tipología para la comparación entre los proyectos propuestos. La siguiente tabla presenta los posibles proyectos recopilados que han dado lugar a la definición de tipologías. Pág28

29 Finalidad Tecnología Localización Proyectos Estado Generación Nivel mar No existe Inviable - Nubosidad electricidad Bombeo de agua CSP CCP CSP SRC Intermedia 1. S/E Crucero 2. Planta Termosolar Pedro de Valdivia (Ibereólica) 3. Xstrata Lomas Bayas (fases nuevas) 1. Concurso 2. En desarrollo 3. En valoración Altiplano No existe A Estudiar (Vientos e Invierno Boliviano) Nivel mar No existe Inviable - Nubosidad Intermedia 1. El Crucero 2. Xstrata Lomas Bayas (fases nuevas) 1. Concurso 2. En valoración Altiplano No existe A Estudiar (Vientos e Invierno altiplánico) FV Nivel mar Ver Tabla 129 y Tabla 130 En Estudio (Generación Distribuida) Intermedia Ver Tabla 129 y Tabla 130 En proyecto Altiplano 1. SolarPack (1 MW) (Afta) 2. Juwi (1 MW) (Afta) 3. La Huayca (1,4 MW) (Iquique) 4. Solarpack (25 MW) (Iquique) 5. EC-L (2 MW) (Arica) 6. Xstrata Lomas Bayas (fases nuevas) Ver Tabla 129 y Tabla En operación 2. En construcción 3. En construcción 4. Adjudicado 5. Adjudicado 6. En valoración Hibridación Nivel mar E-CL (Mejillones) En desarrollo (piloto) CSP CCP Nivel mar No existe Minera Escondida Intermedia 1. Soquimich 2. Proyectos Rurales 3. Minera Escondida 4. Collahuasi 5. Soquimich 6. Xstrata Lomas Bayas (fases nuevas) FV Nivel mar 1. Soquimich 2. Minera Escondida 3. Aguas Antofagasta Intermedia 1. Soquimich 2. Proyectos Rurales 3. Minera Escondida 4. Collahuasi 5. Xstrata Lomas Bayas (fases nuevas) Inviable - Nubosidad En proyecto (usando energía convencional) 1. En valoración 2. En operación 3. En proyecto (usando energía convencional) 4. En valoración 5. En valoración 6. En valoración 1. En valoración 2. En proyecto (usando energía convencional) 3. En proyecto (usando energía convencional) 1. En valoración 2. En operación 3. En proyecto (usando energía convencional) 4. En valoración 5. En valoración Altiplano Codelco En operación (Bombeo Diésel agua en altiplano) Pág29

30 Finalidad Tecnología Localización Proyectos Estado Desalinización CSP CCP Nivel mar No existe Nubosidad Intermedia 1. Collahuasi 2. Xstrata Lomas Bayas (fases nuevas) 1. En valoración 2. En valoración Calor para minería Cogeneración (electricidad y calor) Cogeneración (electricidad y agua) Altiplano Collahuasi En valoración 1. En valoración FV Nivel mar 1. Xstrata Lomas Bayas(fases nuevas) 2. Collahuasi 3. Minera Escondida 4. Aguas Antofagasta Intermedia No existe A Estudiar Altiplano No existe Inviable CSP CCP4 Intermedia 1. Gaby (colector plano) 2. El Tesoro (CCP pequeño) 3. Xstrata Lomas Bayas (fases nuevas) 4. Codelco Norte 5. Radomiro Tomic 2. En proyecto RO (usando energía convencional) 3. En proyecto RO (usando energía convencional) 4. En proyecto RO (usando energía convencional) 1. Adjudicado 2. En operación 3. En valoración 4. En valoración 5. En valoración Altiplano Proyectos Pilotos A Estudiar CSP CCP Intermedia No existe A Estudiar Altiplano No existe A Estudiar CSP CCP Intermedia No existe A Estudiar Altiplano No existe A Estudiar Tabla 3 Clasificación de proyectos por tipologías 5 Empresa Proceso Necesidad Tecnología Proyecto El Tesoro Electroobtención - Agua desmineralizada CCP Operando - Calor de procesos Minera Chancado - Bombeo Agua Tradicional Operando Esperanza Gaby Electroobtención - Agua desmineralizada Panel Plano En construcción - Calor de Procesos Xstrata Lomas Bayas Electroobtención - Agua desmineralizada - Calor de Procesos - Energía Eléctrica No especificada por el momento En estudio Chancado - Bombeo - Energía Eléctrica PV CCP En estudio 4 Si bien es posible realizar este tipo de instalaciones sin concentración solar, se ha optado por la alternativa CCP para un primer análisis, en una fase de estudio más detallado se consideraría también generación de calor sin concentración. 5 Para este tabla, no se encuentran consideradas todas las compañías mineras de la zona norte, pero las mencionadas representan el estándar de necesidades energéticas de la minería del, las cuales se concentran en agua y energía. Pág30

31 Empresa Proceso Necesidad Tecnología Proyecto Minera Escondida Chancado - Agua desalada - Bombeo - Energía Osmosis Líneas de Transmisión En construcción Aguas Antofagasta Collahuasi EC-L SQM Agua Potable Electroobtención Generación Electricidad Calentamiento de soluciones - Agua desalada - Energía - Agua desmineralizada - Calor de Procesos - Energía Disminuir consumo combustible - Agua salada - Calor de proceso Osmosis reversa Líneas de Distribución FV Fresnel Líneas eléctricas Petróleo En construcción Adjudicada En estudio En estudio Tabla 4 Necesidades de empresas mineras y eléctricas que han analizado la posibilidad de utilizar energía solar. Fuente: Entrevistas 2.3 METODOLOGÍA Para seleccionar los proyectos más convenientes, se ha utilizado la metodología Quality Function Deployment (QFD) (10). Una de las etapas que considera esta metodología es definir prioridades (criterios de selección) mediante entrevistas con los clientes (voz del cliente). Seguidamente, se presentan los criterios de selección y en la Tabla 5 las ponderaciones para cada uno de ellos: - Seguridad energética 6 - Eficiencia económica - Efecto catalizador del estudio de viabilidad - Novedad - Efecto arrastre, posibilidad de replicar el proyecto, mercado potencial - Desarrollo de industria local - Amigable con el medio ambiente - Amigable con la sociedad - Contribución al desarrollo del I+D+i nacional Estas prioridades se correlacionan con indicadores que se han agrupado en los siguientes grupos: - Tecnológicos - Sociales - Riesgo - Recurso - Mercado - Económicos - Ambientales Adicionalmente, se ha analizado el recurso solar (ANEXO I: Recurso solar), la oferta actual existente y su proyección (ANEXO III: Oferta actual y potencial de la energía solar), la demanda y 6 Se entiende como seguridad energética la reducción del riesgo en el suministro y la variación del precio de la energía. Pág31

32 su proyección (ANEXO II: Demanda actual y proyección de los segmentos analizados ) y los aspectos sociales y ambientales asociados a los proyectos (ANEXO IV: Aspectos ambientales y ANEXO V: Aspectos sociales). Se modelaron también la producción e insumos necesarios, lo que se describe en el ANEXO VII: Somera descripción de los proyectos analizados; así mismo, se realizó una ficha correspondiente a los proyectos en desarrollo en el Norte de Chile (ANEXO IX: Recopilación de proyectos en desarrollo en el ). 2.4 PRIORIZACIÓN DE ALTERNATIVAS En la Figura 5, se puede apreciar el resultado final del análisis. Las tres alternativas que obtienen consistentemente la mejor puntuación y orden son las asociadas a la generación de electricidad utilizando CSP (Cilindro parabólico y torre central) y FV. Tras ellas, se puede apreciar que existe un amplio grupo con puntuaciones similares: calor para la minería, desalinización solar mediante calor, cogeneración (electricidad y agua), hibridación carbón-csp para la generación de electricidad, cogeneración (electricidad y calor), desalinización mediante FV y bombeo de agua mediante FV, mientras que el bombeo de agua mediante CSP se puede descartar 7. Este resultado concuerda con la necesidades actuales de las compañías mineras: energía eléctrica y calor de procesos. Todas las compañías mineras están interesadas en la producción de electricidad, necesaria para sus procesos. Además, aquéllas que producen cobre fino requieren calor para las etapas del proceso de producción (ver ANEXO III: Oferta actual para mayor detalle). Puesto que la generación de electricidad mediante tecnología CSP es objeto del Componente 1. Revisión de bases de licitación para una planta CSP de la presente asistencia técnica y que las plantas fotovoltaicas están siendo desarrolladas privadamente, se descartan las tres tipologías mejor puntuadas para el análisis posterior. Por ello, se realizó un análisis más detallado del grupo de proyectos con puntuación intermedia y se obtuvo la clasificación que se puede apreciar en Figura 6 y en la Tabla 20: 1. Calor minería 2. Cogeneración (electricidad y agua) mediante CSP CCP 3. Cogeneración (electricidad y calor) mediante CSP CCP 4. Desalinización RO mediante FV 5. Desalinización MED mediante CSP CCP 6. Hibridación carbón-csp CCP para la generación de electricidad 7. Bombeo de agua FV 7 En Reagrupamiento de proyectos, se verifica que es estadísticamente significativa la hipótesis anterior. Pág32

33 Figura 5 Comparación de orden y puntuación para las diferentes alternativas analizadas, valor medio y rango (máximo y mínimo) 1 Orden final obtenido (1-7) Calor minería CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP Desalinización RO PV Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Desalinización Bombeo de agua MED CSP CCP PV Normalizacion 1 Normalizacion 2 Normalizacion 3 Media Figura 6 Puntuación obtenida por las diferentes tipologías (grupo intermedio) para diferentes normalizaciones. Pág33

34 Normalización Rango Max Media Min Variación Calor minería CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP Desalinización RO PV Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Desalinización MED CSP CCP Bombeo de agua PV Tabla 20 Reordenación de los proyectos con los tres métodos de normalización con ponderación Resultado normalizado (0-1) Calor minería CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP Desalinización RO PV Figura 7 Puntuación para los proyectos con los tres métodos de normalización Las opciones cuya media en el orden es inferior o igual a tres son: 1. Calor para minería 2. Cogeneración (electricidad y agua) CSP 3. Desalinización RO FV Cogeneración Generación electricidad Desalinización MED CSP (electricidad y calor) CSP CCP carbón hibr. CSP CCP CCP Normalización 1 Normalización 2 Normalización 3 Media Bombeo de agua PV Sin embargo puede observarse una alta variación entre las diferentes formas de normalización: todos los proyectos salvo Bombeo PV se encuentran en alguna de las normalizaciones al menos entre los cuatro primeros. Hay que resaltar que aunque el bombeo mediante fotovoltaica haya obtenido bajas puntuaciones, sería el proyecto de más fácil implementación. El proyecto de hibridación de central de carbón con CSP CCP se encuentra en estudio por algunas compañías chilenas. Pág34

35 2.5 PROYECTOS PROPUESTOS Por todo lo anterior, se propone seleccionar entre la siguiente tipología de proyectos los estudios de pre-factibilidad que se realizarán en el Componente 4: Realización de estudios de prefactibilidad : - Calor para minería - Cogeneración de electricidad y agua o calor - Desalinización - Hibridación carbón-csp para la generación de electricidad - Bombeo mediante PV Para estas tipologías, se ha evaluado la posibilidad de 115 proyectos concretos según los siguientes criterios: - Interés del cliente final - Interés del desarrollador - Compatible con créditos concesionales - Bancabilidad del proyecto - Solvencia del cliente y el promotor Descritos en el ANEXO XII: Reuniones con empresas. Tras las que se ha comprobado que la hibridación carbón-csp para generación de electricidad no resulta una opción factible debido al reducido interés, a los plazos de desarrollo, a la complejidad tecnológica del proceso y la baja replicabilidad de éste. Es por ello que se ha descartado esta tipología de cara al desarrollo del Componente 4: Realización de estudios de pre-factibilidad : Se preseleccionan los siguientes proyectos: Tipología Proyectos posibles Comentarios - Codelco - Tipología de gran interés para varios Calor para minería - Radomiro Tomic proyectos adicionales. - SQM Cogeneración (electricidad y agua desalinizada) CSP CCP Desalinización Bombeo de agua PV - Proyecto genérico - XStrata Lomas Bayas - XStrata Lomas Bayas - Minera Esperanza - SQM Tabla 22 Estudios de pre-factibilidad propuestos - Se desarrollará un estudio preliminar para valorar el impacto de esta tecnología - Se analizarán dos alternativas a. Mediante RO alimentada por PV b. Mediante MED alimentado por CSP - Fácil implantación - Existen más proyectos que podrían ser aplicables. Pág35

36 3 PRIORIZACIÓN DE PROYECTOS 3.1 PROYECTOS ANALIZADOS Tras analizar los diferentes proyectos viables en el Sistema del Norte Grande (SING) de Chile, se formuló una cartera amplia de proyectos tipo que se pueden desarrollar en esta región del norte de Chile. A este fin, se seleccionaron once tipologías de proyectos (ver el ANEXO VII: Somera descripción de los proyectos analizados para mayor detalle): - Generación de electricidad con CSP, de las tecnologías: o Colector Cilindro-Parabólico (CCP) o Sistema de Receptor Central (SRC) - Generación de electricidad con FV - Generación de electricidad con central de carbón hibridada con CSP CCP - Bombeo de agua mediante CSP CCP - Bombeo de agua mediante FV - Desalinización por CSP CCP - Desalinización por FV - Calor de proceso para minería con CSP CCP - Cogeneración con CSP CCP o De calor y electricidad o De agua desalinizada y electricidad Y tres localizaciones: - Localización 1: Zona Costera - Localización 2: Zona Intermedia situada entre m m de altitud - Localización 3: Zona Altiplánica situada a más de m de altitud Se excluyeron aquellos proyectos que no son viables o que no tienen sentido comercial: Bombeo de agua a m, calor para minería a nivel del mar y cogeneración para minería a nivel del mar. Analizándose por tanto 30 posibles tipologías. De entre las opciones tecnológicas, se optó por la más madura, aunque en el análisis se reseñaron aquellas otras que pudieran ser de interés en el caso de ser seleccionado el proyecto. 3.2 RESUMEN DE LA METODOLOGÍA Y CRITERIOS DE SELECCIÓN DE LOS PROYECTOS Para seleccionar los proyectos más adecuados se utilizó la metodología Quality Function Deployment (QFD) (10). Se identificaron los criterios de priorización de los proyectos con los principales actores involucrados y el Ministerio de Energía y se ordenaron en función de su relevancia (Voz del cliente) (Ver el ANEXO VI: Descripción de la metodología de selección, criterios y método para más detalle). Pág36

37 Orden Ponderación Necesidad - Criterios 4 0,138 Seguridad energética 4 0,138 Eficiencia económica 4 0,138 Efecto catalizador del estudio de viabilidad 4 0,138 Novedad 4 0,138 Efecto arrastre, replicabilidad, mercado potencial 3 0,103 Desarrollo de industria local 3 0,103 Amigable con el medio ambiente 2 0,069 Amigable con la sociedad 1 0,034 Contribución al desarrollo del I+D+i nacional Tabla 5 Voz del cliente para Análisis QFD Ponderaciones de los criterios de selección Se analizaron cada uno de los proyectos evaluándolos, a través de sus aspectos de: - Tecnología: o Energía específica por terreno ocupado o Energía específica por consumo de agua o Tamaño de planta o No necesidad refuerzo infraestructuras o Factor de planta - Social: o Presta un servicio directo sociedad o Mano de obra local - Recurso: o Recurso solar acumulado anual - Riesgo: o Ausencia de riesgo percibido actores chilenos o Ausencia de riesgo percibido expertos o Plantas similares en mundo o Plantas similares en Chile o No se ha descartado el proyecto en el pasado o Simplicidad tecnología o Compatible con la normativa chilena - Mercado: o Mercado potencial en otros países o Posible uso de la tecnología en otros mercados o Mercado abierto de componentes o Existencia de potenciales desarrolladores del proyecto - Economía: o Mercado potencial o Inversión total o Producción relativa a la Inversión o Importe de componentes locales Pág37

38 o Importe de componentes locales relativo a la potencia o Energía específica por costes de O&M o Uso de combustible fósil o LCOE, LCOW & LCOH - Medio Ambiente: o Ausencia de riesgos ambientales o CO2 evitado o Proyecto en Sistema de Evaluación Ambiental (SEA) o Proyecto tiene Declaración de Impacto Ambiental (DIA) Se normalizaron las citadas características P, donde i representa el parámetro y j el proyecto mediante tres métodos: 1. Normalización max-min 1 : El valor menos el mínimo dividido por el máximo menos el mínimo de todos los proyectos. 2. Normalización normal 2 : El valor menos la media de todos los proyectos dividido por la desviación típica de todos los proyectos pare ese parámetro. 3. Normalización max 3 : El valor dividido por el máximo valor de todos los proyectos. 1 = ; 2 = ; 3 = Tras ello se correlacionó la Voz del cliente con las características de los proyectos a partir de juicio de expertos como muestran la Tabla 6, Tabla 7, Tabla 8, Tabla 9 y Tabla 10. Estas tablas presentan la correlación entre las características usadas para cuantificar cada proyecto y los criterios de selección. Dichas correlaciones se establecen en una escala de +3 a -3, indicando 3 una alta correlación positiva y -3 una alta correlación negativa, 0 implica que no existe relación. Las ponderaciones muestran la importancia relativa de cada factor. Pág38

39 Prestaciones Voz del cliente Energía específica por terreno ocupado (MWheeq/h a) Energía específica por consumo de agua (MWheeq./ m 3 agua) Tecnología Tamaño de planta (MW) No necesidad refuerzo infraestruc -turas Factor de planta Social Presta un servicio directo sociedad Mano de obra local Seguridad energética Eficiencia económica Efecto catalizador del estudio de viabilidad Novedad Efecto arrastre, replicabilidad, mercado potencial Desarrollo de industria local Amigable con el medio ambiente Amigable con la sociedad Contribución al desarrollo del I+D+i nacional Peso 0,25 0,56 0,24 0,31 0,44 0,21 0,53 Tabla 6 Correlación de Prestaciones y Voz del Cliente para Análisis QFD Aspectos de Tecnología y Social Prestaciones Voz del cliente Ausencia de riesgo percibido actores chilenos Ausencia de riesgo percibido expertos Plantas similares en mundo Riesgo Plantas similares en Chile No se ha descartado el proyecto en el pasado Simplicidad tecnología Compatible con la normativa chilena Seguridad energética Eficiencia económica Efecto catalizador del estudio de viabilidad Novedad Efecto arrastre, replicabilidad, mercado potencial Desarrollo de industria local Amigable con el medio ambiente Amigable con la sociedad Contribución al desarrollo del I+D+i nacional Peso 0,06 0,14 0,28 0,20 0,11 0,24 0,56 Tabla 7 Correlación de Prestaciones y Voz del Cliente para Análisis QFD Aspectos de Riesgo Pág39

40 Prestaciones Recurso Mercado Voz del cliente Recurso solar (acumulado de DNI o GHI anual) normalizado Mercado potencial en otros países Posible uso de la tecnología en otros mercados Mercado abierto de componen -tes Existencia de potenciales desarrolladores del proyecto Seguridad energética Eficiencia económica Efecto catalizador del estudio de viabilidad Novedad Efecto arrastre, replicabilidad, mercado potencial Desarrollo de industria local Amigable con el medio ambiente Amigable con la sociedad Contribución al desarrollo del I+D+i nacional Peso 0,32 0,43 0,59 0,15 0,52 Tabla 8 Correlación de Prestaciones y Voz del Cliente para Análisis QFD Aspectos de Recurso y Mercado Prestaciones Voz del cliente Mercado potencial Inversión total planta Producción relativa a la Inversión (MWheeq./ M USD Inversión) Importe componen -tes locales Economía Importe componentes locales relativo a la potencia Coste O&M (MWheeq / M USD O&M año) Uso de combustible fósil (% energía primaria) LCOE, LCOW & LCOH Seguridad energética Eficiencia económica Efecto catalizador del estudio de viabilidad Novedad Efecto arrastre, replicabilidad, mercado potencial Desarrollo de industria local Amigable con el medio ambiente Amigable con la sociedad Contribución al desarrollo del I+D+i nacional Peso 0,71-0,01 0,21 0,43 0,45 0,17-0,26-0,30 Tabla 9 Correlación de Prestaciones y Voz del Cliente para Análisis QFD Aspectos de Economía Pág40

41 Prestaciones Ambiental Voz del cliente Ausencia de Riesgos ambientales CO2 evitado (Tm/año/ Inversión) Proyecto en SEA Proyecto tiene DIA Seguridad energética Eficiencia económica Efecto catalizador del estudio de viabilidad Novedad Efecto arrastre, replicabilidad, mercado potencial Desarrollo de industria local Amigable con el medio ambiente Amigable con la sociedad Contribución al desarrollo del I+D+i nacional Peso 0,23 0,44 0,06 0,21 Tabla 10 Correlación de Prestaciones y Voz del Cliente para Análisis QFD Aspectos Ambientales Finalmente se ponderó el peso de cada parámetro normalizado con las correlaciones definidas en la Tabla 6, Tabla 7, Tabla 8, Tabla 9 y Tabla 10 (, ), para obtener el valor para cada proyecto de cada criterio k-ésimo de selección ( ) (Tabla 5) que a su vez se normalizó con el máximo valor para su agregación ponderada posterior. =, ; = ( ) Para agregarlos se utilizaron los pesos de ponderación definidos en la Tabla 5 ( ) que se obtiene dividiendo el orden por la suma de los órdenes para que la suma de los pesos esté normalizada a la unidad, así, la valoración de cada proyecto ( ) es igual a: = ; =1 Para verificar la robustez del modelo, se equiponderaron todas los criterios, es decir el mismo valor para todos los coeficientes de ponderación β y se observó que no variaba el orden de selección de los proyectos. Pág41

42 3.3 PROYECTOS PRIORIZADOS Se evaluaron siguiendo la metodología descrita en el ANEXO VI: Descripción de la metodología de selección, criterios y método y resumida en el epígrafe 3.2, los 30 proyectos preseleccionados. Para cada tipología de proyecto se seleccionó el que obtuvo una mayor puntuación en el análisis QFD y se comparó el resultado entre los proyectos para los diferentes métodos de normalización y de agregación (ponderada y sin ponderar). El resultado se puede apreciar en la Figura 8 Orden de puntuación de los proyectos analizados para los diferentes métodos de normalización, en la que el que tiene la máxima puntuación es la generación de electricidad mediante CSP. Orden final obtenido (1-11) Generación electricidad CSP CCP Generación electricidad CSP SRC Generación Calor minería electricidad PV CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP Desalinización RO PV Desalinización MED CSP CCP Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Normalizacion 1 Normalizacion 2 Normalizacion 3 Media Bombeo de agua PV Bombeo de agua CSP Figura 8 Orden de puntuación de los proyectos analizados para los diferentes métodos de normalización El mismo resultado se obtiene si se comparan los valores obtenidos por cada proyecto para los diferentes criterios de normalización. Para homogeneizarlos, se han dividido por el valor obtenido por el mejor proyecto en cada clase de agregación. Pág42

43 Resultado normalizado (0-1) Generación electricidad CSP CCP Generación electricidad CSP SRC Generación electricidad PV Calor minería CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP Figura 9 Puntuación final normalizada de los proyectos analizados para los diferentes métodos de normalización Como se aprecia en la Tabla 11, no existe una importante dispersión según el método de agregación en el orden final obtenido, no obstante. De forma consistente, las primeras opciones son: - Generación electricidad CSP CCP - Generación de electricidad CSP SRC - Generación de electricidad FV Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP Desalinización RO PV Desalinización MED CSP CCP Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Bombeo de agua PV Normalización 1 Normalización 2 Normalización 3 Media Bombeo de agua CSP Normalización Rango Max Media Min Error Generación electricidad CSP CCP Generación electricidad CSP SRC Generación electricidad PV Calor minería CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP Desalinización RO PV Desalinización MED CSP CCP Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Bombeo de agua PV Bombeo de agua CSP Tabla 11 Orden obtenido con los tres métodos de normalización con ponderación. Pág43

44 El calor para minería, la desalinización por CSP y ambas cogeneraciones siguen a estos con valores muy parejos como se puede apreciar en la tabla siguiente. Normalización Rango Min Media Max Error Generación electricidad CSP CCP Generación electricidad CSP SRC Generación electricidad PV Calor minería CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP Desalinización RO PV Desalinización MED CSP CCP Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Bombeo de agua PV Bombeo de agua CSP Tabla 12 Puntuación final normalizada de los proyectos analizados para los diferentes métodos de normalización En la Tabla 13 se puede apreciar cómo el efecto de la ponderación es despreciable, puesto que no varía sensiblemente el orden en los mejores proyectos para las diferentes estrategias de normalización si se ponderan los criterios o no. Normalización Generación electricidad CSP CCP Generación electricidad CSP SRC Generación electricidad PV Calor minería CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP Desalinización RO PV Desalinización MED CSP CCP Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Bombeo de agua PV Bombeo de agua CSP Tabla 13 Comparación de la variación del orden para las tres estrategias de normalización frente a ponderar o no Pág44

45 3.3.1 Valoración de los proyectos para los diferentes criterios. En la Figura 10, se muestran resultados obtenidos por cada proyecto para cada criterio en comparación con los otros proyectos. Contribución al desarrollo del I+D+i nacional Amigable con la sociedad Seguridad energética Eficiencia económica Efecto catalizador del estudio de viabilidad Amigable con el medio ambiente Novedad Desarrollo de industria local Generación electricidad CSP CCP Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Bombeo de agua CSP Desalinización RO PV Calor minería CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP Efecto arrastre, replicabilidad, mercado potencial Generación electricidad CSP SRC Generación electricidad PV Bombeo de agua PV Desalinización MED CSP CCP Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP -0.1 Generación electricidad CSP CCP Generación electricidad CSP SRC Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Generación electricidad PV Bombeo de agua CSP Contribución al desarrollo del I+D+i nacional Amigable con el medio ambiente Efecto arrastre, replicabilidad, mercado potencial Efecto catalizador del estudio de viabilidad Bombeo de agua PV Desalinización MED CSP CCP Amigable con la sociedad Desarrollo de industria local Novedad Eficiencia económica Figura 10 Comparación de los resultados de los proyectos para los diferentes criterios Desalinización Calor minería Cogeneración RO PV CSP CCP (electricidad y calor) CSP CCP Pág45

46 Las bajas puntuaciones indican aquellos aspectos que será necesario mejorar o cuidar especialmente si ese tipo de proyecto se desea desarrollar. La puntuación global se muestra en la siguiente figura para las tres técnicas de normalización. 1.0 Normalización max - min 0.8 Puntuación final Generación Generación electricidad CSPelectricidad CSP CCP SRC 0.50 Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP 0.73 Generación electricidad PV 0.23 Bombeo de agua CSP Bombeo de agua PV Desalinización Desalinización MED CSP CCP RO PV Calor minería CSP CCP Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP Puntuación final Generación Generación electricidad CSPelectricidad CSP CCP SRC Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP 0.51 Generación electricidad PV Normalización normal Bombeo de agua CSP Bombeo de agua PV Normalización max Desalinización Desalinización MED CSP CCP RO PV Calor minería CSP CCP Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP Resultado final Generación Generación electricidad CSPelectricidad CSP CCP SRC Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Generación electricidad PV Bombeo de agua CSP Bombeo de agua PV Desalinización Desalinización MED CSP CCP RO PV Figura 11 Resultados del análisis QFD para las tres técnicas de agregación Calor minería CSP CCP Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP En las siguientes figuras, se detallan los resultados agregados con la normalización max-min, agrupados según finalidades análogas y se comparan con los del proyecto que ha obtenido la máxima puntuación (sombreado). Los proyectos se han agrupado en: - Generación de electricidad Pág46

47 - Calor para la minería - Desalinización - Bombeo de agua Contribución al desarrollo del I+D+i nacional Amigable con la sociedad Seguridad energética Eficiencia económica Efecto catalizador del estudio de viabilidad Amigable con el medio ambiente Novedad Desarrollo de industria local Máximo Generación electricidad CSP SRC Generación electricidad PV Efecto arrastre, replicabilidad, mercado potencial Generación electricidad CSP CCP Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Figura 12 Resultados del análisis QFD según finalidad - Generación de electricidad Contribución al desarrollo del I+D+i nacional Amigable con la sociedad Seguridad energética Eficiencia económica Efecto catalizador del estudio de viabilidad Amigable con el medio ambiente Novedad Desarrollo de industria local Efecto arrastre, replicabilidad, mercado potencial Máximo Calor minería CSP CCP Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP Figura 13 Resultados del análisis QFD según finalidad - Calor para minería Pág47

48 Contribución al desarrollo del I+D+i nacional Amigable con la sociedad Seguridad energética Eficiencia económica Efecto catalizador del estudio de viabilidad Amigable con el medio ambiente Novedad Desarrollo de industria local Máximo Efecto arrastre, replicabilidad, mercado potencial Desalinización MED CSP CCP Figura 14 Resultados del análisis QFD según finalidad Desalinización Contribución al desarrollo del I+D+i nacional Amigable con la sociedad Seguridad energética Eficiencia económica Efecto catalizador del estudio de viabilidad Amigable con el medio ambiente Novedad Desarrollo de industria local Efecto arrastre, replicabilidad, mercado potencial Máximo Bombeo de agua CSP Bombeo de agua PV Figura 15 Resultados de los proyectos en cada criterio Bombeo de agua Pág48

49 4 DESCRIPCIÓN DE LOS PROYECTOS ANALIZADOS Los proyectos tipo analizados son: Finalidad Tecnología Descripción CSP CCP Planta tipo de 50 MW con 7,5 h de almacenamiento CSP SRC Planta tipo de 50 MW con 10 h de almacenamiento Generación electricidad FV Planta tipo de 25 MW fija de silicio monocristalino Hibridación Central de carbón de 150 MW hibridada con CSP CCP Bombeo de agua CSP CCP FV Bombeo de 0,5 m3/s a m Desalinización CSP CCP FV Desalinización de 0,5 m3/s Calor para minería CSP CCP Generación de 30 MWth Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP Generación 30 MWth y 8,5 MWe Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP Generación de 0,5 m3/s de agua y electricidad Tabla 14 Tipología de proyectos analizados En el presente apartado se presenta la evaluación de los diferentes criterios dados por el cliente. La valoración global de los resultados obtenidos se realiza en el Apartado 5.Conclusiones, aunque a continuación se adelantan los resultados. En la Figura 16, se puede apreciar el resultado del análisis, agregado para los diferentes grupos en los que se han agrupado las características definidas en 3.2 para los diferentes proyectos considerados. Pág49

50 Económica Ambiental Tecnología Social Riesgo Mercado Generación electricidad CSP CCP Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Bombeo de agua CSP Desalinización MED CSP CCP Calor minería CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP Figura 16 Características agregadas para cada proyecto Recurso Generación electricidad CSP SRC Generación electricidad PV Bombeo de agua PV Desalinización RO PV Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP 4.1 INDICADORES DE TECNOLOGÍA Y ASPECTOS SOCIALES Seguidamente, se presenta el resultado obtenido por cada proyecto en cada una de las características. Se describe en mayor detalle en el ANEXO VII: Somera descripción de los proyectos analizados. Proyecto tipo Generación de electricidad CSP CCP Generación de electricidad CSP SRC Localización Energía específica por terreno ocupado (MWhe eq./ha) Energía específica por consumo de agua (MWhe eq./m3 agua) Tecnología Tamaño de planta (MW) No necesidad refuerzo infraestructuras Factor de planta Social Presta un servicio directo sociedad Mano de obra local , , , , , Pág50

51 Proyecto tipo Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Generación electricidad PV Bombeo de agua CSP Bombeo de agua PV Desalinización solar calor Desalinización PV Calor minería Cogeneración (electricidad y calor) CSP Cogeneración (electricidad y agua) CSP Localización Energía específica por terreno ocupado (MWhe eq./ha) Energía específica por consumo de agua (MWhe eq./m3 agua) Tecnología Tamaño de planta (MW) No necesidad refuerzo infraestructuras Factor de planta Social Presta un servicio directo sociedad Mano de obra local , , , , , , , , , NA 8 NA NA NA NA NA NA , , NA NA NA NA NA NA NA , , , , , , NA NA NA NA NA NA NA ,7 10, ,2 10, NA NA NA NA NA NA NA , , , , , Tabla 15 Valoración de las características de los proyectos analizados, aspectos Tecnológicos y Sociales En cuanto al efecto sobre la sociedad, todos los proyectos generan impactos similares, no obstante los proyectos asociados a CSP crean un mayor número de puestos de trabajo. En las Figura 17 y Figura 18, se muestran gráficamente los resultados en aspectos de Tecnología para los proyectos tipo normalizados mediante max-min. En la Figura 18, se dan los resultados 8 NA quiere decir No Aplica. Se debe a la falta de sentido de algunos proyectos tipo en ciertas localizaciones. Pág51

52 ponderados siguiendo las prioridades presentadas como Voz del cliente, mientras que en la Figura 17 se muestran agregados sin ponderación. Como se puede observar, los mejores valores de Tecnología se obtienen para ambas cogeneraciones, la desalinización mediante CSP y FV y el calor de proceso para minería. Se observa también que los resultados varían ligeramente con la ponderación aumentando la calificación de la desalinización por FV. Puntuación sin ponderación Generación Generación electricidad CSP electricidad CSP CCP SRC Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Generación electricidad PV Factor de planta Tamaño de planta (MW) Energía específica por terreno ocupado (MWhe eq./ha) Bombeo de agua CSP Bombeo de agua PV Desalinización solar calor Desalinización PV Figura 17 Aspectos de Tecnología Normalización max-min sin ponderación Calor minería Cogeneración (electricidad y calor) CSP Cogeneración (electricidad y agua) CSP No necesidad refuerzo infraestruc-turas Energía específica por consumo de agua (MWhe eq./m3 agua) Puntuación con ponderación Generación Generación electricidad CSP electricidad CSP CCP SRC Factor de planta Tamaño de planta (MW) Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Generación electricidad PV Bombeo de agua CSP Energía específica por terreno ocupado (MWhe eq./ha) Bombeo de agua PV Desalinización solar calor Desalinización PV Figura 18 Aspectos de Tecnología Normalización max-min con ponderación Calor minería No necesidad refuerzo infraestruc-turas Cogeneración (electricidad y calor) CSP Cogeneración (electricidad y agua) CSP Energía específica por consumo de agua (MWhe eq./m3 agua) Pág52

53 4.2 INDICADORES DE RIESGO Se presentan a continuación las características de Riesgo de los proyectos analizados. Proyecto tipo Generación electricidad CSP CCP Generación electricidad CSP SRC Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Generación electricidad PV Bombeo de agua CSP Bombeo de agua PV Desalinización solar calor Desalinización PV Calor minería Cogeneración (electricidad y calor) CSP Cogeneración (electricidad y agua) CSP Localización Ausencia de riesgo percibido actores chilenos Ausencia de riesgo percibido expertos Plantas similares en mundo Riesgo Plantas similares en Chile No se ha descartado el proyecto en el pasado Simplicidad tecnología Compatible con la normativa chilena NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA Tabla 16 Valoración de las características de los proyectos analizados, aspectos de Riesgo Pág53

54 Como se aprecia, la energía fotovoltaica, calor de minería, CSP para generar electricidad y el bombeo de agua utilizando fotovoltaica son las que presentan un menor riesgo. El uso de fotovoltaica para sistemas de bombeo en altitudes medias, m.s.n.m, podría reducir la construcción de líneas de transmisión, para abastecer estos puntos medios de consumo, entre la costa y la compañía minera. 4.3 INDICADORES DE RECURSO Y MERCADO Se presentan a continuación las características de Recurso y Mercado de los proyectos. Proyecto tipo Generación electricidad CSP CCP Generación electricidad CSP SRC Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Generación electricidad PV Bombeo de agua CSP Bombeo de agua PV Desalinización solar calor Desalinización PV Calor minería Cogeneración (electricidad y calor) CSP Localización Recurso Recurso solar (acumulado de DNI o GHI anual) normalizado Mercado potencial en otros países Posible uso de la tecnología en otros mercados Mercado Mercado abierto de componentes Existencia de potenciales desarrolladores del proyecto 1 0, , , , , , , , , , , , , , NA NA NA NA NA 1 0, , NA NA NA NA NA 1 0, , , , , , NA NA NA NA NA 2 0, , NA NA NA NA NA 2 0, , Pág54

55 Proyecto tipo Cogeneración (electricidad y agua) CSP Localización Recurso Recurso solar (acumulado de DNI o GHI anual) normalizado Mercado potencial en otros países Posible uso de la tecnología en otros mercados Mercado Existencia de potenciales desarrolladores del proyecto 1 0, , , Tabla 17 Valoración de las características de los proyectos analizados, aspectos de Recurso y de Mercado En cuanto al recurso, como era de esperar éste mejora con la altura, pero debe considerarse la penalización que la altura introduce en los equipamientos mecánicos y electrónicos, que disminuyen la potencia generable. 4.4 INDICADORES ECONÓMICOS Se presentan seguidamente las características de Economía de los proyectos. Proyecto tipo Generación electricidad CSP CCP Generación electricidad CSP SRC Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Generación electricidad PV Bombeo de agua CSP Bombeo de agua PV Localización Mercado potencial Inversión total planta Mercado abierto de componentes Producción relativa a la Inversión (MWhe eq./ M USD Inversión) Económica Importe componentes locales Importe componentes locales relativo a la potencia Coste O&M (MWhe eq./m USD O&M año) Uso de combustible fósil (% energia primaria) LCOE, LCOW & LCOH , , , , , , , ,00 2, , , , , ,5 1, , ,5 1, , ,5 1, , , , , , , , , ,04 1, , ,01 1,3 3 NA NA NA NA NA NA NA NA , , , ,1 3 NA NA NA NA NA NA NA NA Pág55

56 Proyecto tipo Desalinización solar calor Desalinización PV Calor minería Cogeneración (electricidad y calor) CSP Cogeneración (electricidad y agua) CSP Localización Mercado potencial Inversión total planta Producción relativa a la Inversión (MWhe eq./ M USD Inversión) Económica Importe componentes locales Importe componentes locales relativo a la potencia Coste O&M (MWhe eq./m USD O&M año) Uso de combustible fósil (% energia primaria) LCOE, LCOW & LCOH , ,02 1, , ,01 1, , , , , , , , ,7 1 NA NA NA NA NA NA NA NA , ,01 0, , ,5 1 NA NA NA NA NA NA NA NA , , , , , , , , , ,2 Tabla 18 Valoración de las características de los proyectos analizados, aspectos Económicos 4.5 INDICADORES AMBIENTALES En último lugar se presentan los aspectos Ambientales. Además de la presencia en el SEA o si el proyecto tiene o no DIA, la mayor diferencia se encuentra en referencia al CO2 evitado. Proyecto tipo Generación electricidad CSP CCP Generación electricidad CSP SRC Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Generación electricidad PV Localización Ausencia de Riesgos ambientales CO2 evitado (Tm/año/ Inversión) Ambiental Proyecto en SEA Proyecto tiene DIA Pág56

57 Proyecto tipo Bombeo de agua CSP Bombeo de agua PV Desalinización solar calor Desalinización PV Calor minería Cogeneración (electricidad y calor) CSP Cogeneración (electricidad y agua) CSP Localización Ausencia de Riesgos ambientales CO2 evitado (Tm/año/ Inversión) Ambiental Proyecto en SEA Proyecto tiene DIA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA Tabla 19 Valoración de las características de los proyectos analizados, aspectos Ambientales Pág57

58 5 CONCLUSIONES 5.1 DEFINICIÓN DE UNA CARTERA DE PROYECTOS Proyectos y localizaciones evaluadas Se han evaluado las siguientes tipologías de proyectos tipo, representativos. Finalidad Tecnología Descripción CSP CCP Planta tipo de 50 MW con 7,5 h de almacenamiento Generación electricidad CSP SRC Planta tipo de 50 MW con 10 h de almacenamiento FV Planta tipo de 25 MW fija de silicio monocristalino 9 Hibridación Central de carbón de 150 MW hibridada con CSP CCP Bombeo de agua CSP CCP Bombeo, caudal igual a 0,5 m3/s y altura de bombeo FV igual a m Desalinización CSP CCP FV Desalinización de 0,5 m3/s Calor para minería CSP CCP 10 Generación de 30 MWth Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP Generación 30 MWth y 8,5 MWe Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP Generación de 0,5 m3/s de agua y electricidad Tabla 14 Tipología de proyectos analizados Y tres localizaciones: - Localización 1: Zona Costera - Localización 2: Zona Intermedia situada entre m m de altitud - Localización 3: Zona Altiplánica situada a más de m de altitud Se excluyeron aquellos proyectos que no son viables o que no tienen sentido comercial: Bombeo de agua a m, calor para minería a nivel del mar y cogeneración para minería a nivel del mar. Analizándose por tanto 30 posibles tipologías. De entre las opciones tecnológicas, se optó por la más madura, aunque en el análisis se reseñaron aquellas otras que pudieran ser de interés en el caso de ser seleccionado el proyecto. Finalmente, se seleccionó el mejor resultado de cada tipología para la comparación entre proyectos Metodología QFD y resultados Para la selección de tecnologías se ha utilizado la metodología Quality Function Deployment (QFD) en la que las prioridades (voz del cliente) (Tabla 5) son: - Seguridad energética - Eficiencia económica - Efecto catalizador del estudio de viabilidad 9 Se ha analizado esta opción, si bien en una fase de estudio más detallada se consideraría también poli-cristalino y capa delgada, así como seguimiento a uno y dos ejes para aumentar el factor de planta. 10 Si bien es posible realizar este tipo de instalaciones sin concentración solar, se ha optado por la alternativa CCP para un primer análisis, en una fase de estudio más detallado se consideraría también generación de calor sin concentración. Pág58

59 - Novedad - Efecto arrastre, replicabilidad, mercado potencial - Desarrollo de industria local - Amigable con el medio ambiente - Amigable con la sociedad - Contribución al desarrollo del I+D+i nacional Estas prioridades se cruzaron con indicadores agrupados en los siguientes grupos (ver el epígrafe 11.1 Descripción de criterios), que cubren aspectos: - Tecnológicos - Sociales - Riesgo - Recurso - Mercado - Económicos - Ambientales Como resultado, se ha obtenido la siguiente ordenación de proyectos para diferentes metodologías de normalización (Tabla 10, Figura 8 y Figura 5) Normalización Rango Max Media Min Error Generación electricidad CSP CCP Generación electricidad CSP SRC Generación electricidad PV Calor minería CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP Desalinización RO PV Desalinización MED CSP CCP Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Bombeo de agua PV Bombeo de agua CSP Tabla 11 Orden obtenido con los tres métodos de normalización con ponderación. Pág59

60 Orden final obtenido (1-11) Generación electricidad CSP CCP Generación electricidad CSP SRC Generación Calor minería electricidad PV CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP Figura 8 Orden de puntuación de los proyectos analizados para los diferentes métodos de normalización Como se puede apreciar, los proyectos de generación de electricidad mediante CSP, ya sea con la tecnología CCP o SRC, y mediante FV son los que obtienen una mejor puntuación global. Teniendo en cuenta que en Chile la generación de electricidad mediante fotovoltaica está implantada a nivel comercial, que para CSP existen proyectos en su fase preliminar y que el Bombeo de agua mediante CSP obtiene el menor ranking para las tres normalizaciones usadas, se ha realizado un nuevo análisis QFD eliminando estos 4 proyectos Segundo análisis QFD sobre proyectos específicos El nuevo análisis mencionado al final de la sección anterior se realiza para aumentar la resolución en la valoración de las tecnologías cuyas puntuaciones han resultado más igualadas. De esta forma, se elimina la dispersión asociada a los proyectos mejor puntuados y el peor puntuado, aumentándose las diferencias entre la puntuación de los analizados. Los proyectos estudiados en este segundo análisis son entonces: - Calor minería - Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP - Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP - Desalinización RO por FV - Desalinización MED por CSP CCP - Generación electricidad carbón hibridada con CSP CCP - Bombeo de agua FV Y en este nuevo análisis los resultados han sido (Tabla 20): Desalinización RO PV Desalinización MED CSP CCP Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Normalizacion 1 Normalizacion 2 Normalizacion 3 Media Bombeo de agua PV Bombeo de agua CSP Pág60

61 Normalización Rango Max Media Min Variación Calor minería CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP Desalinización RO PV Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Desalinización MED CSP CCP Bombeo de agua PV Tabla 20 Reordenación de los proyectos con los tres métodos de normalización con ponderación Proyectos Voz del cliente Calor minería Cogen. (electr. y agua) Cogen. (electr. y calor) Desaliniz. RO PV Hibr. con carbón Tabla 21 Trade-off de los proyectos con los criterios de la Voz del cliente Las opciones mejor clasificadas en este análisis de sensibilidad son: 1. Calor para minería 2. Cogeneración (electricidad y agua) CSP 3. Desalinización RO FV Desaliniz. MED CSP CCP Bombeo PV Seguridad energética Calor minería Eficiencia económica Calor minería Efecto catalizador Cogen. (electr. y agua) Novedad Cogen. (electr. y agua) Efecto arrastre, replicabilidad Calor minería CS Desarrollo de industria local Calor minería Amigable con el medio ambiente Desalinización PV Amigable con la sociedad Desalinización PV Contribución al I+D+i nacional Desalinización CSP Sin embargo puede observarse una alta variación entre las diferentes formas de normalización: todos los proyectos salvo Bombeo PV se encuentran en alguna de las normalizaciones al menos entre los cuatro primeros. El bombeo mediante fotovoltaica a pesar de haber obtenido bajas puntuaciones, sería el proyecto de más fácil implementación. El proyecto de hibridación de central de carbón con CSP CCP se encuentra en estudio por algunas compañías chilenas. Mejor Pág61

62 5.1.4 Estudios de pre-factibilidad propuestos Por todo lo anterior, se propone seleccionar entre la siguiente tipología de proyectos los estudios de pre-factibilidad que se realizarán en el Componente 4: Realización de estudios de prefactibilidad : - Calor para minería - Cogeneración de electricidad y agua o calor - Desalinización - Hibridación carbón-csp para la generación de electricidad - Bombeo mediante PV Para estas tipologías, se ha evaluado la posibilidad de 115 proyectos concretos según los siguientes criterios: - Interés del cliente final - Interés del desarrollador - Compatible con créditos concesionales - Bancabilidad del proyecto - Solvencia del cliente y el promotor Según se puede comprobar en el ANEXO XII: Reuniones con empresas. Tras las reuniones con empresas, se ha comprobado que la hibridación carbón-csp para generación de electricidad no resulta una opción factible debido al reducido interés, a los plazos de desarrollo y a la complejidad tecnológica del proceso. Es por ello que se ha descartado esta tipología de cara al desarrollo del Componente 4: Realización de estudios de pre-factibilidad : Entre ellos se seleccionan los siguientes proyectos: Tipología Proyectos posibles Comentarios - Codelco - Tipología de gran interés para varios Calor para minería - Radomiro Tomic proyectos adicionales. - SQM Cogeneración (electricidad y agua) CSP-CCP Desalinización Bombeo de agua PV - Proyecto genérico - XStrata Lomas Bayas - XStrata Lomas Bayas - Minera Esperanza - SQM Tabla 22 Estudios de pre-factibilidad propuestos - Se desarrollará un estudio preliminar para valorar el impacto de esta tecnología - Se analizarán dos alternativas a. Mediante RO alimentada por PV b. Mediante MED alimentado por CSP - Fácil implantación - Existen más proyectos que podrían ser aplicables. Pág62

63 5.2 POTENCIAL DE LA ENERGÍA SOLAR El potencial de la energía solar en los segmentos analizados en el informe se detalla en el ANEXO III: Oferta actual y potencial de la energía solar. Se incluyen a continuación las conclusiones del análisis realizado a este respecto En la generación de calor de proceso La industria minera tiene unas grandes necesidades de aporte calor a baja-media temperatura lo que se encuentra en el rango de aplicación de diferentes tecnologías solares. Necesidades de calor Proceso Tipología de calor Tecnologías solares Secado de concentrado Sulfuros Media temperatura Tubos de vacío, CPC, Colectores planos, Fresnel, CCP Calentamiento de soluciones Sulfuros Baja temperatura Tubo de vacío, CPC, Colectores planos, Fresnel, CCP, Placa plana Calentamiento de soluciones Óxidos Baja temperatura Tubo de vacío, CPC, Colectores planos, Fresnel, CCP, Placa plana Lavado de ánodos Óxidos Baja temperatura Colectores planos, Fresnel, CPC, CCP Tabla 53 Potenciales aplicaciones solares en la generación de calor de proceso En este caso pueden presentarse como ejemplos de potencial aplicación solar los proyectos que se encuentran en curso en el (ambos en la minería del cobre): - Colectores Cilindro Parabólicos para para Minera El Tesoro - Colectores planos para Minera Gaby (Codelco) En el caso de El Tesoro, la energía térmica producida por la planta solar proveerá parte de la energía requerida para el calentado de electrolito rico y despegado de cátodos en el proceso SX- EW. En el caso de la Minera Gaby, se empleará para calentamiento de soluciones cubriendo alrededor de un 80% de las necesidades de calor de la planta de electro obtención. Se concluye que la energía solar (aplicaciones termosolares) es capaz de proveer el calor requerido por los procesos mineros en sus rangos de potencia máxima y temperatura. Su capacidad de penetración dependerá de su competencia económica con los precios de los combustibles fósiles (típicamente diésel y gas natural) y del efecto arrastre de estos dos proyectos Para la minería del cobre Para dar una referencia del potencial en este segmento, se ha estudiado el proceso de óxidos (hidrometalurgia) y sulfuros (producción de concentrado) en la minería del cobre. Tomando en cuenta las proyecciones de producción de cobre fino proveniente de este proceso (11) y el consumo de calor por TMF (ver 7.3), se ha realizado una proyección de los requerimientos de calor de este proceso hasta Con este análisis, es factible visualizar la cantidad de energía producida por un combustible fósil (Diésel en este caso), que sería posible de reemplazar por medio de la generación de calor a través de energía solar. Pág63

64 La proyección para el proceso de óxidos presentada en la Tabla 54, se incluye también a continuación. Año Producción total nacional (ktmf) Por proceso de hidrometalurgia (ktmf) Proyección coeficiente unitario (MJ/TMF) Proyección necesidades de calor (GWth) Tabla 54 Proyección de las necesidades de calor en el proceso de óxidos hasta el año 2020 La sustitución del uso de combustibles fósiles (se ha supuesto Diésel) por plantas solares térmicas en la provisión de estas necesidades de calor a partir del año 2013, supondría (en valores medios): - un ahorro de combustible de 163 k Ton/ año, - unas emisiones evitadas de 519 k Ton CO2/ año, y - una potencia instalada de 300 MWt. Por otra parte se tiene la proyección del proceso de sulfuro, que se presenta en la Tabla 55, y que también se incluye en este apartado Año Producción total nacional (ktmf) Por proceso de concentrado (ktmf) Proyección coeficiente unitario (MJ/TMF) Proyección necesidades de calor (GWth) Tabla 55 Proyección de las necesidades de calor en el proceso de sulfuros hasta el año 2020 para aplicación de secado Pág64

65 La sustitución del uso de combustibles fósiles (se ha supuesto Diésel) por plantas solares térmicas en la provisión de estas necesidades de calor a partir del año 2013, supondría (en valores medios): - un ahorro de combustible de 28 k Ton/ año, - unas emisiones evitadas de 90 k Ton CO2/ año, y - una potencia instalada de 55 MWt En la minería no metálica Los resultados presentados en el ANEXO III: Oferta actual y potencial de la energía solar (ver Minería no metálica), muestran que el consumo de calor de origen fósil aumentaría para 2018 en GWth/año. Conociendo tecnología probada y experiencia de plantas en operación se tiene que éste aumento en la demanda podría cubrirse por energía termosolar. Eliminando el proceso de fundición por su imposibilidad tecnológica se ha obtenido un potencial para la energía termosolar de aproximadamente 100 MWt, para aplicaciones de calentamiento de soluciones y secado En la hibridación de plantas termoeléctricas A pesar de ser las plantas termoeléctricas la base de la generación eléctrica en el, la hibridación no es aplicable en todos los casos ya sea por razones geográficas o tecnológicas. Considerando el parque proyectado al año 2021 y eliminando las opciones inviables se ha obtenido un conjunto reducido de centrales que se recogen en la Tabla 41. Propietario Central Unidad Potencia Neta [MW] Puesta en Servicio Tipo de Combustible EC-L Termoeléctrica Mejillones CTM1 154, Carbón EC-L Termoeléctrica Mejillones CTM2 164, Carbón ANDINA Central Térmica Andina CTA 152, Carbón HORNITOS Central Térmica Hornitos CTH 153, Carbón ANGAMOS Angamos ANGAMOS I Carbón ANGAMOS Angamos ANGAMOS II Carbón PLAN OBRAS - MEJILLONES I 200 may-17 Carbón PLAN OBRAS - MEJILLONES II 200 ago-18 Carbón PLAN OBRAS - MEJILLONES III 200 jul-19 Carbón PLAN OBRAS - MEJILLONES IV 200 jul-21 Carbón EC-L Termoeléctrica Mejillones CTM3 GNL 243, Gas Natural GAS ATACAMA Atacama CC1 GNL 325, Gas Natural GAS ATACAMA Atacama CC2 GNL 325, Gas Natural Pág65

66 Tabla 52 Identificación de potenciales plantas termoeléctricas para hibridación solar. Fuente: Plan de obras centrales para el SING Se tiene entonces que el potencial de hibridación carbón-csp es del orden de 300 MW y en CC GNL-CSP de 134 MW. Ha de tenerse un cuenta en todo caso que la integración solar-fósil puede resultar costosa y en algunos casos inviable en centrales en operación, siendo preferente su implementación en proyectos nuevos. En este caso, la capacidad explotable de nuevas centrales a carbón es igual a 800 MW, la expectativa de Carbón-CSP sería igual a 120 MW En la desalinización Conocidas las necesidades crecientes de agua desalinizada en el que tienen como consecuencia un gran número de proyectos en estudio y/o en construcción de plantas desalinizadoras (ver Tabla 50). Se considera el potencial de la energía solar en este segmento como la sustitución de las energías convencionales por las energías solares (o la combinación de ambas) en la provisión de algunos de los citados proyectos en estado de estudio o pre-factibilidad. Región Operador Operación Nombre Planta Estado I Doña Inés de Planta Desalinizadora Collahuasi Collahuasi Collahuasi Pre-Factibilidad II Codelco Radomiro Tomic - En Estudio III Planta Desalinizadora Factibilidad en SCM Santo Domingo Proyecto Santo Domingo Santo Domingo desarrollo II Xstrata Lomas Bayas III - Pre-Factibilidad II Antofagasta Minerals Centinela - Pre-Factibilidad I Quebrada Blanca Factibilidad en Teck - Fase II desarrollo Tabla 56 Potenciales plantas desalinizadoras existentes y futuras Pág66

67 6 ANEXO I: RECURSO SOLAR 6.1 INTRODUCCIÓN En el, el potencial de la radiación solar es uno de los más altos a nivel mundial. Especialmente las zonas desérticas de las Regiones de Arica y Parinacota, Tarapacá, Antofagasta y Atacama, ubicadas entre la zona interior de la costa y la cordillera a una altura típica entre m.s.n.m. se caracterizan por cielos despejados durante casi todo el año y poca nubosidad y por lo tanto, presentan condiciones muy favorables para aplicaciones de energía solar de gran escala. Figura 19 Mapas de radiación del Norte de Chile (GHI y DNI respectivamente, en W/m2). Fuente: 3Tier Una adecuada estimación del recurso es necesaria para que los resultados de las simulaciones de producción sean confiables. Sin embargo, al tratarse esta fase de la Asistencia Técnica de un análisis comparativo de los diferentes proyectos, éste se puede considerar neutro a la fuente de los datos meteorológicos siempre que ésta se ajuste a la realidad del Norte de Chile. Será a tenor del Componente 4, Realización de tres estudios de pre-factibilidad, cuando una estimación más fina del recurso en relación con cada proyecto y localización será necesaria. 6.2 DATOS DISPONIBLES Mediciones sobre el terreno: Campaña del Ministerio de Energía La Sociedad Alemana para la Cooperación Internacional (GIZ) en conjunto con el Ministerio de Energía instaló a partir del año 2008 un total de 9 estaciones de medición de la radiación solar. Los datos medidos y procesados están disponibles en: - Energías renovables - Campaña de Medición Solar. Pág67

68 Un listado de las diferentes estaciones de medida, el período de medición y su situación geográfica pueden observarse en las siguientes tabla y figura. Estación Región Extensión de las mediciones Pozo Almonte Tarapacá 4 años San Pedro de Atacama Antofagasta 3 años Crucero Antofagasta 3 años Pampa Camarones Arica y Parinacota 3 años Inca de Oro Atacama 3 años Puerto Angamos Antofagasta 3 años Salar Antofagasta 3 años Salvador Atacama 3 años Cerro Armazones Antofagasta 2 años Tabla 23 Listado de las estaciones de medición instaladas por el Ministerio de Energía Figura 20 Distribución geográfica de las estaciones de medición Cada estación mide y registra los siguientes parámetros: - Radiación solar global con sistema de seguimiento - Radiación solar difusa con sistema de seguimiento - Radiación solar global en superficie horizontal - Radiación solar directa en canal de cálculo (diferencia global difusa) - Temperatura ambiental - Velocidad del viento - Humedad relativa Pág68

69 A partir de los datos medidos, se calcula después la radiación directa normal (DNI). Este procesamiento lo realiza ISE en Freiburg-Alemania Datos satelitales: NASA La estimación de radiación por satélite es una práctica extendida que usan diferentes entes públicos y privados. En este caso se hace referencia a un programa de la NASA (la agencia espacial de EE.UU) que, dentro del programa Surface meteorology and solar energy data, pone a libre disposición en internet (bajo registro en eosweb.larc.nasa.gov) una amplia selección de parámetros meteorológicos. Entre ellos se pueden extraer datos de radiación de cualquier lugar del mundo en un rectángulo con una resolución de 1º de latitud y 1º de longitud geográfica. La resolución temporal de los mismos es mensual y el período de medición se extiende durante más de 15 años. Cabe destacar que la comparación de datos medidos sobre el terreno con datos satelitales muestra en general diferencias. Puede considerarse una regla general que la radiación es subestimada cuando se obtiene de datos satelitales en comparación con lo que se mide sobre el terreno. Se puede observar esto en la figura siguiente. kwh/m 2 día ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dic Pozo 2009 Pozo 2010 Pozo 2011 Datos satelitales Figura 21 Datos medidos y datos satelitales de la radiación global diaria horizontal. Estación de Pozo Almonte Datos obtenidos de software específico: Meteonorm Por último se considera una fuente de datos de radiación alternativa que es la utilización de software específico de estimación de parámetros meteorológicos. Concretamente se considera Meteonorm. Meteonorm es un programa informático que contiene una base de datos que comprende una gran variedad de parámetros meteorológicos. La estimación de radiación está basada en mediciones sobre el terreno a lo largo de 20 años y datos satelitales. Sus resultados han sido sometidos a Pág69

70 numerosos estudios, resultando un error en la interpolación de la radiación mensual del 9 %. Esta base de datos está disponible al adquirir la licencia del software y la resolución temporal de los datos entregados es horaria Otros datos Explorador solar El Departamento de Geofísica de la Universidad de Chile en conjunto con el Ministerio de Energía y la GIZ ha desarrollado un Explorador Solar que genera, a través de modelos atmosféricos y datos satelitales una base de datos sobre la radiación solar en superficie horizontal con una resolución espacial de 1 km. Para el lugar seleccionado en pantalla se presenta datos promedios de la radiación global diaria y datos de radiación solar. En una futura etapa y ampliación del Explorador está planificado también determinar los datos de DNI. El Explorador Solar está disponible en: - Energías renovables Estudios previos En el marco del proyecto GEF-CNE-PNUD CHI/00/G32 se publicó un libro sobre datos medidos de la radiación solar y cálculos de una gran cantidad de lugares a lo largo del país. Los datos medidos se originaron en el Laboratorio de Energía y Evaluación Solar de la Universidad Técnica Federico Santa María en los años y fueron publicados en un texto anterior en al año 1995 Energía Solar, Aplicaciones e Ingeniería, de Ediciones Universitarias de Valparaíso, 3ª Edición en Estos datos medidos presentan un primer catastro de datos sobre la radiación solar en el país con un esfuerzo enorme de trabajos en terreno y en laboratorio. Las estaciones de mediciones en esta época utilizaron actinógrafos como sensores de radiación. Los datos están disponibles en: Irradiancia solar en territorios de la República de Chile NE / PNUD / UTFSM, 2008 ISBN: Comparación de datos de las diversas fuentes Disponer de las mediciones realizadas por el Ministerio de Energía permite comprobar la confiabilidad de las diferentes fuentes de datos de radiación. Para ello se han obtenido las medias mensuales de GHI para la localización de la estación de Pozo Almonte mediante Meteonorm y NASA y se han comparado con las mediciones para el año 2010 para la citada estación. Pág70

71 400 Irradiancia media (W/m2) Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Rango Media Meteonorm NASA Estación Figura 22 Comparación de los datos de radiación Estación de Pozo Almonte Como se puede ver en la figura, los datos de la estación tienden a sobreestimar el recurso, mientras que los provenientes de Meteonorm y NASA lo subestiman, fenómeno esperable como se ha comentado previamente. 6.3 DESARROLLO DE AÑOS MODELO Introducción Como se ha comentado previamente, el objetivo de la estimación del recurso es ser dato de entrada para las simulaciones de producción cuyos resultados han sido usados en el análisis QFD y en la evaluación de los proyectos solares. Sin embargo, al ser el objetivo de las simulaciones de producción la obtención de resultados esperables tipo, las mediciones reales no son un input adecuado para estos cálculos. Es necesario disponer de unos datos que se correspondan con lo que se conoce como años modelo: años considerados como tipo o esperables en el largo plazo. Para ello se ha de acudir a una base de datos meteorológica cuya medición se extienda a lo largo de al menos 10 años y que realice correcciones estadísticas sobre los datos para generar estos años modelo. Por este motivo la fuente de datos utilizada ha sido Meteonorm, ya que es la única fuente disponible que es capaz de generar años modelo. Además, ésta es la única fuente que genera datos con una resolución horaria, lo que es el óptimo para ser empleado como dato de entrada de las simulaciones de producción. Pág71

72 Respecto a la calidad de las estimaciones, podemos observar en la Figura 22 que la forma de la curva correspondiente a la variación interanual es muy parecida entre ambas fuentes, lo que para un análisis comparativo como el que se realiza en este componente es suficiente y avalaría Meteonorm como fuente de datos de radiación Datos obtenidos Se han elegido 3 localizaciones, situadas en la zona central de Norte de Chile, cuyos datos de radiación se han obtenido por medio de Meteonorm para ser utilizados en las simulaciones de producción. Dichas localizaciones representan: - Localización 1: Zona Costera - Localización 2: Zona Intermedia, situada entre m m de altitud - Localización 3: Zona Altiplánica, situada a más de m de altitud Figura 23 Situación de las localizaciones elegidas. Fuente: Google earth Localización 1: Zona Costera Esta localización sería adecuada para instalaciones de bombeo, desalinización y cogeneración para desalinización. Acumulado GHI Acumulado DNI Máximo GHI Máximo DNI Horas de sol (kwh/m2año) (kwh/m2 año) (W/m2) (W/m2) al año Tabla 24 Parámetros característicos de la Localización 1 Pág72

73 Se incluyen los perfiles típicos de radiación directa normal y global horizontal para esta localización. En ellos se puede observar las diferencias asociadas al cambio estacional. Esto se traduce generalmente en un recurso más variable y de menor intensidad en los meses de invierno frente a la radiación en verano, que se observa de gran calidad por el buen recurso en esta zona del planeta Radiación directa normal (DNI, W/m2) Día de verano Día de invierno Hora del día Figura 24 Perfiles típicos de DNI en la Localización Radiación global horizontall (GHI, W/m2) Hora del día Figura 25 Perfiles típicos de GHI en la Localización 1 Día de verano Día de invierno Localización 2: Zona Intermedia (entre m m) Esta localización sería adecuada para una etapa intermedia en el proceso de bombeo de agua de mar hasta las instalaciones mineras a gran altura o la etapa final en una minera a mediana altura. Pág73

74 Acumulado GHI Acumulado DNI Máximo GHI Máximo DNI Horas de sol (kwh/m2año) (kwh/m2 año) (W/m2) (W/m2) al año Tabla 25 Parámetros característicos de la Localización 2 Se incluyen también en este caso los perfiles típicos de radiación directa normal y global horizontal para esta localización Radiación directa normal (DNI, W/m2) Día de verano Día de invierno Hora del día Figura 26 Perfiles típicos de DNI en la Localización Radiación global horizontall (GHI, W/m2) Hora del día Figura 27 Perfiles típicos de GHI en la Localización 2 Día de verano Día de invierno Pág74

75 Localización 3: Zona Altiplánica (a más de m) Esta localización podría estar cerca de una instalación minera, siendo adecuada para instalaciones de calor de proceso y cogeneración para calor de proceso. Acumulado GHI Acumulado DNI Máximo GHI Máximo DNI Horas de sol (kwh/m2año) (kwh/m2 año) (W/m2) (W/m2) al año Tabla 26 Parámetros característicos de la Localización 3 Se incluyen de nuevo los perfiles típicos de radiación para esta localización Radiación directa normal (DNI, W/m2) Hora del día Figura 28 Perfiles típicos de DNI en la Localización 3 Día de verano Día de invierno 1200 Radiación global horizontall (GHI, W/m2) Hora del día Figura 29 Perfiles típicos de GHI en la Localización 3 Día de verano Día de invierno Pág75

76 6.4 RECOPILACIÓN DE DATOS LOCALES Como se ha comentado previamente, en el, el potencial de la radiación solar es uno de los más altos a nivel mundial. Especialmente en las zonas desérticas de las Regiones de Arica y Parinacota, Tarapacá, Antofagasta y Atacama, ubicadas entre la zona interior de la costa y la cordillera a una altura típica entre m.s.n.m. El valor promedio de la radiación global diaria horizontal en esta zona es de aproximadamente: Gd = 7 kwh/m 2 día ó kwh/m 2 año 11 Los valores máximos de la radiación global varían normalmente entre W/m 2 en el verano y 780 W/m 2 en los meses del invierno, como muestra la figura siguiente. La radiación global diaria en superficie horizontal varía típicamente entre 8,5 kwh/m 2 día en el verano y 5 kwh/m 2 día en el invierno :00 6:00 7:00 8:00 9:00 Watt/m 2 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20: Figura 30 Perfiles típicos de GHI en verano e invierno. Estación de Pozo Almonte La franja costera (una zona entre la costa y aprox. 50 km hacía al interior) se caracteriza por la presencia de neblinas especialmente en la mañana durante los meses del invierno, es decir, más radiación difusa en las horas de la mañana y cielos despejados en las horas de la tarde, ver ejemplo de la figura. 11 Cabe mencionar que los valore de radiación directa alcanzan, y en algunos casos, superan los 3000 kwh/m 2 - año Pág76

77 :00 7:00 8:00 9:00 W/m 2 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 Figura 31 Perfil típico de GHI, zona costera en el invierno. Estación de Pampa Camarones La zona desértica destaca por la falta de lluvias, casi todo el año; durante los meses de diciembre hasta marzo se registran lluvias en la zona altiplánica (invierno altiplánico) con intensidades que pueden variar significativamente de un año al otro. Durante inviernos altiplánicos fuertes se registra también más días nublados en la zona desértica incluyendo también posibles lluvias. La figura siguiente muestra un ejemplo de un perfil diario de la radiación global durante esta época :00 7:00 8:00 9:00 W/m 2 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 Figura 32 Perfil típico de GHI, zona altiplánica en invierno. Estación de Pozo Almonte Destaca también la poca variación de datos entre diferentes años. La tabla y figura siguientes muestran datos de la radiación global horizontal, medidos en la estación de medición en Pozo Almonte, durante los años Los valores de la radiación global anual son casi iguales; la radiación global horizontal en los mismos meses de los años medidos varia típicamente entre 2-5%; se observa una diferencia máxima de la radiación global en el mes de octubre con un valor de un 8%. Pág77

78 Radiación global horizontal en kwh/m 2 día Pozo Almonte Mes ene 8,37 8,31 8,15 8,22 feb 7,60 7,40 7,35 7,27 mar 7,16 7,25 7,62 7,28 abr 6,26 5,94 6,42 6,09 may 5,31 5,11 5,38 5,60 jun 5,07 4,96 4,88 jul 5,13 5,20 4,89 ago 6,15 6,16 6,05 6,14 sep 7,14 6,94 6,99 7,32 oct 8,11 8,16 7,59 8,29 nov 8,41 8,31 8,52 8,69 dic 8,26 8,12 8,52 7,98 Promedio, kwh/m 2 día 6,88 6,82 6,93 Valor anual, kwh/m 2 año Tabla 27 Radiación global horizontal, Pozo Almonte, años kwh/m 2 día ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dic Figura 33 Radiación global horizontal, Pozo Almonte, años Pág78

79 7 ANEXO II: DEMANDA ACTUAL Y PROYECCIÓN DE LOS SEGMENTOS ANALIZADOS Con el objetivo de evaluar una cartera amplia de proyectos solares se analiza en el presente informe la provisión mediante energías solares de los siguientes segmentos: - Energía eléctrica - Agua o Fresca o Marina - Calor de proceso para minería Este anexo, presenta la demanda actual y proyección futura de dichos segmentos en el norte de Chile, principalmente asociada a los consumos la industria minera de mediano y gran tamaño. 7.1 ENERGÍA ELÉCTRICA La demanda eléctrica en la región del, se focaliza en el consumo industrial, principalmente en las compañías mineras. El sistema eléctrico que cubre esta zona es el SING. La Tabla 28 presenta un listado de los principales clientes del SING, ordenando desde el de mayor consumo, donde destacan los consumos de energía eléctrica de Minera Escondida Ltda. (grupo BHP Billiton), Codelco Chuquicamata (Codelco Norte) y la Compañía minera Collahuasi. Cabe destacar que dos de estas compañías mineras se encuentran en la Región de Antofagasta y la tercera en la Región de Tarapacá. El mayor cliente (Minera Escondida) demanda en punta más de 400 MW con un consumo anual superior a los 2,8 TWh/año. Existen siete clientes con un consumo superior a 100 MW. Cliente Minera Escondida Codelco - Chuquicamata Demanda Máxima 12 (MW) Consumo Anual (GWh) Suministrador Región Barra de Suministro Norgener - Gasatacama Antofagasta E-CL Antofagasta Collahuasi Celta - Gasatacama Tarapacá Mejillones 220 kv - Zaldívar 220 kv - Crucero 220 kv - Atacama 220 kv Crucero 220 kv - Chuquicamata 220 kv - Salar 220 kv - Salar 100 kv - S/E A 100 kv Collahuasi 220 kv 12 La energía solar puede aportar del orden de un 15 % de la potencia de la parte térmica si se hibrida con plantas convencionales (ANEXO XIII: Implantación internacional de los proyectos analizados) y el 100% en plantas PV y del orden del 95% en plantas CSP. La hibridación con CSP o las plantas CSP son gestionables. Pág79

80 Cliente Codelco - Radomiro Tomic Demanda Máxima 12 (MW) Consumo Anual (GWh) Suministrador Región Barra de Suministro E-CL Antofagasta Crucero 220 kv El Abra E-CL Antofagasta Crucero 220 kv Spence E-CL Antofagasta Encuentro 220 kv Minera El Cobre 220 kv E-CL Antofagasta Esperanza Chacaya 110 kv Zaldívar E-CL Antofagasta Zaldivar 220 kv Gaby E-CL Antofagasta El Cobre 220 kv Xstrata Copper E-CL Antofagasta Alto Norte 110 kv - Altonorte El Tesoro Gasatacama Antofagasta Encuentro 220 kv Cerro Colorado E-CL Tarapacá Pozo Almonte 220 kv Lomas Bayas E-CL Antofagasta Laberinto 220 kv Mantos Mantos Blancos E-CL Antofagasta Blancos kv SQM El Loa E-CL Antofagasta El Loa 220 kv Michilla E-CL Antofagasta Mejillones 110 kv SQM Minsal Norgener Antofagasta Oeste 220 kv Minera Meridian Gasatacama Antofagasta C. Atacama 220 kv Tabla 28 Principales Clientes del SING, a diciembre del 2011 (5) Se incluye también esta información de forma gráfica. Demanda Máxiam (MW) Minera Meridian SQM Minsal Demanda Máxima [MW] Michilla SQM El Loa Mantos Blancos Lomas Bayas Cerro Colorado El Tesoro XstrataCopper - Gaby Zaldívar Consumo Anual [GWh] Minera Esperanza Spence El Abra Codelco - Collahuasi Codelco - Minera Escondida Consumo Anual GWh Figura 34 Principales Clientes del SING, a diciembre del Fuente: CDEC-SING Pág80

81 La tendencia actual en el es una actividad minera en creciente progresión, que demandará en el futuro próximo de mayores necesidades de energía eléctrica. Por tanto, el SING deberá necesariamente aumentar la generación en los próximos años. Se incluyen a continuación las proyecciones de demanda eléctrica realizadas tanto por la CNE en la fijación de precios de nudos de abril de 2012 y por el CDEC-SING. En primer lugar de forma gráfica, observándose una demanda que crece sensiblemente en los próximos años, duplicándose hacia el año Demanda anual SING (TWh) Proyección CNE Proyección CDEC-SING Base Proyección CDEC-SING Alta Figura 35 Proyecciones de demanda de electricidad en el SING. Fuente CNE (4) Adicionalmente, en la Tabla 29 se muestran los valores de estas proyecciones. Proyección CNE Proyección CDEC-SING Base Proyección CDEC-SING Alta Año Demanda [GWh] Tasa Demanda [GWh] Tasa Demanda [GWh] Tasa ,72% ,51% ,22% ,29% ,61% ,54% ,36% ,29% ,74% ,53% ,47% ,76% ,10% ,37% ,35% ,25% ,65% ,61% ,34% ,25% ,09% ,01% ,86% ,57% ,86% ,30% ,99% ,86% ,91% ,60% ,50% ,50% ,50% ,50% ,50% ,50% ,50% ,50% ,50% Pág81

82 Proyección CNE Proyección CDEC-SING Base Proyección CDEC-SING Alta Año Demanda [GWh] Tasa Demanda [GWh] Tasa Demanda [GWh] Tasa ,50% ,50% ,50% ,50% ,50% ,50% ,50% ,50% ,50% ,50% ,50% ,50% ,50% ,50% ,50% ,50% ,50% ,50% ,50% ,50% ,50% Tabla 29 Proyección de demanda de energía eléctrica del SING. 7.2 AGUA Uno de los factores más significativos de cualquier proyecto minero es la disponibilidad del recurso hídrico, tanto en las operaciones como en la ejecución de futuros proyectos. Dentro del ciclo productivo del cobre, este recurso es imprescindible tanto en los procesos de concentración por flotación, como en la lixiviación, la extracción por solventes y la electro-obtención. La demanda total nacional del sector minería el recurso hídrico durante el año 2011 (7) (consumo medio) fue de 12,6 m3/s. De este consumo, el 41,8% (5,25 m3/s) correspondió a la región de Antofagasta, mientras que un 10,3% (1,29 m3/s) a la región de Tarapacá. Por otra parte se tiene que del consumo total, la producción de concentrados de cobre demanda el 71%, mientras que la operación de beneficio de minerales oxidados y mixtos por lixiviación para producir cátodos SX- EW (hidrometalurgia) representa el 14% de las extracciones totales. El resto, 15%, corresponde a agua mina, servicios varios y agua potable. La Tabla 30 presenta los consumos de agua para las seis regiones mineras del país considerando los procesos de producción de concentrados e hidrometalurgia. Consumo total por material procesado Descripción [%] [m3/s] Concentrado [m3/s] Consumo según proceso Hidrometalurgia [m3/s] Otros procesos minería [m3/s] I y XV Región. Tarapacá 10,3 1,29 0,87 0,14 0,29 II Región. Antofagasta 41,8 5,25 2,98 1,32 0,94 III Región. Atacama 13,0 1,64 1,07 0,15 0,42 IV Región. Coquimbo 7,6 0,96 0,93 0,02 0,01 V Región. Valparaíso 8,8 1,11 1,03-0,08 VI Región. O'Higgins 13,8 1,74 1,43-0,31 Región Metropolitana 4,7 0,59 0,42 0,11 0,06 Totales ,0 12,56 8,73 1,73 2,10 Tabla 30 Consumo de agua por material procesado en minería del cobre Pág82

83 Se incluye también esta información de forma gráfica para las tres primeras regiones del país. Consumo de agua según proceso (m3/s) Concentrado [m3/s] Hidrometalurgia [m3/s] Otros procesos minería [m3/s] I y XV Región. Tarapacá II Región. Antofagasta III Región. Atacama Figura 36 Demanda de agua fresca por proceso productivo año 2011 (l/s) (7) La figura siguiente muestra la demanda de agua para una empresa del sector de los años 2009 a En esta gráfica puede observarse la contraposición de dos efectos en la evolución del consumo: por un lado el incremento de la demanda y por otro la mejora de procedimientos. Agua directa de mar Agua desalinizada Lts/seg Figura 37 Demanda de agua en la minería del cobre (l/s) Respecto a la mejora de procedimientos, las compañías han desarrollado iniciativas que incorporan nuevas tecnologías para reducir su uso de agua. Entre 2009 y 2011, estos esfuerzos permitieron bajar el consumo unitario en la etapa de concentración a 0,65 m3/ton (7) mineral tratado y mantener el consumo en el procesamiento por vía hidrometalúrgica en 0,12 m3/ton mineral, a pesar de la disminución en las leyes del mineral. La Tabla 31 muestra los consumos unitarios por tonelada de material procesado para el año Pág83

84 Descripción Material procesado en Minería del Cobre Concentrado [MM Ton/año] Hidrometalurgia [MM Ton/año] Consumos unitarios Concentrado [m3/ton] Hidrometalurgia [m3/ton] I y XV Región. Tarapacá 49,0 58,0 0,56 0,07 II Región. Antofagasta 133,0 353,0 0,71 0,12 III Región. Atacama 49,0 29,0 0,69 0,16 IV Región. Coquimbo 82,0 2,0 0,36 0,25 V Región. Valparaíso 39,0 2,0 0,84 - VI Región. O'Higgins 64,0 0,0 0,70 Región Metropolitana 24,0 31,0 0,55 0,11 Totales ,0 475,0 0,63 0,11 Tabla 31 Coeficientes unitarios de consumo de agua por tonelada de material procesado en la minería del cobre año La Figura 38 muestra esta información de forma gráfica para las tres primeras regiones del país. Coef. unitario de consumo de agua (m3/tmf) Concentrado [m3/tmf] Hidrometalurgia [m3/tmf] I y XV Región. Tarapacá II Región. Antofagasta III Región. Atacama Figura 38 Coeficientes unitarios por tonelada procesada según proceso año 2011 (7) Finalmente, para propósitos de proyecciones es más conveniente conocer los coeficientes unitarios de consumo de agua fresca en relación a la producción de toneladas de cobre fino (TMF). Es en este sentido que se presenta la Tabla 32. Descripción Producción cobre fino Concentrado [ktmf/año] Hidrometalurgia [ktmf/año] Concentrado [m3/tmf] Consumo unitario Hidrometalurgia [m3/tmf] Producción cobre fino Producción Total [ktmf] Consumo Unitario [m3/tmf] I y XV Región. Tarapacá 341,8 256,0 79,82 16,88 597,03 65,00 II Región. Antofagasta 1.154, ,4 81,50 26, ,20 60,00 Pág84

85 Descripción Producción cobre fino Concentrado [ktmf/año] Hidrometalurgia [ktmf/año] Concentrado [m3/tmf] Consumo unitario Hidrometalurgia [m3/tmf] Producción cobre fino Producción Total [ktmf] Consumo Unitario [m3/tmf] III Región. Atacama 303,5 125,7 111,30 37,37 427,50 117,00 IV Región. Coquimbo 562,4 10,7 52,26 46,97 570,44 58,00 V Región. Valparaíso 310,0 12,5 105,18-322,68 121,00 VI Región. O'Higgins 420,2 0,1 107,26-420,22 127,00 Región Metropolitana 108,9 88,3 120,72 38,56 198,12 84,00 Totales , ,7 86,02 26, ,2 74,99 Tabla 32 Coeficientes unitarios de consumo de agua por tonelada de cobre fino en la minería del cobre año Con los datos de coeficientes unitarios para producción de cobre fino por m3/s presentados en la Tabla 32, más las predicciones de producción de cobre fino para los próximos 20 años (11), se ha realizado una proyección de la demanda de agua para procesos mineros de Chile. La Tabla 33 presenta las proyecciones para las necesidades totales de la minería en Chile hasta el año Mientras que la Tabla 34 presenta las mismas proyecciones pero desagregadas por tipo de proceso minero, esto es, concentrado e hidrometalurgia. Año Producción total nacional [ktmf] Por proceso de concentrado [ktmf] Por proceso de hidrometalurgia [ktmf] Total consumo agua fresca [M m3/año] [m3/s] , , , , , , , , , ,08 Tabla 33 Proyección de la necesidad de agua fresca para la minería en Chile Año Proceso de concentrado Proceso de hidrometalurgia Otros procesos mineros [M m3/año] [m3/s] [M m3/año] [m3/s] [M m3/año] [m3/s] ,73 54,6 1,73 64,4 2, ,70 54,7 1,74 60,7 1, ,97 55,1 1,75 56,2 1, ,41 52,8 1,67 50,2 1, ,09 53,6 1,70 49,0 1, ,69 53,0 1,68 45,5 1,44 Pág85

86 Año Proceso de concentrado Proceso de hidrometalurgia Otros procesos mineros [M m3/año] [m3/s] [M m3/año] [m3/s] [M m3/año] [m3/s] ,64 50,5 1,60 33,0 1, ,33 48,1 1,53 21,8 0, ,86 41,2 1,31 3,0 0, ,69 42,3 1,34 1,6 0,05 Tabla 34 Proyección de la necesidad de agua fresca para la minería en Chile desagregada por tipo de proceso productivo Las tablas muestran que la demanda de agua fresca pasará de 12,6 m3/s a inicios del año 2011 a 20,1 m3/s al año 2020, es decir, la demanda crecerá en un 60%. 7.3 CALOR DE PROCESO La demanda de calor de proceso en el está asociada casi exclusivamente a la actividad minera. Ésta tiene diferentes necesidades según el tipo de minería y los procesos empleados en la extracción y el tratamiento del mineral. Por esta razón se tratan separadamente en este epígrafe la minería del cobre y la minería no metálica Minería del cobre Proceso de óxidos Se ha recopilado información del consumo de calor unitario en el proceso de óxidos (producción de cátodos o SX-EW), con esta información y la producción de cada compañía de cobre electroobtenido se ha obtenido el calor requerido anualmente en dicho proceso por cada compañía. La Tabla 35 presenta la producción de cobre fino para dicho proceso en miles de toneladas para el año 2011 (k TMF). Se incluyen además los coeficientes unitarios de calor y la energía térmica necesaria asociada. Esta información no está disponible en informes, por lo que fue proporcionada directamente por COCHILCO. La Figura 39 presenta estos resultados de forma gráfica. Compañía Región Producción Cobre Fino [k TMF/ año] Coef. unit. [MJ/ TMF] Energía Calórica Requerida [GJ/ año] Codelco Antofagasta Escondida Antofagasta Spence Antofagasta Zaldívar Antofagasta El Abra Antofagasta El Tesoro Antofagasta Anglo American Norte Antofagasta Energía Calórica Requerida [GWth/ año] Pág86

87 Compañía Región Producción Cobre Fino [k TMF/ año] Coef. unit. [MJ/ TMF] Energía Calórica Requerida [GJ/ año] Cerro Colorado Tarapacá Lomas Bayas Antofagasta Quebrada Blanca Antofagasta Anglo American Sur Antofagasta Michilla Antofagasta Collahuasi Tarapacá ENAMI Antofagasta Manto de la Luna Antofagasta Haldeman Antofagasta Franke Antofagasta Cia.Minera Amalia Antofagasta Sierra Miranda Antofagasta Otros Antofagasta Cia. Explotadora de Antofagasta Minas Tres Valles Antofagasta Punta del Cobre Antofagasta Andacollo Antofagasta Rayrock Antofagasta Santa Margarita Antofagasta Total Tabla 35 Demanda de calor en el proceso de óxidos Energía Calórica Requerida [GWth/ año] Demanda de calor (GWth/año) Demanda calor (GWth/año) Acumulado (GWth/año) Codelco Escondida Spence Zaldívar El Abra El Tesoro Anglo American Norte Cerro Colorado Lomas Bayas Quebrada Blanca Anglo American Sur Michilla Collahuasi ENAMI Manto de la Luna Haldeman Franke Cia.Minera Amalia Sierra Miranda Otros Cia. Explotadora de Tres Valles Punta del Cobre Andacollo Rayrock Santa Margarita Acumulado (GWth/año) Figura 39 Demanda de calor en el proceso de óxidos en el año 2011 Pág87

88 Otra información de interés son los coeficientes unitarios de calor: consumo de calor relativo a las toneladas de cobre fino producidas. La Tabla 36 presenta los coeficientes unitarios históricos para el proceso de óxidos: desde el año 2001 al Año Coeficiente Unitario de Producción Cu Fino Consumo calor en proceso Calor Óxidos [MJ/ TMF] Óxidos [k TMF/ año] de Óxidos [GWth/año] Tabla 36 Históricos del coeficiente unitario de consumo de calor en el proceso de óxidos (12). Añadiendo una representación gráfica de los datos puede observarse una tendencia creciente de la demanda de calor de proceso por unidad de producción. Esto se puede interpretar por el hecho de que las leyes de los minerales decrecen en la medida que la mina se explota. Consumo de combustible (MJ/ ton cobre fino) 3,400 3,200 3,000 2,800 2,600 2,400 2,200 Demanda previa Evolución esperable 2, Figura 40 Evolución del coeficiente unitario de consumo de calor en el proceso de óxidos Pág88

89 Tomando en consideración los valores históricos de coeficientes de calor es posible realizar una proyección de este coeficientes para los próximos 10 años Para esto se realiza un ajuste lineal obteniéndose la tendencia de este coeficiente. La Tabla 37 muestra esta proyección. Año Coef. unit. (MJ/ TMF) Tabla 37 Proyección de los coeficientes de calor unitarios en el proceso de óxidos A partir de la estimación de los coeficientes de consumo de calor y la proyección de toneladas a producir, se han estimado los consumos de energía para los próximos 10 años. Dicha proyección se presenta en la Tabla 38. Año Producción total nacional (ktmf) Por proceso de hidrometalurgia (ktmf) Proyección coeficiente unitario (MJ/TMF) Proyección necesidades de calor (GWth) Tabla 38 Proyección de la demanda de calor en el proceso de óxidos Proceso de sulfuros Otro proceso en expansión en la minería es el de sulfuros. Al igual que en el proceso de óxidos, las necesidades de calor están asociadas en parte al secado de concentrado. En la Tabla 39 se presentan los coeficientes de calor requeridos, la producción de cobre asociada y la demanda de calor para los años 2001 a Año Coeficiente Unitario Producción Cu Fino Consumo calor [MJ/ TMF] [k TMF/ año] [GWth/ año] , , , , , , , , , , , ,8 Pág89

90 Año Coeficiente Unitario Producción Cu Fino Consumo calor [MJ/ TMF] [k TMF/ año] [GWth/ año] , , , , , , , , , ,7 Tabla 39 Histórico de la demanda de calor en el proceso de sulfuros Se puede observar que los coeficientes unitarios en el proceso de sulfuros son menores que en el de óxidos, hasta un orden de magnitud menor. Esto se debe a la menor demanda del primero para secado de concentrado: 203 GWth/ año frente a GWth/ año. Respecto a la producción, la cantidad de cobre fino producido en el proceso de óxidos ha crecido en los últimos 10 años. Por su parte, la producción de concentrados por el proceso de sulfuros se mantuvo medianamente constante en torno a los k TMF/año. De manera similar al proceso de óxidos, tomando en consideración los valores históricos de coeficientes de calor, se puede realizar una proyección para los próximos 10 años. Para esto se realiza un ajuste lineal obteniéndose la tendencia de este coeficiente. La Tabla 40 muestra esta proyección. Año Coef. unit. (MJ/ TMF) 225,6 229,0 232,4 235,8 239,1 242,5 245,9 249,3 252,7 Tabla 40 Proyección de los coeficientes unitarios de calor en el proceso de sulfuros A partir de la proyección de los coeficientes unitarios de consumo de calor y la de toneladas a producir se han estimado los consumos de energía para los próximos 10 años. Dicha proyección se presenta en la Tabla 41. Año Producción total nacional (k TMF) Por proceso de concentrado (k TMF) Proyección coeficiente unitario (MJ/ TMF) Proyección necesidades de calor (GWth) Tabla 41 Proyección de las necesidades de calor en el proceso de sulfuros Pág90

91 7.3.2 Minería no metálica Otra industria en la que Chile es líder mundial de producción es la minería no metálica, en particular en la producción de sales de nitrato y litio. En este contexto, la empresa más importante en el país es SQM. A partir de los minerales del caliche y la salmuera presente en las regiones del (I y II Región), SQM desarrolla cinco líneas de negocio (13): - Nutrición vegetal de especialidad, - Yodo y derivados, - Litio y derivados, - Químicos Industriales y - Potasio. En las siguientes figuras se muestran los diagramas de proceso de producción de cada uno de los citados productos. Figura 41 Proceso de producción de nitratos (13) Pág91

92 Figura 42 Proceso de producción de yodo (13) Figura 43 Proceso de producción de boro (13) Figura 44 Proceso de producción de litio (13) Pág92

93 En la Tabla 42 se presentan los niveles de producción en miles de toneladas año para cada uno de los productos desde el año 2009 al 2012 (13) (14). Producto Uds Nutrición vegetal de especialidad Nitrato de sodio (NaNO3) k Ton 24,4 22,2 16,8 16,5 Nitrato de Potasio (KNO3) y Nitrato sódico potásico k Ton 469,3 551,1 534,7 392,1 Mezclas de especialidad k Ton 197,5 189,3 176,3 174,6 Otros fertilizantes de especialidad no SQM k Ton 89,0 86,7 87,6 82,3 Volúmenes de yodo y derivados Yodo y derivados k Ton 11,0 12,2 11,9 7,2 Volúmenes de litio y derivados Litio y derivados k Ton 45,7 40,7 32,4 21,3 Volúmenes de Químicos Industriales Nitratos industriales k Ton 277,7 181,2 198,9 149,2 Ácido bórico k Ton 1,8 2,4 2,6 3,4 Volúmenes de potasio Cloruro de potasio y Sulfato de potasio k Ton 1.209, , ,0 690,0 Producción Total k Ton Tabla 42 Evolución de la producción de SQM (minería no metálica) durante los últimos 4 años Como es propio de todo proceso de producción, se requiere energía de diferentes tipos para generar el producto final. La Tabla 43 presenta las cantidades de energía de diferentes fuentes utilizadas en los procesos productivos de SQM en los últimos 4 años, valores expresados en Giga Joule/año. La Tabla 44 muestra los consumos de energía expresados en Mega Watts hora/ año (14), (13). Fuente de Energía Sol Electricidad Diésel Gas natural Gas licuado Búnker Gasolina Total (GJ/ año) Tabla 43 Consumos de energía SQM La Tabla 44 muestra que la SQM basa su estrategia productiva en el uso de la energía solar. Esta se usa fundamentalmente para procesos de evaporación. En los diagramas mostrados en Figura 41, Figura 42, Figura 43 y Figura 44 se mostró que una etapa del proceso productivo son las pozas de evaporación solar. Pág93

94 Sin embargo, existen procesos que requieren uso de energías provenientes combustibles fósiles, siendo la energía anual requerida por este concepto del orden de 4,9 M GJ/año lo que es equivalente a GWth/ año. Esta energía se usa en calentamiento de soluciones, secado y fundición de sales. Fuente de Energía Sol , , , ,7 Electricidad 524,4 433,1 388,0 406,1 Diésel 654,8 664,0 612,2 746,4 Gas natural 424,1 85,6 157,7 147,8 Gas licuado 1,7 45,1 41,2 21,8 Búnker 280,5 453,2 267,6 345,7 Gasolina 0,4 2,4 3,0 4,7 Total (GWth/ año) Tabla 44 Consumos de energía SQM expresada en GWth/año Finalmente, considerando las Tabla 42, Tabla 43 y Tabla 44 se han calculado coeficientes unitarios de consumo calor. Dado que se desconocen los consumos de calor de cada uno de los procesos, se ha optado por determinar un coeficiente único para todos los procesos. La Tabla 45 muestra los coeficientes calculados para los últimos 4 años. Producto Uds Nutrición vegetal de especialidad Nitrato de sodio (NaNO3) MJ/ Ton 2.106, , , ,1 Nitrato de Potasio (KNO3) y Nitrato sódico potásico MJ/ Ton 2.106, , , ,1 Mezclas de especialidad MJ/ Ton 2.106, , , ,1 Otros fertilizantes de especialidad no SQM MJ/ Ton 2.106, , , ,1 Volúmenes de yodo y derivados Yodo y derivados MJ/ Ton 2.106, , , ,1 Volúmenes de litio y derivados Litio y derivados MJ/ Ton 2.106, , , ,1 Volúmenes de Químicos Industriales Nitratos industriales MJ/ Ton 2.106, , , ,1 Ácido bórico MJ/ Ton 2.106, , , ,1 Volúmenes de potasio Cloruro de potasio & Sulfato de potasio MJ/ Ton 2.106, , , ,1 Tabla 45 Coeficientes unitarios de la demanda de calor fósil en procesos de SQM Las proyecciones de demanda en la minería no metálica se han asociado a la ampliación del proyecto SQM Pampa Blanca. En éste se tiene contemplado aumentar la producción de yodo de a toneladas por año. Asimismo, se proyecta aumentar la capacidad de producción de sales de nitrato a 3,43 M Ton/año, lo que se traduciría en un aumento de un 300 % de los productos derivados de las mismas. Pág94

95 Por esto, para obtener la proyección deseada, se ha tomado como base la producción de 2012 de la Tabla 42 y se ha aumentado (manteniendo lo demás constante): - la producción de Yodo y derivados en 8 k Ton/ año, y - los derivados de nitratos (NaNO3, KNO3, Mezclas de especialidad, Otros fertilizantes y Nitratos industriales) en un 300%. La ejecución de obras de este proyecto se extenderá por 5 años desde la aprobación el Estudio de Impacto Ambiental (EIA). El EIA se ingresó en febrero de 2012 y aún se encuentra en tramitación, por lo que se considera que este proyecto entraría en fase de producción plena el año 2018 (15). La Tabla 46 presenta la proyección de producción con la de demanda de energía asociada. Lo que se correspondería a un horizonte en el año 2018, una vez materializada la ampliación del proyecto SQM Pampa Blanca. Producto Producción Consumo de calor k Ton/año MJ/Ton GJ/año GWth/año Nutrición vegetal de especialidad Nitrato de sodio (NaNO3) 73, ,8 Nitrato de Potasio (KNO3) y Nitrato sódico 1.407, ,9 potásico Mezclas de especialidad 592, ,7 Otros fertilizantes de especialidad no SQM 267, ,3 Volúmenes de yodo y derivados Yodo y derivados 19, ,1 Volúmenes de litio y derivados Litio y derivados 45, ,7 Volúmenes de Químicos Industriales Nitratos industriales 833, ,6 Ácido bórico 1, ,1 Volúmenes de potasio Cloruro de potasio & Sulfato de potasio 1.209, ,8 Total Tabla 46 Estimaciones de consumo de calor en minería no metálica tras Pampa Blanca En la estimación futura del consumo energético de la Tabla 46 se ha utilizado el coeficiente unitario de calor del año Los resultados obtenidos muestran que el consumo de calor de aumentaría hasta GWth/año, desde los GWth/ año actuales. Pág95

96 8 ANEXO III: OFERTA ACTUAL Y POTENCIAL DE LA ENERGÍA SOLAR Con el fin de poder estimar el potencial de la energía solar para cubrir la demanda de los segmentos analizados (energía eléctrica, calor de proceso, etc.), se presenta en el este anexo la oferta actual para la provisión de estas necesidades en la zona del. El objetivo de este anexo es mostrar la situación actual de la generación de estos productos en la región y el potencial que la energía solar tiene para competir con ellas. Se han estudiado para ello las instalaciones existentes y aquéllas que tienen posibilidades de ser concretadas en el corto o mediano plazo, es decir, en estado de proyecto o con estudios de impacto ambiental aprobado. Cabe destacar que la capacidad por parte de la energía solar para competir con los métodos de generación actuales dependerá fuertemente de las condiciones del mercado, específicamente del coste de los combustibles. En todo caso, este anexo incluye un último punto en el que se detalla el potencial que podrían cubrir estas tecnologías considerando la oferta existente y la demanda actual y futura. 8.1 OFERTA ACTUAL DE LOS SEGMENTOS ANALIZADOS Energía eléctrica La industria eléctrica en Chile está conformada por 40 empresas de generación, 10 empresas de transmisión y 31 de distribución. Como sucede en la mayoría de los sistemas a nivel internacional, el sector eléctrico chileno posee un alto nivel de concentración de mercado. Como ejemplo, sólo cuatro empresas concentran el 59% de la capacidad conjunta del SIC y SING en 2010 (4). En Chile, los sistemas eléctricos, se clasifican según su tamaño. Los sistemas mayores son aquellos con una capacidad instalada de generación igual o superior a 200 MW, los medianos poseen una capacidad instalada superior a 1,5 MW e inferior a 200 MW, y los pequeños corresponden a aquellos que poseen una capacidad instalada igual o inferior a 1,5 MW (4). La capacidad instalada de generación eléctrica se encuentra distribuida territorialmente en cuatro sistemas a lo largo del país, prácticamente autónomos, debido a que las grandes distancias hacen difícil la integración entre ellos. A continuación se describe, brevemente, cada uno de los sistemas: - Sistema Interconectado del Norte Grande (SING): Sistema mayor que abastece la zona norte del país, desde Arica y Parinacota por el norte hasta la localidad de Coloso en el límite sur de Antofagasta, con una distancia aproximada de 800 km. En diciembre de 2012, constituía el 27% de la capacidad instalada total en el país (4), atendiendo el 7,5% de la población nacional (16). Su generación es principalmente térmica y orientada a satisfacer el consumo de la industria minera (5). - Sistema Interconectado Central (SIC): Sistema mayor que abastece a la zona central del país, desde Taltal por el norte hasta Quellón, ubicado en la isla de Chiloé, por el sur. La distancia entre ambas localidades es aproximadamente de km. Constituye el 73% Pág96

97 de la capacidad instalada total en el país, y atendió el 92% de la población del país en Sistema Eléctrico de Aysén: En la práctica corresponde a cinco sistemas medianos ubicados en la zona sur del país: Palena, Hornopirén, Carrera, Cochamó y Aysén. Su capacidad conjunta corresponde a sólo 0,25% de la capacidad instalada nacional. - Sistema Eléctrico de Magallanes: Corresponde a cuatro subsistemas medianos: Punta Arenas, Puerto Natales, Porvenir y Puerto Williams, que abastecen a las ciudades del mismo nombre. Se localiza en el extremo más austral del país. Su capacidad instalada corresponde al 0,62% del total nacional. Sistema Térmico Hidráulico ERNC CARBÓN PETRÓLEO GAS OTROS PASADA EMBALSE EÓLICA Total (MW) SING SIC AISÉN MAGALLANES Total potencia instalada Chile (MW) Tabla 47 Sistemas eléctricos chilenos - Potencia instalada (en MW) según tipo de generación La siguiente figura (17) presenta la distribución de ventas de energía de acuerdo al tipo de cliente, en los 4 subsistemas de Chile. Figura 45 Distribución de venta de energía, según tipo de cliente. Fuente : Estadísticas de Operación CDEC-SIC Pág97

98 Sistema Interconectado del Norte Grande (SING) Potencia Instalada : 3698,7 MW Generación Anual : GWh/año Demanda Máxima : 1998 MW Cobertura : Arica y Parinacota hasta Antofagasta Población : 6,22 % Sistema Interconectado Central (SIC) Potencia Instalada : ,1 MW Generación Anual : ,8 GWh/año Demanda Máxima : 6.482,1 MW Cobertura : Antofagasta a Los Lagos Población : 92,23 % Sistema Eléctrico de Aisén Potencia Instalada : 40,2 MW Generación Anual : 121,7 GWh/año Demanda Máxima : 20,4 MW Cobertura : Aisén Población : 0,61 % Sistema Eléctrico de Magallanes Potencia Instalada : 98,8 MW Generación Anual : 268,9 GWh/año Demanda Máxima : 49,3 MW Cobertura : Magallanes Población : 0,93 % Figura 46 Sistema Eléctrico Chileno (17). Pág98

99 El foco de este anexo, se concentra en el SING, dado que el mayor potencial solar se focaliza en este sistema. En la matriz de generación SING la principal fuente es térmica y utiliza como energía primaria: GNL, Diesel y Carbón. La Tabla 48 presenta las generadoras instaladas, indicando sus capacidades de generación y tipos de combustibles empleados. Se ha excluido la central Salta, por encontrarse indisponible debido a ausencia de gas desde Argentina. Propietario Central Unidad Potencia [MW] Puesta en Servicio Tipo de Combustible Costos Variables [USD/MWh] EECSA CAVANCHA CAVA 2, Hidro - ENERNUEVAS MINIHIDRO ALTO HOSPICIO (PMGD) MHAH 1, Hidro - ENERNUEVAS MINIHIDRO EL TORO Nº2 (PMGD) MHT2 1, Hidro - E-CL CHAPIQUIÑA CHAP 10, Hidro - E-CL DIÉSEL ARICA GMAR 8, Diésel 287,14 E-CL DIÉSEL ARICA M1AR 2, Diésel 293,58 E-CL DIÉSEL ARICA M2AR 2, Diésel 292,69 E-CL DIÉSEL IQUIQUE MIIQ 2, Diésel 288,53 E-CL DIÉSEL IQUIQUE SUIQ 4, Diésel 311,14 E-CL DIÉSEL IQUIQUE TGIQ 23, Diésel 353,49 E-CL DIÉSEL IQUIQUE MAIQ 5, Diésel 220,04 E-CL DIÉSEL IQUIQUE MSIQ 5, Diésel 191,93 E-CL TERMOELÉCTRICA MEJILLONES CTM1 154, Carbón 45,39 E-CL TERMOELÉCTRICA MEJILLONES CTM2 164, Carbón 43,93 E-CL TERMOELÉCTRICA MEJILLONES CTM3 GNL 243, Gas Natural 37,28 E-CL DIÉSEL MANTOS BLANCOS MIMB 27, Diésel 193,80 E-CL TERMOELÉCTRICA TOCOPILLA U12 79, Carbón 62,57 E-CL TERMOELÉCTRICA TOCOPILLA U13 79, Carbón 59,93 E-CL TERMOELÉCTRICA TOCOPILLA U14 127, Carbón 54,57 E-CL TERMOELÉCTRICA TOCOPILLA U15 124, Carbón 52,62 E-CL TERMOELÉCTRICA TOCOPILLA TG1 24, Diésel 373,50 E-CL TERMOELÉCTRICA TOCOPILLA TG2 24, Diésel 373,50 E-CL TERMOELÉCTRICA TOCOPILLA U10 36, Fuel Oil No ,31 E-CL TERMOELÉCTRICA TOCOPILLA U11 36, Fuel Oil No ,31 Pág99

100 Propietario Central Unidad E-CL E-CL E-CL ANDINA HORNITOS NORGENER Potencia [MW] Puesta en Servicio Tipo de Combustible Costos Variables [USD/MWh] TERMOELÉCTRICA TOCOPILLA TG3 GNL 37, Gas Natural 57,82 TERMOELÉCTRICA TOCOPILLA U16 GNL 343, Gas Natural 37,14 TERMOELÉCTRICA TOCOPILLA TAMAYA 100, Fuel Oil No ,37 CENTRAL TÉRMICA ANDINA CTA 152, Carbón 45,62 CENTRAL TÉRMICA HORNITOS CTH 153, Carbón 48,15 TERMOELÉCTRICA NORGENER NTO1 127, Carbón 38,37 Tabla 48 Unidades Generadoras del SING a Diciembre del 2011 (18) La generación bruta del 2011 del SING es del orden de 16 TWh /año, de los cuales 1 TWh /año, fueron empleados en consumos propios del sistema, logrando una generación neta del sistema de 15 TWh/año. Las siguientes figuras presentan la generación bruta del SING durante el año 2011, en primer lugar clasificada por empresas y en segundo por tipo de combustible. Figura 47 Distribución de generación bruta del SING, 2011 Pág100

101 Figura 48 Distribución de generación por tipo de combustible del SING, Fuente : Anuario y Estadísticas de Operación CDEC-SING 2012 Se puede comprobar la fuerte componente térmica de generación del SING, empleando principalmente carbón y gas natural. Actualmente, estos insumos son importados, por lo cual se genera una fuerte dependencia energética Agua En la actualidad la oferta de agua industrial está directamente relacionada con la extracción de agua de napas subterráneas, en la alta cordillera, agua empleada en agricultura, consumo humano y mayormente en procesos mineros. Según resoluciones de la Dirección General de Aguas, se poseen autorizaciones de extracción de agua de los acuíferos de las regiones de Arica y Parinacota, Tarapacá y Antofagasta (6). En la región de Arica y Parinacota principalmente las extracciones de agua se concentran en agricultura y consumo poblacional, llegando a autorizaciones de 1,8 m 3 /s (6). En la región de Tarapacá existen derechos de usos de aguas por 6,4 m 3 /s, los cuales se distribuye entre agricultura, consumo poblacional y Minería; siendo los principales propietarios de estos derechos, la Cía. Minera Doña Inés de Collahuasi m 3 /s, Cía. Minera Quebrada Blanca S.A 0,27 m 3 /s, Soquimich 0,65 m 3 /s, Cerro Colorado 0,3 m 3 /s y la empresa de Aguas ESSAT S.A 2,09 m 3 /s. En la región de Antofagasta las extracciones de agua autorizadas ascienden a 9,4 m3/s y están concentradas principalmente en las compañías mineras de la región (6). Los derechos principalmente están concentrados en Codelco 2,5 m 3 /s, Minera Escondida Ltda. 3,5 m 3 /s, Sociedad Contractual Minera el Abra 0,6 m 3 /s, Cía. Minera Zaldívar 1,0 m 3 /s. Entre otros consumos menores se encuentra Soquimich, Sociedad Minera Salar de Atacama Ltda., privados y otras compañías menores. Pág101

102 En resumen se puede determinar que las autorizaciones de agua de las I, II y XV regiones ascienden 15,8 m3/s. Por otra parte, de la Tabla 30 se obtuvo que el consumo de agua para la minería para las regiones I, II y XV fue el año 2011 de 6,8 m3/s, si a esto se le suman los consumos de las 5 ciudades y otras industrias el consumo llega a los 12 m3/s, valor cercano a los recursos autorizados. De esta manera se tiene que el agua fresca es un recurso escaso. Esta es la razón de que los nuevos proyectos mineros contemplen el uso de agua de mar y su desalinización cuando sea requerida para sus procesos Agua de mar En la actualidad ya existen empresas que están utilizando agua de mar en sus procesos, entre las que destaca el holding Antofagasta Minerals. Esta empresa ha estado impulsado el uso de agua de mar en procesos mineros de sulfuros (concentrado), evitando la desalación de ésta. Este tipo de aplicaciones está generando demanda de bombeo costero de agua salada. Entre las empresas de este Holding están Michilla y Esperanza (Bombeo de 0,7 m 3 /s). Otras empresas que también emplean agua salada en sus procesos son Lipesed, Las Luces y Mantos de la Luna. Cabe mencionar, que técnicamente se abordan los procesos de sulfuros, con la alternativa directa de emplear agua salada. En los procesos de óxidos (hidrometalurgia) aún no se baraja como una solución, necesitándose agua desmineralizada para su proceso. A continuación, en la Tabla 49 se muestran algunas de las empresas que han comenzado a utilizar agua salada (agua de mar/ agua salobre) directamente en sus operaciones. Región Operador Operación II Antofagasta Minerals Minera Esperanza II Antofagasta Minerals Minera Michilla II Compañía minera de Tocopilla Planta Lipesed II SLM Las Cenizas Minera Las Luces II Compañía Minera de Tocopilla Minera Mantos de la Luna Tabla 49 Empresas con uso de agua de mar directamente en los procesos. Fuente: Cochilco El caso de Minera Esperanza ha sido el proyecto más atractivo desde el punto de vista de la utilización del recurso hídrico debido a su capacidad de aproximadamente 635 litros por segundo. El agua de mar es bombeada a través de un acueducto de 145 kilómetros de longitud hasta su faena ubicada a m.s.n.m, la potencia instalada es igual a 32 MW. El agua salada es utilizada principalmente en la planta concentradora Agua desalinizada Debido al elevado consumo de agua, ya sea para procesos industriales o residenciales de la zona, y el progresivo agotamiento de las napas subterráneas -la extracción supera la reposición-, la región de Antofagasta ha impulsado proyectos de desalinización, para uso tanto industrial como residencial. Pág102

103 En la actualidad, existen cuatro plantas desalinizadoras, tres son industriales, para procesos mineros, y la cuarta que suministra a la ciudad de Antofagasta. La planta desalinizadora para el consumo de agua potable de la ciudad de Antofagasta se ubica en la Caleta la Chimba de la ciudad de Antofagasta, y con una capacidad de 600 l/s cubre el 60% del consumo de la ciudad. Los procesos de desalación para consumo industrial minero se localizan en la costa de minera Michilla, donde se extrae agua salada para uso en las operaciones de aglomeración y lixiviación acida de minerales de cobre, además del uso de agua desalinizada, a través de agua de mar, en los procesos de extracción por solventes y electro-obtención. La compañía minera Esperanza, también posee un acueducto en la misma zona costera, la cual extrae 720 l/s de agua salada para las operaciones. La compañía posee una planta de ósmosis para desalar 53 l/s distribuidos en 30 l/s en área de mina (óxidos) y 23 l/s en puerto. Con lo cual cerca del 5% se desaliniza para consumo humano y procesos de extracción por solventes y electro-obtención. Minera escondida, también emplea agua desalinizada para consumo industrial, extraída desde la caleta Coloso y elevada a m.s.n.m para uso en sus procesos, un porcentaje de esta extracción es purificada para consumo humano. En el 2008 Minera Escondida Ltda, presentó un requerimiento de expansión de la planta desalinizadora por l/s adicionales a los ya instalados. Si bien, las compañías mineras evalúan desalar agua para sus procesos, sólo dos proyectos están previstos en el corto plazo. El primer proyecto es de Aguas Antofagasta, ubicado en el sector sur de la ciudad de Antofagasta, que suministrará un flujo de 1 m 3 /s, lo que permitirá abastecer al 100% de la ciudad de Antofagasta por medio de agua de mar. La tecnología empleada es la ósmosis inversa, requiriendo un aporte de energía del orden de 5 kwh/m 3 lo que implica una demanda de potencia del orden de 20 MW. El otro proyecto lo está llevando a cabo Minera Escondida Ltda, como complemento para sus nuevos proyectos. Éste comprende la instalación de una planta desalinizadora con un flujo de generación de 2,5 m 3 /s. Esta planta estará ubicada en el sector de Coloso, al extremo sur de la ciudad de Antofagasta. La Tabla 50 presenta los proyectos aprobados y/o en fase de construcción, de plantas desalinizadoras para uso minero. Región Operador Operación Nombre Planta Estado II BHP Billiton Escondida Coloso Ampliación RCA Aprobado III Planta Desalinizadora Anglo American Mantoverde Mantoverde En Construcción III Freeport Candelaria - En Construcción III CAP Cerro Negro Norte Punta Totoralillo En Construcción I Doña Inés de Planta Desalinizadora Collahuasi Collahuasi Collahuasi Pre Factibilidad II Codelco Radomiro Tomic - En Estudio III Goldcorp Proyecto El Morro El Morro RCA Aprobado Pág103

104 Región Operador Operación Nombre Planta Estado III Proyecto Santo Planta Desalinizadora Factibilidad en SCM Santo Domingo Domingo Santo Domingo desarrollo II Xstrata Lomas Bayas III - Pre Factibilidad II Antofagasta Minerals Centinela - Pre Factibilidad I Quebrada Blanca Factibilidad en Teck - Fase II desarrollo Tabla 50 Plantas desalinizadoras en operación y proyectos (7) Calor de proceso para minería Las compañías mineras realizan la extracción del mineral tradicionalmente de dos formas, la explotación a rajo abierto o explotación subterránea. La extracción a rajo abierto es utilizada cuando los yacimientos presentan cierta forma rectangular y están ubicados en o cerca de la superficie, de manera que el material estéril que lo cubre pueda ser retirado a un costo tal que pueda ser absorbido por la explotación de la porción mineralizada. La extracción subterránea se realiza cuando el yacimiento presenta una cubierta de material estéril de espesor tal, que su extracción desde la superficie resulta antieconómica. Posterior a la extracción, es necesario transportar el material hacia zonas donde es necesario disminuir su volumen. La disminución del volumen se logra pasando el mineral por varias etapas de molienda donde es fragmentado para ser procesado en una de las dos etapas siguientes: los procesos de sulfuros y los procesos de óxidos de donde se obtiene cátodos de cobre. El proceso de sulfuros requiere pasar por un subproceso de flotación donde al mineral de cobre sulfurado se le agrega agua y reactivos que son selectivos para el cobre. En este proceso el material se lleva a celdas de flotación, donde se genera espuma cuyas burbujas arrastran a la superficie el mineral de cobre, dejando separado el estéril. El producto de este proceso es el concentrado de cobre que se lleva a las fundiciones para obtener ánodos que pasan por un proceso de electro-refinación para convertirse en cátodos de alta pureza o cátodos electrolíticos, de 99,99% de cobre. El proceso de óxidos requiere pasar el material a un subproceso de lixiviación en pilas. En este proceso se dispone el material chancado en pilas de lixiviación regadas con una solución de agua con ácido sulfúrico. Con esto se disuelve el cobre contenido en la roca, obteniendo una solución de cobre que es recogida a través de tuberías ranuradas. Posteriormente, la solución es llevada a otro subproceso llamado extracción por solventes. En este subproceso la solución -con una gran cantidad de impurezas- es purificada a través de reactivos extractantes que capturan los iones de cobre. Finalmente tiene lugar el subproceso de electro-obtención, donde se aplica corriente eléctrica desde un ánodo a una lámina. De esta manera el cobre se deposita sobre dicha superficie formándose laminas metálicas de cobre con una pureza del 99,98%, llamadas cátodos de cobre. Este proceso, requiere principalmente energía eléctrica y térmica dado que es necesario calentar las soluciones. La mayoría de los minerales son obtenidos mediante la acción de microorganismos mesofílicos operando entre 5 y 40 C, con un óptimo desempeño en 30 C (8). Pág104

105 Estas condiciones se obtienen usualmente sin la necesidad de calentamiento externo, debido a la acción de reacciones exotérmicas de oxidación. Sin embargo, las condiciones climáticas de la planta pueden reducir la temperatura global del proceso, y por tanto, puede requerirse calentamiento externo para alcanzar el óptimo de operación. Por ejemplo en las pilas de lixiviación, si la temperatura de la solución fuera mantenida a unos 30 C, podría extraerse una solución más rica en cobre. También en el proceso de electro-obtención es necesario calentar el electrolito a temperaturas entre los 50 C a 60 C, además de requerir agua a 90 C para lavar los ánodos para su reutilización. Actualmente, la provisión de calor de proceso para minería se realiza con calderas, alimentadas con Diésel, o calentadores eléctricos, según la compañía minera. 8.2 POTENCIAL DE LA ENERGÍA SOLAR Como se ha comentado previamente, el potencial desarrollo de la energía solar en el norte de Chile dependerá de la competitividad de ésta en términos de mercado con las demás tecnologías de generación de energía, principalmente los combustibles fósiles. Se presenta en todo caso en los puntos siguientes la capacidad potencial de la energía solar para cubrir los segmentos analizados en el informe Generación de energía eléctrica Las proyecciones de consumo de energía eléctrica para el SING publicadas por la CNE y presentadas en el ANEXO II: Demanda actual y proyección de los segmentos analizados son de aproximadamente 24 TWh en 2020, suponiendo un crecimiento significativo desde los 16 TWh/año actuales. Para enfrentar este crecimiento, la autoridad realiza periódicamente (abril y octubre) con motivo de la determinación de los precios de nudo, el ejercicio de determinar un plan de obras indicativo de centrales. La Tabla 51 muestra el plan el plan de obras del SING publicado en la fijación de precio de nudos de abril de 2012 con una proyección al año Central Estado Potencia [MW] Tipo de unidad Conexión Puesta en servicio Inversión USD/kW Costos variables USD/MWh Calor residual Chacaya 220 abr-12-0,00 NORACID En construcción 17 ESTANDARTES En construcción 1,6 Diésel Mejillones 110 abr ,16 PORTADA En construcción 3 Diésel La Portada 110 jun ,83 EOLICO SING I Recomendadas 100 Eólica Calama 110 oct ,70 TARAPACÁ I Recomendadas 200 Carbón Tarapacá 220 abr ,72 Solar SING I Recomendadas 50 Solar Lagunas 220 abr ,00 Geotérmica Apacheta 01 Recomendadas 40 Geotermia Calama 110 abr ,00 EOLICO SING II Recomendadas 40 Eólica Crucero 220 ene ,70 Pág105

106 Central Estado Potencia [MW] Tipo de unidad Conexión Puesta en servicio Inversión USD/kW Costos variables USD/MWh MEJILLONES I Recomendadas 200 Carbón Chacaya 220 may ,72 Solar SING II Recomendadas 100 Solar Pozo Almonte 220 abr ,00 MEJILLONES II Recomendadas 200 Carbón Chacaya 220 ago ,72 EOLICO SING III Recomendadas 50 Eólica Laberinto 220 ene ,70 EOLICO SING IV Recomendadas 50 Eólica Laberinto 220 feb ,70 Solar SING III Recomendadas 100 Solar Pozo Almonte 220 abr ,00 MEJILLONES III Recomendadas 200 Carbón Chacaya 220 jul ,72 Geotérmica Pampa Lirima 01 Recomendadas 40 Geotermia Cerro Colorado 110 oct ,00 TARAPACÁ II Recomendadas 200 Carbón Tarapacá 220 jun ,72 Geotérmica Puchuldiza 01 Recomendadas 40 Geotermia Cerro Colorado 110 oct ,00 Geotérmica Polloquere 01 Recomendadas 40 Geoter mia Chapiquiña 066 feb ,00 MEJILLONES IV Recomendadas 200 Carbón Chacaya 220 jul ,72 TARAPACÁ III Recomendadas 200 Carbón Tarapacá 220 oct ,72 TARAPACÁ IV Recomendadas 200 Carbón Tarapacá 220 feb ,72 Geotérmica Irruputunco Recomendadas 40 Geotermia Collahuasi 220 abr ,00 Total (MW) 2.311,6 Tabla 51 Plan de obras centrales para el SING, fijación precio de nudos abril 2012 La distribución de este plan de obras por tipo de tecnologías, conforme se presenta en la figura siguiente, muestra que la presencia de energía solar sería del 11% (250 MW). Por otra parte se tiene que el carbón sigue dominando en mercado con una participación de 69% (1.600 MW). Otras energías alternativas consideradas son eólica y geotermia con unos repartos del 10% (240 MW) y el 9% (200 MW) respectivamente. En este caso, la visión del ente regulador arroja una proyección conservadora sobre la capacidad de penetración de la energía solar. Pág106

107 Solar 11% Calor residual 1% Geotermia 9% Eólica 10% Diesel 0% Carbón 69% Figura 49 Participación de diferentes tecnologías en plan de obras del SING al 2021 Considerando las centrales que se encuentran instaladas en el SING actualmente y el citado plan de obras se puede obtener el parque de centrales proyectado al año En la Figura 46 se muestra la participación de cada tecnología en este parque, cuya capacidad sería de MW. Geotermia 4% Hidro 0% Solar 4% Calor Residual 0% Gas Natural 23% Fuel Oil Nro. 6 3% Eolica 4% Diesel 3% Carbón 59% Figura 50 Participación de diferentes tecnologías en la potencia instalada del SING en el 2021 teniendo en cuenta el plan de obras Como se puede ver en la figura, en el parque proyectado al año 2021 empleando el plan de obras, la participación de la energía solar sería del 4% de la potencia instalada. Al sumar todas las energías renovables (eólica, geotermia y solar) esta participación llegaría al 12% (690 MW). En esta matriz participa también con un 23% (1.375 MW) el Gas Natural, capacidad ya existente al año La incertidumbre existente en relación a la variación futura de los precios del gas, conllevan que las expectativas de participación en la matriz energética sean que ésta disminuya con el tiempo. Sin embargo, si el precio del gas bajara significativamente en el futuro, la penetración de la energía solar se mostraría más compleja. Pág107

108 Desde el punto de vista técnico, el CDEC estableció en 2012 (19) que al 2014 la capacidad instalada de energía solar no debía superar los 450 MW, para mantener las condiciones de seguridad del sistema. Se considera que conforme avance la tecnología de control del sistema eléctrico, está capacidad irá aumentando. Por otra parte, no se han emitido opiniones sobre las tecnologías de concentración solar (CSP) con almacenamiento, las cuales aseguran una mayor estabilidad en el suministro que el resto de tecnologías solares. Conocido el buen recurso en el, el punto de vista técnico no supondría entonces una barrera a la penetración de la CSP en la matriz energética, dependiendo únicamente de la competencia económica. Concluyendo, puede establecerse que el nivel de penetración de la energía solar en la potencia instalada en el SING tiene varias aristas: - Para la energía fotovoltaica, existen límites técnicos que son activados por razones de seguridad o por costos de producción. Esta limitación se debe a que la tecnología no es gestionable: sólo existe generación cuando existe sol y su producción depende de la intensidad recurso solar en el momento. Por ello si durante el día la cantidad de energía solar producida fuera muy alta, se requeriría que en la noche existiera una generación de apoyo mediante otra tecnología. Como ésta no puede ser carbón debido a la baja flexibilidad de operación de las calderas de este tipo (tiempos de parada y puesta en servicios muy largos: 6 12 horas), podría utilizarse gas natural o Diesel. Esta condición pondría un techo a la cantidad de energía solar a producir en el día. - Para el caso de la tecnología CSP, se percibe que para el SING la que tiene mayor viabilidad económica es la de receptor central con capacidades que podrían estar entre 50 y 100 MW y con almacenamiento de 7 horas o más. Tal como se mencionó anteriormente, no parece existir límite técnico para este tipo de tecnología, salvo la económica. Conforme avance el desarrollo tecnológico y esta tecnología se convierta en costo-eficiente, podría convertirse en un sustituto del carbón, esto probablemente podría ocurrir en el decenio Para lo que se perfila para el decenio , se debería tener al menos 50 MW, los que deberían instalarse producto del concurso que está llevando adelante el gobierno de Chile. En éste se crean condiciones financieras para viabilizar esta tecnología. Una segunda planta de similares características podría ser instalada en el mismo decenio si los resultados de la primera son satisfactorios Hibridación de plantas termoeléctricas Conocido el estado del arte en la hibridación solar-fósil (ver ANEXO XIII: Implantación internacional de los proyectos analizados) se considera que esta tecnología puede aportar un 15 % de la potencia de las plantas térmicas. En lo que respecta al SING, se tiene que la tecnología de hibridación no es aplicable a todas las centrales del parque. Por ejemplo, por razones geográficas las centrales ubicadas en la ciudad de Tocopilla no tienen espacio físico para la instalación de plantas CSP. Lo mismo ocurre con la centrales térmicas ubicadas en Patache, al sur de Iquique. Por razones tecnológicas también han Pág108

109 de descartarse ya que la hibridación es factible solo en centrales carboneras y en menor escala en centrales de Ciclo Combinado (CC). Considerando entonces el parque proyectado al año 2021 y extrayendo las centrales a las cuales no se puede aplicar este tipo de tecnología, resultaría un conjunto reducido de centrales (las cuales corresponden a las instaladas en la bahía de Mejillones). La Tabla 52 muestra las centrales candidatas a aplicar este tipo de solución. Propietario Central Unidad Potencia Neta [MW] Puesta en Servicio Tipo de Combustible EC-L TERMOELÉCTRICA MEJILLONES CTM1 154, Carbón EC-L TERMOELÉCTRICA MEJILLONES CTM2 164, Carbón ANDINA CENTRAL TÉRMICA ANDINA CTA 152, Carbón HORNITOS CENTRAL TÉRMICA HORNITOS CTH 153, Carbón ANGAMOS ANGAMOS ANGAMOS I Carbón ANGAMOS ANGAMOS ANGAMOS II Carbón PLAN OBRAS MEJILLONES I 200 may-17 Carbón PLAN OBRAS MEJILLONES II 200 ago-18 Carbón PLAN OBRAS MEJILLONES III 200 jul-19 Carbón PLAN OBRAS MEJILLONES IV 200 jul-21 Carbón EC-L TERMOELÉCTRICA MEJILLONES CTM3 GNL 243, Gas Natural GAS ATACAMA ATACAMA CC1 GNL 325, Gas Natural GAS ATACAMA ATACAMA CC2 GNL 325, Gas Natural Tabla 52 Identificación de potenciales plantas termoeléctricas para hibridación solar. Fuente: Plan de obras centrales para el SING Considerando la experiencia internacional de un aprovechamiento adicional de 15 %, y que la capacidad explotable de centrales carboneras es de MW, se tiene que el aprovechamiento de hibridación carbón-csp es 287 MW. Asimismo, lo explotable en CC GNL es 894 MW, existiendo un aprovechamiento potencial CC GNL-CSP de 134 MW. Ha de tenerse un cuenta en todo caso que la integración solar-fósil puede resultar costosa y en algunos casos inviable en centrales en operación, siendo preferente su implementación en proyectos nuevos. En este caso, la capacidad explotable de nuevas centrales a carbón es 800 MW, presentando por tanto una expectativa de Carbón-CSP de 120 MW Generación de calor de proceso Minería del cobre Como se ha comentado previamente la minería del cobre emplea principalmente dos procesos: el proceso de sulfuros y el de óxidos. Pág109

110 En el proceso de sulfuros resaltaría como aplicación para el calor de proceso de origen termosolar el secado del concentrado. Mientras que en el proceso de óxidos destacan otras tres aplicaciones del calor de origen termosolar: el calentamiento de soluciones tanto en las pilas de lixiviación como en el proceso de electro-obtención y finalmente el lavado de ánodos. Se incluye también un diagrama que resume las citadas aplicaciones. Extracción Transporte Molienda Proceso de sulfuros Proceso de óxidos Aporte calor solar: Secado de concentrado Flotación Lixiviación Aporte calor solar: Calentamiento soluciones Fundición Electroobtención Electrorefinación Extracción por solventes Aporte calor solar: - Calentamiento soluciones - Lavado de ánodos Cátodos electroobtenidos Cátodos electrorrefinados Figura 51 Diagrama de proceso: Posibles usos del calor solar en la minería del cobre Habrá de considerarse sin embargo la aplicación para el calor de proceso (calor de media o baja temperatura) para conocer la tecnología termosolar potencialmente aplicable en cada caso (ver Tabla 53). Necesidades de calor Proceso Tipología de calor Tecnologías solares Secado de concentrado Sulfuros Media temperatura Tubo de vacío, CPC, Colectores planos, Fresnel, CCP Calentamiento de soluciones Sulfuros Baja temperatura Tubo de vacío, CPC, Colectores planos, Fresnel, CCP, Placa plana Calentamiento de soluciones Óxidos Baja temperatura Tubo de vacío, CPC, Colectores planos, Fresnel, CCP, Placa plana Lavado de ánodos Óxidos Baja temperatura Colectores planos, Fresnel, CPC Tabla 53 Potenciales aplicaciones solares en la generación de calor de proceso Respecto a la ubicación, la viabilidad de los proyectos solares está directamente relacionada con el recurso, que como se puede ver en ANEXO I: Recurso solar, aumenta considerablemente con la altitud. Se tiene entonces que la ubicación potencial de los proyectos de generación de calor solar es la zona altiplánica, donde la radiación directa (la empleada por las tecnologías termosolares) es sensiblemente mayor. En este caso pueden presentarse como ejemplos de potencial aplicación solar los proyectos que se encuentran en curso en el : Pág110

111 - Colectores Cilindro Parabólicos para Minera El Tesoro - Colectores planos para Minera Gaby (Codelco) En el caso de El Tesoro, la energía térmica producida por la planta solar proveerá parte de la energía requerida para el calentado de electrolito rico y despegado de cátodos en el proceso SX- EW. En el caso de la Minera Gaby, se empleará para calentamiento de soluciones cubriendo alrededor de un 80% de las necesidades de calor de la planta de electro obtención. Se tiene entonces que la energía solar (aplicaciones termosolares) es capaz de proveer el calor requerido por los procesos mineros en sus rangos de potencia máxima y temperatura. Su capacidad penetración dependerá de su competencia económica con los precios de los combustibles fósiles (típicamente Diésel y gas natural) y del efecto arrastre de estos dos proyectos referencia. Finalmente, si se tiene en cuenta la información de requerimientos de calor presentada en la Tabla 35, la proyección de producción de cobre fino proveniente de procesos de hidrometalurgia (11) y las proyecciones de coeficientes de consumo de calor por TMF presentadas en la Tabla 37, es posible realizar una proyección del requerimiento de calor en la producción de cobre fino, para el próximo decenio. Con este análisis es factible visualizar la cantidad de energía producida por combustible fósil que sería posible de reemplazar por medio de la generación de calor a través de energía solar. Esta proyección es presentada en la Tabla 54. Año Producción total nacional (ktmf) Por proceso de hidrometalurgia (ktmf) Proyección coeficiente unitario (MJ/TMF) Proyección necesidades de calor (GWth) Tabla 54 Proyección de las necesidades de calor en el proceso de óxidos hasta el año 2020 La Tabla 54 estima la cantidad de energía que será demandada por el proceso óxidos, mediante el uso de combustible fósil (Diésel), y es factible de ser reemplazada la fuente de calor por plantas solares térmicas. Esta sustitución a partir del año 2013, supondría: un ahorro de combustible de 163 k Ton Diésel/ año y unas emisiones evitadas de 519 k Ton CO2/ año (valores medios). Desde el punto de vista del potencial de la energía termosolar en este segmento, dicha sustitución representaría hasta 300 MWt de plantas CCP (suponiendo un factor de planta del 70%). Para el caso de sulfuros se puede realizar también una estimación del consumo de calor para el proceso de secado de concentrados. Éste se obtiene de los coeficientes de consumo de calor proyectados en la Tabla 40 y las proyección de toneladas a producir presentadas en la Tabla 39 Pág111

112 se estima los consumos de energía para los próximos 10 años. Dicha proyección se presenta en la Tabla 55. Año Producción total nacional (ktmf) Por proceso de concentrado (ktmf) Proyección coeficiente unitario (MJ/TMF) Proyección necesidades de calor (GWth) Tabla 55 Proyección de las necesidades de calor en el proceso de sulfuros hasta el año 2020 para aplicación de secado La Tabla 55 estima la cantidad de energía que será demandada por el proceso sulfuros en la etapa de secado de concentrado, mediante el uso de combustible fósil (Diésel), y es factible de ser reemplazada la fuente de calor por plantas solares térmicas. Esta sustitución a partir del año 2013, supondría: un ahorro de combustible de 28 k Ton Diésel/ año y unas emisiones evitadas de 90 k Ton CO2/ año (valores medios). Desde el punto de vista del potencial de la energía termosolar en este segmento, dicha sustitución representaría hasta 50 MWt de plantas CCP (suponiendo un factor de planta del 70%) Minería no metálica En lo que respecta a la minería no metálica, en las Tabla 43 y Tabla 44 se presentaron los valores actuales de consumos de energía y en la Tabla 45 los coeficientes unitarios. Además en la Tabla 46 se ha presentado la proyección de la demanda de calor en este tipo de minería. Teniendo en cuenta la tecnología probada y los datos de centrales en operación se considera el potencial de la energía solar como la provisión de hasta el 100 % del crecimiento en la demanda: GWth/año en el año En órdenes de potencia, esto representaría aproximadamente 200 MWt de una planta termosolar CCP. Debe contemplarse sin embargo que aproximadamente el 50% de las necesidades de calor están asociadas a la fundición, que debido a sus altas temperaturas se encuentra fuera del alcance de las tecnologías termosolares comerciales. Esta característica reduciría el potencial a 2018 de aproximadamente 100 MWt, para aplicación de calentamiento de soluciones y secado Desalinización de agua Pág112

113 Conocidas las crecientes necesidades de agua en la actividad minera y la sobreexplotación de los acuíferos, las empresas mineras están considerando el uso de agua marina. El uso de agua desalinizada en proyectos mineros ya representa una posibilidad concreta de suministro de agua alternativo a la extracción de agua fresca. (7) Se han considerado en el presente informe dos opciones para la provisión de este segmento mediante energías solares: - Fotovoltaica para la desalinización por ósmosis inversa (RO) - Termosolar para la desalinización multi-efecto (MED) En la primera se trataría de emplear energía fotovoltaica para cubrir los consumos eléctricos existentes en el proceso de ósmosis inversa, principalmente asociados al bombeo. Esta idea se ve reforzada por la amenaza de Tsunami existente en la zona, donde existe la posibilidad de quedar sin suministro energético, lo cual redundaría en corte del suministro. En segundo caso se trataría de utilizar la energía termosolar para proveer el calor de proceso necesario en la desalinización multi-efecto. Conocidas las plantas desalinizadoras en proyecto o construcción (ver Tabla 50), se considera el potencial de la energía solar en este segmento como la sustitución (o el apoyo) de las energías convencionales a las energías solares en la provisión de alguno de estos proyectos. Región Operador Operación Nombre Planta Estado I Doña Inés de Planta Desalinizadora Collahuasi Collahuasi Collahuasi Pre-Factibilidad II Codelco Radomiro Tomic - En Estudio III Planta Desalinizadora Factibilidad en SCM Santo Domingo Proyecto Santo Domingo Santo Domingo desarrollo II Xstrata Lomas Bayas III - Pre Factibilidad II Antofagasta Minerals Centinela - Pre Factibilidad I Quebrada Blanca Factibilidad en Teck - Fase II desarrollo Tabla 56 Potenciales plantas desalinizadoras existentes y futuras Habrán de considerarse en todo caso las dificultades asociadas a la discontinuidad de la provisión por solar. Lo que podría solucionarse con el sobredimensionamiento de las instalaciones y el almacenamiento o en modo de energía térmica o en modo de depósitos, permitiendo la generación de agua desalinizada durante el día para su utilización durante la noche Cogeneración En la última década la Comisión Nacional de Energía ha realizado diversos estudios para identificar el potencial de cogeneración existente en Chile. Actualmente en el sector minero se considera en 103 MW a nivel nacional, de los cuales 70 MW estarían focalizados en la zona norte de Chile. Pág113

114 En la actualidad está aprobada la Declaración de impacto ambiental de una planta de Cogeneración de Energía Eléctrica, Sector Ujina, perteneciente a la cía. Minera Doña Inés de Collahuasi, la cual debe satisfacer los requisitos de generación de energía eléctrica y producción de energía térmica para alimentar el proceso productivo de su Planta de Lixiviación y Extracción por Solventes, por una instalación de potencia nominal de 44 MW. (9) La división Chuquicamata cuenta con un Horno Flash que cuenta con una Caldera recuperadora para enfriar los gases metalúrgico los que posteriormente son limpiados en los Precipitadores Electrostático y enviados a la Plantas de Acido para producir ácido sulfúrico. El vapor saturado generado por la Caldera Recuperadora en el proceso de enfriamiento de gases metalúrgicos es transportado a la Central Térmica Sulfuros (Termoeléctrica), donde se sobrecalienta a 400 C para alimentar un Turbogenerador y producir energía eléctrica. La central posee una potencia eléctrica de 12 MW, la cual opera, aproximadamente, 8147 horas en un año normal. La energía generada es inyectada al Sistema Eléctrico de las Barras Nº1 y 2 de 13,8 kv de la central Térmica Sulfuros y consumida por los Soladores y Compresores de la Central. 13 El potencial de la cogeneración con energía solar dependerá de la demanda de los segmentos finales que dicha instalación provea. Se refiere por tanto a los puntos anteriores. 13 Información suministrada por Personal de Codelco Norte. Pág114

115 9 ANEXO IV: ASPECTOS AMBIENTALES Este tipo de proyectos se someten a Evaluación de Impacto Ambiental al SEIA por la aplicación del artículo 3º), letras b) y c) del Reglamento asociado, Líneas de transmisión eléctrica de alto voltaje y sus subestaciones y Centrales generadoras de energía mayores a 3 MW. En su mayoría, la empresa titular del proyecto da cumplimiento a sus normas mediante la presentación del proyecto al SEIA, bajo la forma de una Declaración de Impacto Ambiental DIA, conforme lo dispone el artículo 14 del citado Reglamento. Cabe señalar que más del 90% de los proyectos ingresados al SEIA son proyectos fotovoltaicos, y recientemente se terminó de evaluar, en formato de DIA con la aprobación ambiental favorable, el proyecto Pedro de Valdivia que es una planta CSP de 360 MW ubicada en la Comuna de María Elena, muy cerca de la subestación Crucero, Región de Antofagasta. Se puede interpretar como una señal técnica que de 20 proyectos fotovoltaicos analizados para este componente la totalidad haya sido en formato de DIA lo que significa que la Autoridad Ambiental reconoce que este tipo de proyectos no generan efectos adversos significativos sobre las personas y los Recursos Naturales. Respecto de los impactos ambientales, que no son significativos de acuerdo al formato de evaluación recurrente como DIA, destacan aquellos relativos a la Calidad del Aire, pues se producen emisiones atmosféricas las cuales corresponden principalmente a material particulado respirable (PM10) generado por movimientos de tierra, excavaciones, carga, descarga y transporte de excedentes durante la etapa de construcción de las plantas, además se liberan gases de combustión (CO, NOx y HC) provenientes del tránsito, propios de la etapa de construcción, de camiones, maquinarias y vehículos de transporte; este tipo de impactos se pueden tratar en el caso del material particulado con la humectación de caminos y sectores de extracción de material con el uso de palas con regadores incorporados. En este sentido es necesario señalar que la zona norte de chile en especial las zonas cercanas a centros mineros, como el caso de Antofagasta, María Elena y Calama en la II región han sido declaradas por la Autoridad Ambiental como Zonas Saturadas por material particulado y gases en general, razón que eleva y obligatoriza el cumplimiento de los estándares de calidad del aire. Por otra parte, la totalidad de los proyectos analizados contemplan edificaciones que requieren cambio de uso de suelo, toda vez que el área de emplazamiento de los mismos corresponde a áreas rurales. Para el cumplimiento del inciso final del artículo 55 de la Ordenanza General de Urbanismo y Construcción OGUC los Titulares de proyectos solicitan la autorización de cambio de uso de suelo contenida en el artículo 96 del Reglamento del SEIA, para la construcción de las Unidades Generadoras y sus elementos, trámite realizado directamente en los Departamentos de Obras DOM los municipios respectivos. Un caso especial es relativo al uso del recurso agua, haciéndose una distinción entre el agua para uso en el proceso de generación y el agua para el consumo humano de los trabajadores. Respecto del agua para consumo humano el D.S. Nº 594 del Ministerio de Salud, Reglamento de las Condiciones Sanitarias y Ambientales Básicas en los Lugares de Trabajo establece que todo lugar de trabajo deberá contar, individual o colectivamente, con agua potable destinada al consumo humano y necesidades básicas de higiene y aseo personal. El artículo 13 establece la obligación de que cualesquiera sea el sistema de abastecimiento de agua potable, éste deberá Pág115

116 cumplir con los requisitos físicos, químicos, radiactivos y bacteriológicos establecidos en la reglamentación vigente sobre la materia. Por su parte, el artículo 15 señala que en aquellas faenas o campamentos de carácter transitorio donde no existe servicio de agua potable, la empresa deberá mantener un suministro de agua potable igual, tanto en cantidad como en calidad, a lo establecido en este reglamento, por trabajador, de este modo el agua para consumo humano, tanto en la etapa de construcción como de operación de un proyecto deberá cumplir con los requisitos físicos, químicos, radioactivos y bacteriológicos establecidos. Respecto del agua para uso en el proceso de generación de energía es este componente ambiental un factor crítico para el desarrollo de proyectos, de toda índole, pues la zona norte de Chile enfrenta un problema grave de escasez hídrica, lo que ha significado que la autoridad competente, la Dirección General de Aguas (DGA) ha limitado la extracción de aguas subterráneas a la realización de estudios que permitan caracterizar la calidad de esta y su caudal disponible, para lo cual cada proyecto que sea evaluado en el SEIA y que desee ocupar aguas subterráneas deberá realizar este estudio de forma obligatoria en la Región de Antofagasta y comunas como María Elena, lo que no asegura la obtención de un permiso de extracción de agua. Esta escasez hídrica hace que los proyectos utilizan agua de mar ya sea desalinizada o no, lo que puede definir en gran medida donde se localizará una planta de este tipo, pues de utilizar un sistema de bombeo de agua de mar este deberá estar ubicado en zonas de borde costero, en el caso de tener una planta de desalinización las alternativas pueden ser instalar esta planta en la zona de borde costero y después llevar hacia el interior mediante un acueducto o bien llevar el agua sin tratar y realizar el proceso de desalinización en la zona de la planta generadora, en cualquiera de ambos casos esto significa elevar los costos de inversión del proyecto. Comparativamente la tecnología FV utiliza muy poca agua la que básicamente se usa para el lavado de los paneles con una periodicidad promedio de cada tres meses lo que la hace que el perfil ambiental del proyecto sea mejor que la tecnología de plantas CSP donde se usa bastante más agua para el proceso de generación de vapor y enfriamiento. En este sentido los costos ambientales serán mayores para una planta CSP. Finalmente es relevante que la totalidad de los proyectos a evaluar en el marco de la iniciativa Atacamatec estén o bien siendo evaluados en el SEA o bien tengan elaborada la Declaración de impacto ambiental, siendo necesario tener presente que en ambos casos la decisión de la autoridad ambiental no está tomada hasta que finalice el proceso completo y que puede ser meses después así como tampoco se podrá suponer anticipadamente que esta respuesta será favorable y se obtendrá una Resolución de Calificación Ambiental RCA positiva. Pág116

117 10 ANEXO V: ASPECTOS SOCIALES Los aspectos sociales están remitidos a dos variables centrales, por una parte que este tipo de proyectos se localice próximo a población protegida de acuerdo a la Ley Indígena y que aplica para las comunidades que han sido reconocidas de forma oficial por la autoridad competente en este caso la Comisión Nacional de Desarrollo indígena (CONADI), en tanto el artículo 11 de la Ley en su literal D lo consigna como una de las causales de que los proyectos deben ser presentados en formato de Estudio de Impacto Ambiental, adicionalmente si la población indígena se encuentra ubicada en el territorio llamado Área de Desarrollo Indígena (ADI) esta situación se puede complejizar pues aplica la doble condición de población protegida y Territorio priorizado por el Estado. Cabe señalar que en la II región el ADI existente se ubica en la zona de la Cordillera de los Andes y se llama Alto El Loa, estando ubicado cercano a la ciudad de Calama, por lo que no se avizoran conflictos en tanto específicamente para el terreno de Bienes Nacionales que se ha dispuesto para el presente concurso se encuentra muy lejano de este sector. En segundo lugar existe la posibilidad de generar un clima de adhesión o un rechazo social hacia un proyecto, que en una situación de conflicto ambiental puede aplicar a cualquier tipo de proyectos, en específico en aquellos que la comunidad perciba que genera altos costos ambientales, siendo relevante la percepción que tenga la comunidad respecto del perfil ambiental del proyecto. En este contexto que un proyecto preste servicios a la sociedad es de sumo relevante en tanto existe una creciente demanda de beneficios derivados de la instalación de proyectos por parte de las comunidades locales, para que esto ocurra se deben realizar procesos de difusión y participación local que permitan visibilizar aquellos aspectos de beneficio concreto como por ejemplo el establecimiento de compromisos ambientales voluntarios como la entrega periódica a las organizaciones locales y Municipio de información sobre el cumplimiento ambiental del proyecto, la publicación de la carga de compromisos ambientales de forma voluntaria en el sitio de la Superintendencia de Medio Ambiente, o en temas como la creación de nuevas fuentes de trabajo y las mejoras en equipamiento e infraestructura de uso comunitario como el arreglo de caminos secundarios o la dotación de iluminación en sectores de uso públicos como plazas. En este tenor cabe señalar que el Servicio de Evaluación Ambiental SEA está coordinado el proceso de actualización del nuevo reglamento del SEIA y entre sus nuevas indicaciones está el de extender los procesos de Participación Ciudadana formales hacia las Declaraciones de Impacto Ambiental, pues hasta hoy solo es obligatorio realizar este proceso cuando se trata de un Estudio de Impacto Ambiental, lo que significará que una vez entrada en vigencia esta actualización reglamentaria se deberá realizar un proceso de difusión y consulta para ambos formatos de ingreso, lo que se puede avizorar como una oportunidad para el acercamiento y relacionamiento positivo con la comunidad local. Pág117

118 11 ANEXO VI: DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA DE SELECCIÓN, CRITERIOS Y MÉTODO El objetivo de este anexo es ilustrar la metodología seguida para la selección de las alternativas incluidas en el Componente 3 de la Asistencia Técnica Atacamatec: Definición de una cartera de proyectos solares. En un primer lugar se presentan los criterios utilizados para valorar los proyectos, que se han clasificado en: - Tecnológicos - Sociales - De riesgo - De recurso - De mercado - Económicos - Ambientales Cada uno de ellos ha sido caracterizado por medio de uno o varios indicadores que determinan la fortaleza del proyecto según dicho criterio. Después, la evaluación en cada criterio se integra de manera que cada proyecto obtiene una calificación final. La metodología de integración de criterios se presenta en DESCRIPCIÓN DE CRITERIOS Criterios tecnológicos Energía específica por terreno ocupado Bajo este epígrafe se presenta el valor de energía producida relativa a la superficie de terreno requerida para la construcción de la instalación solar considerada. Para el cálculo de este indicador se han utilizado los resultados de la simulación de producción. En los casos en los que el objetivo del proyecto solar considerado no es la producción de energía eléctrica ha sido necesario calcular una producción equivalente para que los proyectos fueran comparables. Para su cálculo se ha definido un ratio fijo de conversión de energía térmica a eléctrica del 35 % por ser un rendimiento considerado tipo para un ciclo Rankine. Esto no implica que se alcance dicho rendimiento, sin embargo es necesario el uso de este factor para que los resultados de generación sean comparables. La unidad utilizada ha sido MWh eléctricos equivalente producido entre hectáreas empleadas Energía específica por consumo de agua Se presenta también como indicador tecnológico la energía producida relativa a la cantidad de agua requerida para el funcionamiento de la instalación solar. Para el cálculo de este indicador se han utilizado los resultados de la simulación de producción. Pág118

119 Los principales usos del agua en los proyectos solares son la limpieza o de espejos o de paneles según la planta sea termosolar o fotovoltaica. En los proyectos termosolares, adicionalmente, se incluye una reposición del agua de ciclo (make-up). En este caso la unidad utilizada ha sido MWh equivalente producido dividida por los metros cúbicos de agua consumidos Tamaño de planta El tamaño de planta se expresa en función de la potencia bruta en MWe equivalentes de la instalación suministradora de energía. En los casos en los que el objetivo del proyecto solar considerado no es la producción de energía eléctrica ha sido necesario calcular una potencia eléctrica equivalente para que los proyectos fueran comparables. Para ello se ha utilizado el ratio de conversión de energía térmica a eléctrica del 35 % definido previamente. Como se ha comentado, esto no implica que se alcance dicho rendimiento, sino que se usa para que los resultados sean comparables No necesidad de refuerzo de infraestructuras Las infraestructuras del Estado Chileno presentan un estado de conservación y desarrollo adecuado. En particular, en el, se dispone de vías de acceso pavimentadas para la mayoría de las ciudades y centros mineros. En general, debido al tamaño de la industria minera, son éstas las que han llevado adelante el desarrollo de esta infraestructura. Sólo en el caso que algún proyecto se ubique en una zona alejada de los centros de producción y de rutas principales sería necesario desarrollar vías de acceso. Este es un indicador cualitativo (1-4) que expresa si es necesario realizar un refuerzo de las infraestructuras del Estado Chileno para poder llevar a cabo el proyecto considerado. Se proponen las siguientes equivalencias: - Es necesario crear nuevas infraestructuras por obsolescencia o inexistencia: 1 - Es necesario llevar a cabo una reforma sustancial de las infraestructuras actuales: 2 - Es necesario reforzar o actualizar parte de las infraestructuras actuales: 3 - No es necesario hacer una reforma en las infraestructuras: 4 Se incluyen en la siguiente tabla las calificaciones para cada proyecto tipo. Proyecto tipo Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP CCP Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP SRC Generación de electricidad para su inyección a la red mediante central de carbón hibridada con CSP CCP Puntuación Justificación Dependiendo de la ubicación podría ser necesario reforzar vías Dependiendo de la ubicación podría ser necesario reforzar vías Se dispone de acceso en la mayor parte del área costera. Pág119

120 Proyecto tipo Generación de electricidad para su inyección a la red mediante FV Bombeo de agua mediante CSP 4 Bombeo de agua mediante FV 4 Desalinización por evaporación multiefecto MED mediante CSP Desalinización por ósmosis inversa mediante FV Generación de calor de proceso para minería Cogeneración para la obtención de calor de proceso y electricidad Cogeneración para la obtención de agua desalada y electricidad Puntuación Justificación Dependiendo de la ubicación podría ser necesario reforzar vías Se dispone de acceso en la mayor parte del área costera. Se dispone de acceso en la mayor parte del área costera. Se dispone de acceso en la mayor parte del área costera. Se dispone de acceso en la mayor parte del área costera. Todas las mineras poseen vías de acceso en buen estado Todas las mineras poseen vías de acceso en buen estado Todas las mineras poseen vías de acceso en buen estado Tabla 57 Criterios tecnológicos. No necesidad de refuerzo de infraestructuras Factor de planta El factor de planta es el cociente entre la producción anual total de la planta y la producción teórica que se obtendría trabajando al 100% de régimen todo el año. Representa el porcentaje de horas al año que debería producir la instalación considerada en su punto de diseño para obtener su producción anual. Esta producción anual ha sido obtenida de la simulación realizada en cada caso y puede ser de energía eléctrica o de cualquier otro tipo: agua desalinizada, energía térmica, etc Criterios sociales Presta un servicio directo a la sociedad Las necesidades de la sociedad chilena han sido analizadas con motivo de este informe y se han seleccionado dos variables que reflejan dos aspectos sociales importantes; por una parte que se genere un servicio a la sociedad, referido este a la producción de energía en forma distribuida en el sistema produce una mejora en la seguridad energética y que la energía solar tiene una alta disponibilidad que no depende de elementos externos en tanto el recurso solar es ilimitado en el generando en ambos elementos un beneficio directo a la sociedad. La segunda variable está asociada a la oferta de empleo local que cada proyecto tipo puede generar en tanto este es una de las mayores demanda sociales, que los proyectos generen empleo en los territorios donde se instalen, prefiriendo una contratación de mano de obra local. Para cuantificar este punto se presenta de nuevo un indicador cualitativo que toma valores de 1 a 3 según el proyecto considerado cubre una necesidad directa de la sociedad chilena. Se proponen las siguientes equivalencias: Pág120

121 - El proyecto no cubre ninguna necesidad de la sociedad: 1 - El proyecto cubre una de las necesidades analizadas: 2 - El proyecto cubre más de una de las necesidades analizadas: 3 Se presenta también a continuación una tabla con la calificación de cada proyecto tipo y sus justificaciones. Proyecto tipo Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP CCP Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP SRC Generación de electricidad para su inyección a la red mediante central de carbón hibridada con CSP CCP Generación de electricidad para su inyección a la red mediante FV Bombeo de agua mediante CSP 3 Bombeo de agua mediante FV 3 Desalinización por evaporación multiefecto MED mediante CSP Desalinización por ósmosis inversa mediante FV Generación de calor para minería 3 Cogeneración para la obtención de calor de proceso y electricidad Cogeneración para la obtención de agua desalada y electricidad Tabla 58 Criterios Sociales. Presta un servicio a la sociedad Mano de obra local Puntuación Justificación 3 Todos los proyectos tipo generan una mejora en la seguridad energética. Todos los proyectos tipo generan una 3 mejora en la seguridad energética Todos los proyectos tipo generan una mejora en la seguridad energética. Todos los proyectos tipo generan una mejora en la seguridad energética. Todos los proyectos tipo generan una mejora en la seguridad energética. Todos los proyectos tipo generan una mejora en la seguridad energética. Todos los proyectos tipo generan una mejora en la seguridad energética. Todos los proyectos tipo generan una mejora en la seguridad energética. Todos los proyectos tipo generan una mejora en la seguridad energética. Todos los proyectos tipo generan una mejora en la seguridad energética. Todos los proyectos tipo generan una mejora en la seguridad energética. La creación de puestos de trabajo en la sociedad chilena es un aspecto que también ha sido tenido en cuenta en el análisis. Para cada uno de los citados proyectos tipo se han estimado el número de empleos que serían necesarios tanto en la etapa de construcción como en la de operación de la planta. Se han utilizado los valores propuestos por (20) complementados con la experiencia en proyectos similares del equipo consultor. Se presentan entonces en este punto el número de empleos que generaría el proyecto tipo considerado. Pág121

122 Criterios de riesgo Ausencia de riesgo percibido actores chilenos La percepción del riesgo asociado a un proyecto dependerá de la persona consultada a tal efecto. En este indicador se presenta la ausencia de riesgo del proyecto tal y como es percibido por los actores chilenos participantes en esta Asistencia Técnica. Los actores consultados han sido: - Empresas generadoras de electricidad - Empresas mineras - Asociaciones gremiales de ERNC - Organismos gubernamentales Las calificaciones otorgadas pueden tomar valores de 1 a 4, siendo un valor de 1 el correspondiente a un elevado riesgo, mientras que un valor de 4 vendría dado en el caso de ausencia de riesgo específico del proyecto. Proyecto tipo Puntuación Justificación Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP CCP 2 Económicamente no viables Generación de electricidad para su Económicamente inviables y en etapa 3 inyección a la red mediante CSP SRC de madurez tecnológica Generación de electricidad para su Existen proyectos en fase de inyección a la red mediante central de 3 evaluación financiera carbón hibridada con CSP CCP Generación de electricidad para su Proyectos maduros tecnológicamente y 4 inyección a la red mediante FV viables económicamente Bombeo de agua mediante CSP 2 No existen referentes tecnológicos Bombeo de agua mediante FV 3 La tecnología FV los hace más viables Desalinización por evaporación multi- 2 No existen referentes tecnológicos efecto MED mediante CSP Desalinización por ósmosis inversa mediante FV Generación de calor para minería 4 Cogeneración para la obtención de calor de proceso y electricidad Cogeneración para la obtención de agua desalada y electricidad 3 La tecnología FV los hace más viables Tecnología económicamente viable con proyectos en construcción 2 No existen referentes tecnológicos 2 No existen referentes tecnológicos Tabla 59 Criterios de Riesgo. Ausencia de riesgo percibido actores chilenos Ausencia de riesgo percibido expertos Este indicador representa la ausencia de riesgo del proyecto tal y como es percibido por una serie de expertos en energía solar consultados en esta Asistencia Técnica. Se evalúa de manera Pág122

123 similar al indicador anterior tomando valores del 1 al 5, correspondiendo un 1 a un elevado riesgo y un 5 al caso de ausencia de riesgo específico del proyecto. Se han consultado 4 expertos independientes que han calificado cada uno de los proyectos tipo analizados utilizando la citada escala. El resultado final para cada uno de ellos ha sido obtenido mediante un análisis estadístico de sus calificaciones. La selección de los expertos consultados ha sido realizada de manera que fueran cubiertas diferentes áreas de actividad. Proyecto tipo Puntuación media Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP CCP 3 ±0,73 Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP SRC 3 ±0,73 Generación de electricidad para su inyección a la red mediante central de 3 ±0,73 carbón hibridada con CSP CCP Generación de electricidad para su inyección a la red mediante FV 5 ±0,00 Bombeo de agua mediante CSP 3 ±0,73 Bombeo de agua mediante FV 4 ±0,88 Desalinización por evaporación multiefecto MED mediante CSP 3 ±0,48 Desalinización por ósmosis inversa mediante FV 3 ±0,39 Generación de calor para minería 4 ±0,39 Cogeneración para la obtención de calor de proceso y electricidad 3 ±0,39 Cogeneración para la obtención de agua desalada y electricidad 3 ±0,73 Tabla 60 Criterios de Riesgo. Ausencia de riesgo percibido expertos Plantas similares en el mundo Intervalo de confianza (α=0,05) Los proyectos tipo analizados son soluciones tecnológicas en algunos casos innovadoras. Se considera que una planta será similar a las analizadas si éstas comparten parte de la tecnología utilizada. Se han establecido calificaciones de 1 a 4 que miden el número de plantas en el mundo que emplean una solución tecnológica parecida a la analizada. Se propone la siguiente tabla de equivalencias: - Cero plantas: 1 - De una a 10 plantas: 2 - De 10 a 50 plantas: 3 Pág123

124 - Más de 50 plantas: 4 Se incluyen en la tabla siguiente las calificaciones y las justificaciones para cada proyecto tipo. Ha de remarcarse que en este punto no se trata de evaluar si existen plantas iguales a las analizadas sino similares. Proyecto tipo Puntuación Justificación Se ha utilizado la base de datos del Generación de electricidad para su 4 NREL (21) de plantas de CSP para inyección a la red mediante CSP CCP generación de electricidad. Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP SRC 2 Igual que el anterior. Generación de electricidad para su Existe una planta que es un prototipo inyección a la red mediante central de carbón hibridada con CSP CCP 2 comercial. Además existen multitud de centrales de carbón. Generación de electricidad para su Existen multitud de plantas de gran 4 inyección a la red mediante FV variedad de potencias.. A pesar de que no se ha implementado bombeo suministrado por energía solar, Bombeo de agua mediante CSP 4 existen multitud de estaciones de bombeo en el mundo. Bombeo de agua mediante FV 4 Igual que el anterior. Aunque existen contadas suministradas por solar, se ha optado por esta Desalinización por evaporación multiefecto MED mediante CSP 3 puntuación por el gran número de desalinizadoras tradicionales existentes. Desalinización por ósmosis inversa mediante FV 3 Igual que el anterior. Generación de calor de proceso 2 Se ha considerado exclusivamente la Cogeneración para la obtención de calor de proceso y electricidad Cogeneración para la obtención de agua desalada y electricidad Tabla 61 Criterios de Riesgo. Plantas similares en el mundo Plantas similares en Chile 2 planta de la minera El Tesoro en Chile. A pesar de que no se ha implementado cogeneración con termosolar, existen multitud de cogeneraciones tradicionales. 2 Igual que el anterior. Igual que el punto anterior pero circunscribiéndonos a Chile, se cuantifican en este epígrafe el número de plantas que emplean una solución tecnológica parecida a la del proyecto tipo analizado. Las calificaciones justificadas, para cada proyecto tipo, se presentan en la tabla siguiente. En este caso se usaron las siguientes equivalencias: - Cero plantas: 1 Pág124

125 - Una planta: 2 - De 1 a 10 plantas: 3 - Más de 10 plantas: 4 Proyecto tipo Puntuación Justificación Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP CCP 2 Existe sólo un proyecto aprobado Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP SRC 1 No existen plantas en estudio Generación de electricidad para su Existen interesados en evaluar este inyección a la red mediante central de 2 tipo de soluciones carbón hibridada con CSP CCP Generación de electricidad para su Existe gran cantidad de proyectos 4 inyección a la red mediante FV aprobados, 3 operando, 1 adjudicado Bombeo de agua mediante CSP 1 No existen plantas en estudio Existen interesados en evaluar este Bombeo de agua mediante FV 3 tipo de soluciones Desalinización por evaporación multiefecto MED mediante CSP 1 No existen plantas en estudio Desalinización por ósmosis inversa Existen interesados en evaluar este 2 mediante FV tipo de soluciones Existe una planta en construcción y una Generación de calor para minería 3 con DIA aprobado Cogeneración para la obtención de calor de proceso y electricidad 2 Existe un proyecto operando Cogeneración para la obtención de agua desalada y electricidad 1 No existen plantas en estudio Tabla 62 Criterios de Riesgo. Plantas similares en Chile No se ha descartado el proyecto en el pasado En este punto se especifica si el proyecto tipo considerado se ha descartado previamente por el Estado Chileno. Se propone la siguiente tabla de equivalencias: - Proyectos como el analizado fueron siempre rechazados: 1 - Proyectos como el analizado fueron rechazados más de una vez: 2 - Proyectos como el analizado fueron rechazados una vez: 3 - Proyectos como el analizado nunca fueron rechazados: 4 Las calificaciones para cada proyecto tipo se presentan a continuación justificadas. Pág125

126 Proyecto tipo Puntuación Justificación Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP CCP 4 Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP SRC Generación de electricidad para su inyección a la red mediante central de carbón hibridada con CSP CCP Generación de electricidad para su inyección a la red mediante FV Bombeo de agua mediante CSP 4 Bombeo de agua mediante FV 4 Desalinización por evaporación multiefecto MED mediante CSP Desalinización por ósmosis inversa mediante FV Generación de calor para minería 4 Cogeneración para la obtención de calor de proceso y electricidad Cogeneración para la obtención de agua desalada y electricidad Tabla 63 Criterios de Riesgo. No se ha descartado el proyecto en el pasado Simplicidad de la tecnología Proyectos como el analizado nunca fueron rechazados (se ha aprobado 1 solo, la Planta CSP Pedro de Valdivia) Proyectos como el analizado nunca fueron rechazados (no ha ingresado al SEIA este tipo de tecnología) Proyectos como el analizado nunca fueron rechazados (no ha ingresado al SEIA este tipo de tecnología) Proyectos como el analizado nunca fueron rechazados (se han aprobado todos, y siempre como DIA) Proyectos como el analizado nunca fueron rechazados (no ha ingresado al SEIA este tipo de tecnología) Proyectos como el analizado nunca fueron rechazados (no ha ingresado al SEIA este tipo de tecnología) Proyectos como el analizado nunca fueron rechazados (no ha ingresado al SEIA este tipo de tecnología) Proyectos como el analizado nunca fueron rechazados (se ha aprobado 1 solo, la Planta de La Escondida) Proyectos como el analizado nunca fueron rechazados Proyectos como el analizado nunca fueron rechazados (existe 1 en Chuqui hace aprox. 30 años) Proyectos como el analizado nunca fueron rechazados (no ha ingresado al SEIA este tipo de tecnología) La simplicidad de la tecnología utilizada en el proyecto también influye en el riesgo asociado al proyecto considerado. Para cuantificarlo se ha utilizado otro indicador cualitativo tomando valores de 1 a 4 correspondiendo un 1 a una tecnología compleja y poco conocida y un 4 a una tecnología de sencilla aplicación. En este caso se ha utilizado el juicio de expertos para calificar cada proyecto. Se presenta a continuación una tabla con las citadas calificaciones y su justificación. Pág126

127 Proyecto tipo Puntuación Justificación Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP CCP Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP SRC Generación de electricidad para su inyección a la red mediante central de carbón hibridada con CSP CCP Generación de electricidad para su inyección a la red mediante FV Bombeo de agua mediante CSP 3 Bombeo de agua mediante FV 4 Desalinización por evaporación multi-efecto MED mediante CSP Desalinización por ósmosis inversa mediante FV Generación de calor para minería 4 Cogeneración para la obtención de calor de proceso y electricidad Cogeneración para la obtención de agua desalada y electricidad Tabla 64 Criterios de Riesgo. Simplicidad de la tecnología Compatible con normativa chilena A pesar de ser una tecnología desarrollada los tubos y los espejos no son sencillos de fabricar. Al igual que el anterior, los heliostatos presentan complejidades. Además la experiencia en la tecnología es reducida. La hibridación es una solución de cierta complejidad tecnológica a pesar del amplio conocimiento sobre centrales de carbón. La tecnología ya está en estado de madurez. Igual que para generación de electricidad CSP ya que el bombeo no aporta dificultad añadida. Igual que para generación de electricidad FV ya que el bombeo no aporta dificultad añadida. En este caso la dificultad de base sí se ve afectada por el proceso de desalinización. En este caso la dificultad de base sí se ve afectada por el proceso de desalinización. Partiendo de la base de generación eléctrica CSP, obtiene una calificación mayor por la ausencia de la dificultad asociada a la turbina. La cogeneración con solar es una todavía una solución ambiciosa que está en demostración. La cogeneración con solar es una todavía una solución ambiciosa que está en demostración. Los proyectos solares analizados son en general soluciones relativamente novedosas por lo que existe la posibilidad de que algunos de ellos no cumpla con la alguna de las normativas existentes, lo que habría que analizar caso a caso en su perfil de ingeniería. Este indicador especifica si la normativa chilena contempla un proyecto como el analizado. Se propone la siguiente tabla de equivalencias: - La normativa lo prohíbe expresamente: 1 - Existe un vacío legal: 2 - Está permitido pero se contempla de forma general: 3 - Está permitido pero se contempla de forma específica: 4 Pág127

128 - Está promovido por la normativa: 5 En la tabla se muestran las calificaciones y justificaciones para cada uno de los proyectos tipo analizados. Proyecto tipo Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP CCP Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP SRC Generación de electricidad para su inyección a la red mediante central de carbón hibridada con CSP CCP Generación de electricidad para su inyección a la red mediante FV Bombeo de agua mediante CSP 3 Bombeo de agua mediante FV 3 Desalinización por evaporación multiefecto MED mediante CSP Desalinización por ósmosis inversa mediante FV Generación de calor para minería 3 Cogeneración para la obtención de calor de proceso y electricidad Cogeneración para la obtención de agua desalada y electricidad Puntuación Justificación Tabla 65 Criterios de Riesgo. Compatible con la normativa chilena 5 Está promovido por la normativa 5 Está promovido por la normativa 5 Está promovido por la normativa 5 Está promovido por la normativa Está permitido pero se contempla de forma general Está permitido pero se contempla de forma general Está permitido pero se contempla de forma general Está permitido pero se contempla de forma general Está permitido pero se contempla de forma general Está permitido pero se contempla de forma general Está permitido pero se contempla de forma general Criterios de recurso Acumulado de DNI/GHI En este punto se cuantifica el recurso solar en la localización elegida en términos de energía incidente acumulada anual en kwh/(m 2 año). Es conveniente remarcar en este punto la diferencia que existe en cuanto al tipo de radiación aprovechable por las plantas solares según se trate de termosolar (CSP) o fotovoltaica (FV). Las plantas termosolares necesitan concentrar la radiación solar por lo que se abastecen de su componente directa, conocida como DNI por las siglas en inglés de Direct Normal Irradiance; mientras que las fotovoltaicas por su parte emplean tanto la radiación directa como la difusa por lo que su recurso vendrá caracterizado por la GHI, de Global Horizontal Irradiance. Pág128

129 A estos efectos se normaliza el valor de DNI y GHI utilizando los valores típicos que se utilizan para considerar que una localización dispone de un buen recurso solar y fotovoltaico. Se considera a este fin como ubicación de referencia Las Vegas, USA, cuya DNI anual es igual a kwh/(m 2 año) y GHI anual kwh/(m 2 año) (22) Criterios de mercado Mercado potencial en otros países Este indicador mide el mercado potencial del proyecto solar analizado a otros países. Es decir, si el proyecto podría llevarse a cabo con éxito en países con necesidades energéticas o de otra índole, similares a las del Norte de Chile. Se emplea de nuevo un indicador cualitativo que toma valores de 1 hasta 3 según el proyecto goce de interés potencial de los mercados de otros países. Para establecer las calificaciones se ha usado de nuevo el juicio de los expertos participantes en esta Asistencia Técnica. Se han empleado las siguientes equivalencias: - El proyecto se considera difícilmente realizable en otro país: 1 - El proyecto se considera realizable otros países: 2 - El proyecto se considera competitivo en otros países: 3 En la tabla se muestran las calificaciones y justificaciones para cada uno de los proyectos tipo analizados. Proyecto tipo Puntuación Justificación Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP CCP Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP SRC Generación de electricidad para su inyección a la red mediante central de carbón hibridada con CSP CCP Generación de electricidad para su inyección a la red mediante FV Bombeo de agua mediante CSP 1 Bombeo de agua mediante FV La viabilidad de la generación de electricidad con CSP CCP está probada. Cualquier país de buen recurso podría albergar una planta. A pesar de haber menos plantas comerciales que de CCP, los SRC pueden ser una solución igual o mejor que estos en zonas de buen recurso. A pesar de encontrarse este tipo de proyecto aún en previabilidad tiene un gran potencial en países cuya generación está basada en el carbón. La viabilidad de la generación de electricidad con FV está probada. Cualquier país de buen recurso podría albergar una planta. Este proyecto no es aún una solución comercial demostrada. A pesar de no ser el bombeo solar una solución establecida, la estabilidad y sencillez asociadas a FV le permite ser una opción realizable en otros países. Pág129

130 Proyecto tipo Puntuación Justificación Desalinización por evaporación multi-efecto MED mediante CSP Desalinización por ósmosis inversa mediante FV Generación de calor para minería 3 Cogeneración para la obtención de calor de proceso y electricidad Cogeneración para la obtención de agua desalada y electricidad Tabla 66 Criterios de Mercado. Mercado potencial en otros países 3 La desalinización solar es una solución a tener en cuenta si las el buen recurso se combina con necesidades de agua dulce. 3 Igual que el caso anterior. 2 La viabilidad de la generación de calor de proceso con CSP está probada. Cualquier país de buen recurso podría albergar una instalación como ésta. A pesar de lo dicho para el proyecto anterior, la dificultad añadida de la cogeneración lastraría la implantación en otro país. 2 Igual que el caso anterior Posible uso de la tecnología en otros mercados En este punto de los criterios de mercado se trata de analizar si la solución tecnológica usada en el proyecto solar considerado podría ser utilizada también en otras aplicaciones. El objetivo final es evaluar la presencia potencial en otros mercados de la tecnología del proyecto. Se ha utilizado para ello un indicador cualitativo basado en juicio de expertos, tomando valores de 1 hasta 3 según el proyecto emplee una tecnología presente también en otros mercados. Corresponden las siguientes equivalencias: - La tecnología empleada una solución específica de la aplicación considerada: 1 - La tecnología empleada en el proyecto se podría usar para otra aplicación: 2 - La tecnología usada es versátil y podría utilizarse en otras aplicaciones y mercados: 3 En la tabla siguiente se muestran las calificaciones y justificaciones para cada uno de los proyectos tipo analizados. Proyecto tipo Puntuación Justificación Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP CCP Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP SRC Generación de electricidad para su inyección a la red mediante central de carbón hibridada con CSP CCP Generación de electricidad para su inyección a la red mediante FV 1 La especialización de la tecnología en este caso solo permitiría su uso para producción de electricidad. 1 Igual al anterior. 1 Igual al anterior. 2 Los componentes eléctricos de las plantas fotovoltaicas como transformadores o inversores tienen uso en otras aplicaciones. Pág130

131 Proyecto tipo Puntuación Justificación Las bombas encuentran uso en múltiples Bombeo de agua mediante CSP 2 aplicaciones industriales Bombeo de agua mediante FV 2 Igual que el caso anterior. Desalinización por evaporación multi-efecto 2 La escala de la desalinización industrial permite el uso de su tecnología asociada MED mediante CSP en otras aplicaciones. Desalinización por ósmosis inversa mediante 2 Igual que el caso anterior. FV Generación de calor para minería 3 El calor de proceso puede usarse en Cogeneración para la obtención de calor de proceso y electricidad Cogeneración para la obtención de agua desalada y electricidad multitud de aplicaciones. 2 A pesar de la versatilidad del calor de proceso, la combinación electricidad requiere de aplicaciones que puedan absorber ambas generaciones. 2 Igual que el caso anterior. Tabla 67 Criterios de Mercado. Posible uso de la tecnología en otros mercados Mercado abierto de componentes Otro aspecto que debe ser analizado en la evaluación de los proyectos es el grado de apertura del mercado de suministro de sus componentes. La presencia de oligopolios por ejemplo condicionaría considerablemente el proyecto a los intereses de las empresas suministradoras. Se ha utilizado para la evaluación de este criterio de nuevo un indicador cualitativo, tomando valores de 1 hasta 3 según la tecnología del proyecto se base en unos componentes que pertenezcan a un mercado abierto. Se proponen las siguientes equivalencias: - Uno de los componentes principales tiene solo de 1 a 10 posibles suministradores: 1 - Uno de los componentes principales tiene de 10 a 20 posibles suministradores: 2 - Los componentes del proyecto tienen todos más de 20 posibles suministradores: 3 En función del peso que cada componente tenga en el funcionamiento del proyecto tipo considerado se han otorgado las calificaciones, presentadas en la tabla siguiente. Proyecto tipo Puntuación Justificación Generación de electricidad para su inyección Los espejos reflectores cuentan con solo 1 a la red mediante CSP CCP 10 suministradores. Generación de electricidad para su inyección Los heliostatos están en la misma 1 a la red mediante CSP SRC situación que los espejos reflectores. Generación de electricidad para su Los espejos reflectores cuentan con solo inyección a la red mediante central de 1 10 suministradores. carbón hibridada con CSP CCP Generación de electricidad para su inyección a la red mediante FV 3 Los paneles fotovoltaicos tienen multitud de suministradores. Pág131

132 Proyecto tipo Puntuación Justificación Igual que para el caso de generación de Bombeo de agua mediante CSP 1 electricidad CSP. 3 Igual que para el caso de generación de Bombeo de agua mediante FV electricidad FV, ya que las bombas son componentes generalizados con muchos fabricantes. Desalinización por evaporación multi-efecto MED mediante CSP 1 Igual que para generación de electricidad CSP. Desalinización por ósmosis inversa mediante 2 En este caso la desalinización aporta componentes de mercado relativamente FV cerrado. Generación de calor para minería 1 Igual que para generación de electricidad CSP. Cogeneración para la obtención de calor de 1 Igual que para generación de electricidad proceso y electricidad Cogeneración para la obtención de agua desalada y electricidad Tabla 68 Criterios de Mercado. Mercado abierto de componentes Existencia de potenciales desarrolladores CSP. 1 Igual que para generación de electricidad CSP. Por último en la calificación de este criterio se analiza si hay entidades privadas en Chile o el extranjero que sean potenciales desarrolladoras de proyectos solares como el estudiado. La presencia de desarrolladores en el mercado local se debe principalmente a inversionistas extranjeros que buscan asentarse en el mercado local, ya sea en forma independiente o creando asociaciones con inversionistas locales. Al igual que el resto de indicadores de este epígrafe se dan valores de 1 hasta 4 según las siguientes equivalencias: - No existe ningún potencial desarrollador: 1 - Habría un potencial desarrollador: 2 - Habría de 1 a 10 desarrolladores potenciales: 3 - Habría más de 10 desarrolladores posibles: 4 Proyecto tipo Puntuación Justificación Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP CCP 3 Un proyecto con DIA aprobado Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP SRC 1 No se conocen interesados Generación de electricidad para su inyección a la red mediante central de 2 Se conoce 1 potencial desarrollador carbón hibridada con CSP CCP Generación de electricidad para su Sobre 20 proyectos con DIA 4 inyección a la red mediante FV aprobado Bombeo de agua mediante CSP 1 No se conocen interesados Pág132

133 Proyecto tipo Puntuación Justificación Bombeo de agua mediante FV 2 Se conoce 1 potencial desarrollador Desalinización por evaporación multi- 1 No se conocen interesados efecto MED mediante CSP Desalinización por ósmosis inversa mediante FV Generación de calor para minería 3 Cogeneración para la obtención de calor de proceso y electricidad Cogeneración para la obtención de agua desalada y electricidad 2 Se conoce 1 potencial desarrollador Existe un proyecto en construcción otro anunciado 1 No se conocen interesados 1 No se conocen interesados Tabla 69 Criterios de Mercado. Existencia de potenciales desarrolladores Criterios económicos Mercado potencial El mercado potencial es un indicador cuantitativo cuyo objetivo es tener en cuenta la demanda potencial del segmento analizado, ya sea electricidad, agua o energía térmica. Para poder tener resultados comparables entre proyectos se ha expresado esta la demanda como la energía eléctrica equivalente necesaria para generar cada segmento. La unidad utilizada ha sido el GWh eléctrico equivalente. Para el cálculo de esta energía se ha empleado la información suministrada en el ANEXO II: Demanda actual y proyección de los segmentos analizados y se han tomado las siguientes suposiciones. Ha de recalcarse que estos supuestos no forman parte del análisis de la demanda ni del análisis de potencial de la energía solar; sino que han sido tomados en complemento a estos para el cálculo de este indicador en cada proyecto tipo. - Generación de electricidad Se ha supuesto que la generación mediante solar podrá cubrir el aumento en las necesidades de energía eléctrica en los próximos 10 años. En el caso de FV la demanda total posible a cubrir está limitada por el 10% de la potencia total, un orden de magnitud de máxima capacidad admisible de esta tecnología para evitar fluctuaciones en la red. Se presenta a continuación la gráfica con las proyecciones de demanda. Pág133

134 60,000 50,000 Demanda anual SING (GWh) 40,000 30,000 20,000 10,000 0 Proyección CNE Proyección CDEC-SING Base Proyección CDEC-SING Alta Figura 52 Proyecciones de demanda de electricidad en el SING Fuente CNE (4) - Bombeo de agua Se ha supuesto que las instalaciones solares de bombeo, en tanto que nuevos proyectos, podrán cubrir las necesidades de 5 mineras grandes a 0,5 m3/s por minera durante los próximos 10 años. Para tener en cuenta el aumento de actividad se ha asumido una tasa de crecimiento del 50 % de la usada para la energía eléctrica. Para el cálculo de la energía eléctrica equivalente se han usado los mismos supuestos que en la simulación de producción de los proyectos tipo. - Desalinización Se ha supuesto que las instalaciones solares de desalinización, en tanto que nuevos proyectos, deberán cubrir la demanda de agua de mar desalinizada durante los próximos 10 años. La demanda actual se ha asimilado, al igual que en el caso anterior, a las necesidades de 5 mineras grandes. En este caso sobre los 0,5 m3/s citados en el punto anterior, la demanda de desalinización representaría una fracción de aproximadamente 70% según los datos del ANEXO II: Demanda. Para la tasa de crecimiento se ha realizado la misma corrección que en el caso anterior. Debido a su generalidad se han usado los consumos asociados a la ósmosis inversa para el cálculo de la demanda en términos de energía eléctrica equivalente. - Calor de proceso Se ha supuesto que las instalaciones solares de desalinización, en tanto que nuevos proyectos, deberán cubrir la demanda de calor de proceso para minería durante los próximos 10 años. Para la demanda actual se han obtenido los datos presentes en el ANEXO II: Demanda y para la tasa de crecimiento se ha realizado la misma corrección que en los dos casos anteriores. Pág134

135 Para el cálculo de la energía eléctrica equivalente se ha tomado, al igual que en la evaluación de cada proyecto tipo, un ratio de conversión de térmico a eléctrico del 35%. - Cogeneración de calor y electricidad Al priorizar este proyecto la demanda de energía térmica sobre la eléctrica, la demanda se ha asumido igual a la del caso anterior. - Cogeneración de agua desalada y electricidad En este proyecto la prioridad es la generación de agua desalinizada por lo que la demanda de este proyecto se asume igual a la de este bien Inversión total Para cada uno de los proyectos tipo analizados se ha estimado una inversión total. Para la realización de estos cálculos se han tomado como referencia datos de CAPEX reales de plantas y precios de componentes actualizados. Por ejemplo para el caso de generación de electricidad mediante CSP las partidas consideradas han sido: - Licencias y contratos - Trabajo civil - Campo solar - Bloque de potencia - Sistema de aceite térmico HTF - Almacenamiento térmico por sales fundidas - Sistemas comunes y balance de planta - Integración de componentes - Puesta en funcionamiento - Seguro de construcción - Trabajos de EPC La unidad utilizada ha sido el millón de USD Producción relativa a la inversión Se presenta la producción específica como indicador económico obteniendo el valor relativo a la inversión estimada para la el proyecto solar tipo. En el cálculo de este indicador se han utilizado los resultados de la simulación de producción realizada para cada proyecto. En los casos en los que el objetivo del proyecto solar considerado no es la producción de energía eléctrica se ha obtenido una producción eléctrica equivalente asumiendo un ratio fijo de conversión de energía térmica a eléctrica del 35 %. Las unidades empleadas han sido MWh equivalentes producidos entre millones de USD invertidos. Pág135

136 Importe de componentes locales Este indicador representa la parte de la inversión que podría ser cubierta por la producción de la industria local en Chile. Para su cálculo se ha analizado la inversión estimada para cada proyecto y se han identificado las partidas que podrían ser cubiertas total o parcialmente por la industria chilena. Las competencias que se han considerado para la industria chilena han sido por ejemplo: Obra civil, Estructuras, Sales fundidas (para CSP), etc. La unidad utilizada es de nuevo el millón de USD Importe de componentes locales relativo a la potencia de la planta Se complementa en este punto el importe de componentes locales con su valor relativo según la potencia de la planta utilizada en la simulación de producción del proyecto tipo considerado. En los casos en los que el objetivo del proyecto no ha sido la producción de energía eléctrica se ha obtenido una potencia eléctrica equivalente asumiendo un ratio fijo de conversión de potencia térmica a eléctrica del 35 %. Las unidades elegidas son millones de USD cubiertos por la industria local entre los MWe equivalentes de potencia de la instalación Producción relativa a los costes O&M Además de los cálculos para la inversión total, se ha realizado para cada proyecto tipo una estimación de los costes de operación y mantenimiento (O&M) de la instalación. Las partidas incluidas en la definición de los costes O&M en cada caso han sido: - Gastos de personal - Contratos de mantenimiento de la instalación - Contratos de operación de la instalación - Piezas de repuesto y consumibles - Seguros y alquileres - Consumo de combustibles y agua (si aplicase) - Impuestos y comisiones Se presenta entonces, con el fin de tener en cuenta los gastos de O&M del proyecto, la producción específica relativa a estos costes anuales. En los casos en los que el objetivo del proyecto solar considerado no es la producción de energía eléctrica se ha obtenido una producción eléctrica equivalente asumiendo un ratio fijo de conversión de energía térmica a eléctrica del 35 %. Pág136

137 Las unidades usadas han sido MWh equivalentes producidos entre millones de USD gastados en O&M al año Uso de combustible fósil En ocasiones los proyectos solares contemplan la utilización de una cierta cantidad de energía de origen fósil. Por ello se incluye en este punto un indicador presentado como el porcentaje de la energía primaria total del proyecto considerado que ha sido obtenida por medio de estos combustibles. Aunque no se ha considerado en ningún caso el empleo de energía fósil para aumentar la producción de las plantas, en las instalaciones de CSP es necesario disponer de apoyo fósil si se dan periodos largos de inactividad, a fin de mantener determinados sistemas (en especial el almacenamiento térmico mediante sales fundidas) por encima de unas temperaturas mínimas de seguridad LCOE, LCOW, LCOH Normalizados Puesto que se están comparando tres productos diferentes: Electricidad, Agua y Calor, se ha optado por normalizar sus costes de producción utilizando el concepto de coste normalizado de la electricidad agua o calor (se usan las siglas en inglés LCOE, LCOW y LCOH que se corresponden con Levelized Cost Of Energy, Water y Heat respectivamente) normalizados con el precio medio de la electricidad, agua o calor respectivamente. Así el indicador es igual al cociente del coste normalizado (LC) dividido por el precio medio de referencia. El coste normalizado (LCOE, LCOW, LCOH) se calcula como el precio al que se debería vender la energía, agua o calor para que los flujos de caja descontados se anulen, considerando que dicho precio se indexará anualmente en base a un índice. El coste normalizado depende de las variables técnicas y económicas (producción, inversión, costes) y financieras (financiación y tipo de descuento). Las hipótesis financieras y fiscales empleadas para el análisis son las siguientes: Hipótesis financieras: - Tipo interés préstamo Senior: fijo al 6% para toda la vida del proyecto - Plazo préstamo Senior: 15 años (+carencia igual al periodo de construcción) - Apalancamiento: 75 % - Comisión de estructuración 3% - FCSD para 6 meses de servicio de la deuda - Intercalarios 14 financiados 100 % - RCSD esculpido: 1,30 Hipótesis fiscales: - Plazo amortización fiscal: 20 años 15 - Impuesto a las utilidades: 20 % 14 En los intercalarios se engloban los gastos financieros ocasionados durante el periodo de carencia del proyecto, por ejemplo: comisiones, dotación de fondos, etc. 15 Si bien sería posible la utilización de la amortización acelerada se ha optado por realizar las simulaciones sin considerar incentivos fiscales de cuyo análisis es objeto el Componente 2 de esta asistencia técnica. Pág137

138 - Impuesto de patente comercial: 0,5 % sobre los capitales propios Hipótesis de negocio: - El precio fijo de venta es el resultado del análisis, esto es, el LCO(E,W,H) - Este precio se indexa al 3% anual - El período de análisis es de 25 años - El tipo de descuento es del 12 %. En este punto se presenta el LCO(E,W,H) de forma relativa a un precio medio estimado para el PPA, de manera que se puede comparar el coste de generación de energía, agua o calor del proyecto considerado con el precio real que sustituiría. Tras consultar a varios consumidores grandes se ha optado tomar como referencia los valores siguientes. En el caso de la electricidad: USD/MWh, para los grandes consumidores, como las empresas mineras USD/MWh, para el mercado spot, en el que compran su energía clientes más pequeños Para el agua desalinizada: - 2,0 USD/m 3 Para calor: - 1 USD/l, tomando como referencia el coste estimado del gasóleo para uso industrial, costes de transporte y amortización de las calderas Criterios ambientales Ausencia de riesgos ambientales En los aspectos ambientales se incluye un indicador cualitativo que cuantifica el riesgo ambiental del proyecto. Se han considerado como riesgos ambientales la eventualidad de generar un riesgo para la salud de la población al superar un límite máximo permitido de emisiones, efluentes o residuos fijados por una norma de emisión a cuerpos de agua o al aire, respectivamente. Dado que las zonas cercanas a centros mineros del Norte como Calama, Chuquicamata o Antofagasta y María Elena ha sido declaradas zonas latentes o saturadas por contaminación atmosférica básicamente por la generación de gases de combustión (monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno e hidrocarburos) por el uso de equipos y vehículos medianos y pesados y por la generación de material particulado asociado a los movimientos de tierras en la fase de construcción de proyectos, cualquiera sea su tipo, y que la posibilidad de liberar efluentes o residuos a curso o cuerpos de agua subterráneos o superficiales es también mayormente probable en la etapa de construcción, se considera que los riesgos ambientales son significativamente menores durante la etapa de operación, por lo que la evaluación presente considera los riesgos durante la etapa de construcción. Pág138

139 Para cuantificar este indicador se han dado valores de 1 hasta 3, correspondiendo las siguientes equivalencias: - El proyecto genera dos o más riesgos ambientales: 1 - El proyecto genera un riesgo ambiental: 2 - El proyecto no genera riesgos ambientales: 3 Proyecto tipo Puntuación Justificación El proyecto genera un riesgo ambiental Generación de electricidad para su 2 (emisiones de material particulado y gases inyección a la red mediante CSP CCP de combustión durante construcción) El proyecto genera un riesgo ambiental Generación de electricidad para su 2 (emisiones de material particulado y gases inyección a la red mediante CSP SRC de combustión durante construcción) Generación de electricidad para su El proyecto genera un riesgo ambiental inyección a la red mediante central de 2 (emisiones de material particulado y gases carbón hibridada con CSP CCP de combustión durante construcción) El proyecto genera un riesgo ambiental Generación de electricidad para su 2 (emisiones de material particulado y gases inyección a la red mediante FV de combustión durante construcción) El proyecto no genera riesgos ambientales (no hay mayores movimientos de tierra y Bombeo de agua mediante CSP 1 equipos o vehículos durante etapa de construcción) El proyecto no genera riesgos ambientales (no hay mayores movimientos de tierra y Bombeo de agua mediante FV 1 equipos o vehículos durante etapa de construcción) El proyecto no genera riesgos ambientales Desalinización por evaporación multiefecto MED mediante CSP equipos o vehículos durante etapa de (no hay mayores movimientos de tierra y 1 construcción) Desalinización por ósmosis inversa mediante FV Generación de calor para minería 1 Cogeneración para la obtención de calor de proceso y electricidad Cogeneración para la obtención de agua desalada y electricidad Tabla 70 Criterios Ambientales. Ausencia de riesgos ambientales El proyecto no genera riesgos ambientales (no hay mayores movimientos de tierra y equipos o vehículos durante etapa de construcción) El proyecto no genera riesgos ambientales (no hay mayores movimientos de tierra y equipos o vehículos durante etapa de construcción) El proyecto no genera riesgos ambientales (no hay mayores movimientos de tierra y equipos o vehículos durante etapa de construcción) El proyecto no genera riesgos ambientales (no hay mayores movimientos de tierra y equipos o vehículos durante etapa de construcción) Pág139

140 CO2 evitado La implementación de soluciones basadas en energía solar llevaría acompañada una reducción en las emisiones de CO2 del Estado Chileno. Se presenta en este punto la cantidad de CO2 que se dejaría de emitir si se realizara el proyecto analizado. Las unidades utilizadas son miles de toneladas anuales relativas a la inversión estimada para el proyecto en M USD. La hipótesis tomada ha sido considerar la energía solar como sustitutiva del mix energético no renovable actual. Para el caso de energía eléctrica, se ha considerado que el CO2 evitado sería equivalente a las emisiones que produciría la combinación citada para la generación de la misma cantidad de energía eléctrica. Tomando datos publicados por el Ministerio de Energía chileno (huelladecarbono.minienergia.cl) se obtiene entonces un ahorro de emisiones de 725 kg de CO2 por MWh eléctrico producido. En el caso de la energía térmica, se ha considerado que la totalidad de la misma se obtiene a partir de Diésel, en consonancia con la situación actual de la región, con lo que el ahorro de emisiones sería de 270 kg de CO2 por MWth térmico Proyectos en el Sistema de Evaluación Ambiental (SEA) El Sistema de Evaluación Ambiental (SEA) evalúa de forma anticipada, antes de su ejecución, los potenciales impactos ambientales negativos o positivos de un proyecto, en este sentido el estar dentro del Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental en etapa de calificación supone que la etapa de admisibilidad del proyecto ha sido aprobada en tanto cumple con los contenidos mínimos exigidos por la Ley de Bases Generales del Medio Ambiente nº , no obstante aun es un proceso abierto en su análisis que puede culminar con una calificación de aprobación o rechazo de un proyecto. Se trata de un indicador cualitativo cuyas calificaciones toman valores de 1 a 4 y se establecen como sigue: - No existe ningún proyecto como el analizado en el SEA: 1 - Existe algún proyecto similar en el SEA: 2 - Hay de 1 a 10 proyectos como el analizado en el SEA : 3 - Hay más de 10 proyectos como el analizado en el SEA: 4 Proyecto tipo Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP CCP Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP SRC Generación de electricidad para su inyección a la red mediante central de carbón hibridada con CSP CCP Puntuación Justificación Hay de 1 a 10 proyectos como el 3 analizado en el SEA (existe 1 proyecto aprobado, Pedro de Valdivia) Existe algún proyecto similar en el SEA 2 (existe 1 proyecto aprobado, Pedro de Valdivia) 1 No existe ningún proyecto como el analizado en el SEA Pág140

141 Proyecto tipo Generación de electricidad para su inyección a la red mediante FV Bombeo de agua mediante CSP 1 Bombeo de agua mediante FV 1 Desalinización por evaporación multiefecto MED mediante CSP Desalinización por ósmosis inversa mediante FV Generación de calor para minería 1 Cogeneración para la obtención de calor de proceso y electricidad Cogeneración para la obtención de agua desalada y electricidad Tabla 71 Criterios Ambientales. Proyectos en el SEA Puntuación Justificación Hay más de 10 proyectos como el analizado en el SEA No existe ningún proyecto como el analizado en el SEA No existe ningún proyecto como el analizado en el SEA No existe ningún proyecto como el analizado en el SEA Existe algún proyecto similar en el SEA (existe 1 proyecto aprobado de Escondida) No existe ningún proyecto como el analizado en el SEA (existe 1 proyecto aprobado de Codelco Chuquicamata) No existe ningún proyecto como el analizado en el SEA Proyectos tienen Declaración de Impacto Ambiental (DIA) La Declaración de Impacto Ambiental (DIA) es el formato exigido por la autoridad ambiental cuando los impactos ambientales no generan efectos, características o circunstancias asociadas a efectos adversos significativos, por lo cual supone que cumple con la normativa ambiental vigente y posee un mejor perfil ambiental comparado con un Estudio de Impacto Ambiental. Al este respecto cabe señalar que la totalidad de los proyectos fotovoltaicos sobre 3 MW evaluados y aprobados por el SEA han sido como DIA. La forma de evaluar este indicador ha sido a través de calificaciones de 1 a 4 estableciéndose como sigue: - No existe ninguna DIA para un proyecto como el analizado: 1 - Existe una DIA para un proyecto similar: 2 - Hay de 1 a 10 proyectos como el analizado que tengan DIA: 3 - Hay más de 10 proyectos como el analizado que tengan DIA: 4 Proyecto tipo Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP CCP Generación de electricidad para su inyección a la red mediante CSP SRC Generación de electricidad para su inyección a la red mediante central de carbón hibridada con CSP CCP Puntuación Justificación 3 Hay de 1 a 10 proyectos como el analizado que tengan DIA 2 Existe una DIA para un proyecto similar 1 No existe ninguna DIA para un proyecto como el analizado Pág141

142 Proyecto tipo Generación de electricidad para su inyección a la red mediante FV Bombeo de agua mediante CSP 1 Bombeo de agua mediante FV 1 Desalinización por evaporación multiefecto MED mediante CSP Desalinización por ósmosis inversa mediante FV Generación de calor para minería 1 Cogeneración para la obtención de calor de proceso y electricidad Cogeneración para la obtención de agua desalada y electricidad Tabla 72 Criterios Ambientales. Proyecto tiene DIA Puntuación Justificación 4 1 Hay más de 10 proyectos como el analizado que tengan DIA No existe ninguna DIA para un proyecto como el analizado No existe ninguna DIA para un proyecto como el analizado No existe ninguna DIA para un proyecto como el analizado 2 Existe una DIA para un proyecto similar No existe ninguna DIA para un proyecto como el analizado 2 Existe una DIA para un proyecto similar 1 No existe ninguna DIA para un proyecto como el analizado 11.2 METODOLOGÍA DE INTEGRACION DE CRITERIOS, QFD Para integrar los criterios se ha utilizado la metodología Quality Function Deployment 16. Se identificaron los criterios de priorización de los proyectos con los principales actores involucrados y el Ministerio de Energía y se ordenaron en función de su relevancia (Voz del cliente) A este fin se realizó una reunión de focalización en la que se detallaron los criterios y priorizaron asignándoles unos pesos presentados en la tabla siguiente. Orden Ponderación Necesidad - Criterios 4 0,138 Seguridad energética 4 0,138 Eficiencia económica 4 0,138 Efecto catalizador del estudio de viabilidad 4 0,138 Novedad 4 0,138 Efecto arrastre, replicabilidad, mercado potencial 3 0,103 Desarrollo de industria local 3 0,103 Amigable con el medio ambiente 2 0,069 Amigable con la sociedad 1 0,034 Contribución al desarrollo del I+D+i nacional Tabla 73 Voz del cliente 16 QFD proporciona una camino sistemático para que la voz del cliente fluya a través del proceso de desarrollo del producto estableciendo un nexo de unión entre los diferentes requisitos técnicos enfocándolos hacia las necesidades de los clientes. (32). En el análisis, se utilizará la primera casa, que correlaciona la voz del cliente con las características técnicas Pág142

143 Se analizaron cada uno de los proyectos y se analizaron características asociadas a aspectos de: - Tecnología: o Energía específica por terreno ocupado o Energía específica por consumo de agua o Tamaño de planta o No necesidad refuerzo infraestructuras o Factor de planta - Social: o Presta un servicio directo sociedad o Mano de obra local - Recurso: o Recurso solar acumulado anual - Riesgo: o Ausencia de riesgo percibido actores chilenos o Ausencia de riesgo percibido expertos o Plantas similares en mundo o Plantas similares en Chile o No se ha descartado el proyecto en el pasado o Simplicidad tecnología o Compatible con la normativa chilena - Mercado: o Mercado potencial en otros países o Posible uso de la tecnología en otros mercados o Mercado abierto de componentes o Existencia de potenciales desarrolladores del proyecto - Economía: o Mercado potencial o Inversión total planta o Producción relativa a la Inversión o Importe de componentes locales o Importe de componentes locales relativo a la potencia o Producción relativa al coste de O&M o Uso de combustible fósil o LCOE, LCOW & LCOH - Medio Ambiente: o Ausencia de riesgos ambientales o CO2 evitado o Proyecto en Sistema de Evaluación Ambiental (SEA) o Proyecto tiene Declaración de Impacto Ambiental (DIA) Se normalizaron las características cuantificables, donde i representa el parámetro y j el proyecto mediante tres métodos: 1. Normalización max-min 1 : El valor menos el mínimo dividido por el máximo menos el mínimo de todos los proyectos Pág143

144 2. Normalización normal 2 : El valor menos la media de todos los proyectos dividido por la desviación típica de todos los proyectos pare ese parámetro. 3. Normalización max 3 : El valor dividido por el máximo valor de todos los proyectos. 1 = ; 2 = ; 3 = Y se correlacionó la voz del cliente con las características de los proyectos a partir de juicio de expertos como se muestra en la Tabla 6, Tabla 7, Tabla 8, Tabla 9 y Tabla 10 (, ), para obtener el valor para cada proyecto de cada criterio k-ésimo de selección ( ) (Tabla 5) que a su vez se normalizó con el máximo valor para su agregación ponderada posterior. =, ; = ( ) Para agregarlos se utilizaron los pesos de ponderación definidos en la Tabla 5 ( ) que se obtiene dividiendo el orden por la suma de los órdenes para que la suma de los pesos esté normalizada a la unidad, así, la valoración de cada proyecto ( ) es igual a: = ; =1 Finalmente, se verificó que si se equiponderaban todas los criterios, es decir todos los β eran iguales no variaba el orden de selección de los proyectos. Pág144

145 12 ANEXO VII: SOMERA DESCRIPCIÓN DE LOS PROYECTOS ANALIZADOS 12.1 INTRODUCCIÓN Se han empleado los citados indicadores para comparar soluciones basadas en energía solar a los siguientes proyectos tipo: - Generación de energía eléctrica para su inyección a la red o Mediante CSP CCP o Mediante CSP SRC o Mediante FV o Mediante central de carbón hibridada con CSP CCP - Bombeo de agua (de mar o desalinizada) hasta las instalaciones mineras - Desalinización de agua de mar o Por evaporación multi-efecto (MED) mediante CSP CCP o Por ósmosis inversa mediante FV - Calor de proceso para minería mediante CSP CCP - Cogeneración de energía eléctrica y calor de proceso para minería mediante CSP CCP - Cogeneración de energía eléctrica y calor para desalinización por MED mediante CSP CCP Dentro de los límites de la región del Norte de Chile se han seleccionado tres localizaciones distintas con el fin de analizar cada proyecto considerado en un emplazamiento que se adecúe a la solución tecnológica que se esté estudiando. - Localización 1: Zona Costera: Esta localización sería adecuada para instalaciones de bombeo, desalinización y cogeneración para desalinización. - Localización 2: Zona Intermedia, situada entre m m de altitud: Esta localización sería adecuada para una etapa intermedia en el proceso de bombeo de agua de mar hasta las instalaciones mineras a gran altura o la etapa final en una minera a mediana altura. - Localización 3: Zona Altiplánica, situada a más de m de altitud: Esta localización podría estar cerca de una instalación minera, siendo adecuada para instalaciones de calor de proceso y cogeneración para calor de proceso. Se ha realizado para cada proyecto tipo una simulación de producción cuyos resultados, sumados al juicio de expertos y análisis cualitativos han servido para completar los indicadores descritos en el ANEXO VI: Descripción de la metodología de selección, criterios y método. Pág145

146 12.2 GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Termosolar de concentración (CSP): Colector Cilindro-Parabólico (CCP) Introducción Una planta termosolar se compone esencialmente de dos bloques: campo solar y bloque de potencia. El campo solar colecta la radiación solar directa en forma de energía térmica en un fluido caloportador (HTF) y el bloque de potencia transforma la energía térmica en energía mecánica, y ésta a su vez en corriente eléctrica. El colector cilindro parabólico (CCP), está compuesto básicamente por un espejo cilindro parabólico que refleja la radiación solar directa concentrándola sobre un tubo receptor colocado en la línea focal de la parábola. La radiación solar concentrada produce el calentamiento (aumento de energía termodinámica) del fluido que circula por el interior del tubo receptor. El almacenamiento de energía térmica (TES) permite prolongar la actividad de la planta de generación en horas sin radiación solar, aumentando el factor de planta a costa de incrementar los costes de inversión iniciales. La tecnología más madura en el mercado actual es el almacenamiento de sales fundidas en dos tanques, con intercambiadores de calor reversibles Ficha de la instalación Proyecto tipo: Planta termosolar de colectores cilindro parabólicos con almacenamiento térmico para generación de electricidad Parámetros de diseño: - Potencia bruta: 50 MWe - Tecnología de captación: CCP - Número de lazos: Múltiplo solar: 2 - Almacenamiento térmico: 7,5 horas equivalentes - Refrigeración del ciclo de potencia: Aire Resultados obtenidos de la simulación de producción Se ha realizado una simulación de producción con los siguientes resultados: - Localización: Recurso DNI (kwh/m 2 año) Energía producida (GWh/año) Suelo requerido (ha) Agua requerida (miles de m3/año) Consumo fósil sobre energía primaria 2% 2% 2% - LCOE (sobre grandes consumidores) 1,78 1,32 1,08 Pág146

147 Indicadores Con los resultados obtenidos, el juicio de expertos y análisis cualitativos se han completado los siguientes indicadores para su introducción en la matriz QFD. Localización Energía específica por terreno ocupado (MWhe eq./ha) Energía específica por consumo de agua (MWhe eq./m3 agua) Tecnología Tamaño de planta (MW) No necesidad refuerzo infraestructuras Factor de planta Social Presta un servicio directo sociedad Mano de obra local , , , Tabla 74 Generación de energía eléctrica CSP CCP. Indicadores Tecnológicos y sociales Localización Ausencia de riesgo percibido actores chilenos Ausencia de riesgo percibido expertos Plantas similares en mundo Riesgo Plantas similar-es en Chile No se ha descartado el proyecto en el pasado Simplicidad tecnología Compatible con la normativa chilena Tabla 75 Generación de energía eléctrica CSP CCP. Indicadores de Riesgo Localización Recurso Recurso solar (acumulado de DNI o GHI anual) normalizado Mercado potencial en otros países Posible uso de la tecnología en otros mercados Mercado Mercado abierto de componentes Existencia de potenciales desarrolladores del proyecto 1 0, , , Tabla 76 Generación de energía eléctrica CSP CCP. Indicadores de Recurso y Mercado Pág147

148 Localización Mercado potencial Inversión total planta Producción relativa a la Inversión (MWhe eq./ M USD Inversión) Económica Importe componentes locales Importe componentes locales relativo a la potencia Coste O&M (MWhe eq./m USD O&M año) Uso de combustible fósil (% energia primaria) LCOE, LCOW & LCOH , , , , , ,1 Tabla 77 Generación de energía eléctrica CSP CCP. Indicadores Económicos Localización Ausencia de Riesgos ambientales Ambiental CO2 evitado (Tm/año/ Inversión) Proyecto en SEA Proyecto tiene DIA Tabla 78 Generación de energía eléctrica CSP CCP. Indicadores Ambientales Termosolar de concentración (CSP): Sistema de Receptor Central (SRC) Introducción Un sistema de receptor central (SRC) -o planta de torre- se compone, al igual que una planta CSP CCP, de dos grandes sistemas: campo solar y bloque de potencia. El campo solar colecta la radiación solar directa en forma de energía térmica en un fluido caloportador (HTF) y el bloque de potencia transforma la energía térmica en energía mecánica, y ésta a su vez en corriente eléctrica. En un SRC el campo solar está compuesto por un grupo, de concentradores individuales llamados heliostatos, que dirigen la radiación solar concentrada hacia un receptor central, normalmente situado a una cierta altura sobre el suelo en una torre. Esta configuración permite alcanzar concentraciones mayores de la radiación. Al igual que en la tecnología CCP se dispone en las plantas de torre de almacenamiento de energía térmica (TES) de manera que la actividad de la planta se extiende en horas sin radiación solar, aumentando el factor de planta a costa de incrementar los costes de inversión iniciales. La tecnología más común sigue siendo el uso de sales fundidas lo que hace en este caso el almacenamiento directo al ser el fluido que también circula por el campo solar. Pág148

149 Ficha de la instalación Proyecto tipo: Planta termosolar de receptor central con almacenamiento térmico para generación de electricidad Parámetros de diseño: - Potencia bruta: 50 MWe - Tecnología de captación: Sistema de Receptor Central - Número de heliostatos: Múltiplo solar: 2,5 - Almacenamiento térmico: 10 horas equivalentes - Refrigeración del ciclo de potencia: Aire Resultados obtenidos de la simulación de producción Se ha realizado una simulación de producción con los siguientes resultados: - Localización: Recurso DNI (kwh/m2año) Energía producida (GWh/año) ,6 227,3 - Suelo requerido (ha) Agua requerida (miles de m3/año) Consumo fósil (sobre energía primaria) 0,0% 0,0% 0,0% - LCOE (sobre grandes consumidores) 2,85 2,00 1, Indicadores Con los resultados obtenidos, el juicio de expertos y análisis cualitativos se han completado los siguientes indicadores para su introducción en la matriz QFD. Localización Energía específica por terreno ocupado (MWhe eq./ha) Energía específica por consumo de agua (MWhe eq./m3 agua) Tecnología Tamaño de planta (MW) No necesidad refuerzo infraestructuras Factor de planta Social Presta un servicio directo sociedad Mano de obra local , , , Tabla 79 Generación de energía eléctrica - CSP SRC. Indicadores Tecnológicos y sociales Pág149

150 Localización Ausencia de riesgo percibido actores chilenos Ausencia de riesgo percibido expertos Plantas similares en mundo Riesgo Plantas similares en Chile No se ha descartado el proyecto en el pasado Simplicidad tecnología Compatible con la normativa chilena Tabla 80 Generación de energía eléctrica CSP SRC. Indicadores de Riesgo Localización Recurso Recurso solar (acumulado de DNI o GHI anual) normalizado Mercado potencial en otros países Posible uso de la tecnología en otros mercados Mercado Mercado abierto de componentes Existencia de potenciales desarrolladores del proyecto 1 0, , , Tabla 81 Generación de energía eléctrica CSP SRC. Indicadores de Recurso y Mercado Localización Mercado potencial Inversión total planta Producción relativa a la Inversión (MWhe eq./ M USD Inversión) Económica Importe componentes locales Importe componentes locales relativo a la potencia Coste O&M (MWhe eq./m USD O&M año) Uso de combustible fósil (% energia primaria) LCOE, LCOW & LCOH , , , , , ,5 Tabla 82 Generación de energía eléctrica CSP SRC. Indicadores Económicos Pág150

151 Localización Ausencia de Riesgos ambientales CO2 evitado (Tm/año/ Inversión) Ambiental Proyecto en SEA Proyecto tiene DIA Tabla 83 Generación de energía eléctrica CSP SRC. Indicadores Ambientales Central de carbón hibridada con termosolar de concentración (CSP CCP) Introducción Una forma de introducir la energía solar sin asumir la construcción de nuevas centrales es la hibridación de centrales existentes. En este caso se propone la combinación de una planta termosolar de colectores cilindro parabólicos con una central de carbón. La hipótesis tomada ha sido que el campo solar generará el calor de proceso necesario para ser aportado en la etapa de precalentamiento de más alta temperatura del bloque de potencia de la planta de carbón. De esta manera, la caldera de carbón reducirá su consumo de combustible, reduciendo sus emisiones Ficha de la instalación Proyecto tipo: Central de carbón hibridada con termosolar de concentración de cilindroparabólico para generación de electricidad. Parámetros de diseño: - Potencia bruta: o Central de carbón: 150 MWe o CSP 9,1 MWeeq. - Tecnología de captación: CCP - Número de lazos: 16 - Múltiplo solar: 1,2 - Almacenamiento térmico: Sin almacenamiento - Refrigeración del ciclo de potencia: Aire Pág151

152 Resultados obtenidos de la simulación de producción Se ha realizado una simulación de producción con los siguientes resultados: - Localización: Recurso DNI (kwh/m2año) Energía producida (GWh/año) Energía aportada CSP (GWheq./año) Suelo requerido (ha) Agua requerida (miles de m3/año) 3,8 4,3 4,9 - Consumo fósil (sobre energía primaria) 98,6% 98,1% 97,6% - LCOE (sobre grandes consumidores) 0,39 0,39 0, Indicadores Con los resultados obtenidos, el juicio de expertos y análisis cualitativos se han completado los siguientes indicadores para su introducción en la matriz QFD. Localización Energía específica por terreno ocupado (MWhe eq./ha) Energía específica por consumo de agua (MWhe eq./m3 agua) Tecnología Tamaño de planta (MW) No necesidad refuerzo infraestructuras Factor de planta Social Presta un servicio directo sociedad , , , Tabla 84 Generación de energía eléctrica - Carbón CSP. Indicadores Tecnológicos y sociales Mano de obra local Localización Ausencia de riesgo percibido actores chilenos Ausencia de riesgo percibido expertos Plantas similares en mundo Riesgo Plantas similares en Chile No se ha descartado el proyecto en el pasado Simplicidad tecnología Compatible con la normativa chilena Tabla 85 Generación de energía eléctrica Carbón CSP. Indicadores de Riesgo Pág152

153 Recurso Mercado Localización Recurso solar (acumulado de DNI o GHI anual) normalizado Mercado potencial en otros países Posible uso de la tecnología en otros mercados Mercado abierto de componentes Existencia de potenciales desarrolladores del proyecto 1 0, , , Tabla 86 Generación de energía eléctrica Carbón CSP. Indicadores de Recurso y Mercado Localización Mercado potencial Inversión total planta Producción relativa a la Inversión (MWhe eq./ M USD Inversión) Económica Importe componentes locales Importe componentes locales relativo a la potencia Coste O&M (MWh e eq./m USD O&M año) Uso de combustible fósil (% energía primaria) LCOE, LCOW & LCOH , , , , ,39 Tabla 87 Generación de energía eléctrica Carbón CSP. Indicadores Económicos Localización Ausencia de Riesgos ambientales CO2 evitado (Tm/año/ Inversión) Ambiental Proyecto en SEA Proyecto tiene DIA Tabla 88 Generación de energía eléctrica Carbón CSP. Indicadores Ambientales Pág153

154 Fotovoltaica (FV) Introducción Un sistema fotovoltaico de conexión a red consta de tres elementos claramente diferenciados: el generador fotovoltaico, el inversor y el cuadro de protecciones y medidas. El generador fotovoltaico está formado por módulos que se conectan entre sí. Estos módulos están formados por materiales semiconductores que son susceptibles de sufrir efecto fotoeléctrico, esto es, de generar directamente electricidad al verse expuestos a la luz. Estarán en serie varios paneles para alcanzar la tensión de funcionamiento óptimo del inversor; y otros en paralelo, como sea requerido para alcanzar la potencia deseada para la planta. Así, la instalación fotovoltaica se define por la potencia pico de su generador, que es la que se produce en condiciones estándar de medida, o sea W/m² de radiación, espectro 1,5 M.A., y temperatura de las células de 25⁰C. El inversor de conexión a red es el que se encarga de transformar la corriente continua suministrada por el generador, en corriente alterna que se volcará a la red eléctrica. Además, este equipo realiza el seguimiento del punto de máxima potencia que permite obtener, en cada momento, toda la potencia que puede dar el generador fotovoltaico con la radiación y la temperatura de ese instante. Se incluye, por otra parte, un sistema de protecciones garantizando de este modo tanto la seguridad de la instalación como la calidad de la energía cedida a la Red Eléctrica convencional Ficha de la instalación Proyecto tipo: Planta fotovoltaica sin seguimiento y paneles de silicio monocristalino para generación de electricidad. Parámetros de diseño: - Potencia instalada: 25 MWe - Tecnología de captación: FV de silicio monocristalino - Tipo de seguimiento: Fijo (sin seguimiento) - Orientación de los paneles: o Inclinación: Igual a la latitud o Azimut: Norte Resultados obtenidos de la simulación de producción Se ha realizado una simulación de producción con los siguientes resultados: - Localización: Recurso GHI (kwh/m2año) Energía producida (GWh/año) Suelo requerido (ha) Pág154

155 - Agua requerida (m3/año) Consumo fósil sobre energía primaria LCOE (sobre grandes consumidores) 1,4 1,3 1, Indicadores Con los resultados obtenidos, el juicio de expertos y análisis cualitativos se han completado los siguientes indicadores para su introducción en la matriz QFD. Localización Energía específica por terreno ocupado (MWhe eq./ha) Energía específica por consumo de agua (MWhe eq./m3 agua) Tecnología Tamaño de planta (MW) No necesidad refuerzo infraestructuras Factor de planta Social Presta un servicio directo sociedad Mano de obra local Tabla Generación de energía eléctrica - FV. Indicadores Tecnológicos y sociales Localización Ausencia de riesgo percibido actores chilenos Ausencia de riesgo percibido expertos Plantas similares en mundo Riesgo Plantas similares en Chile No se ha descartado el proyecto en el pasado Simplicidad tecnología Compatible con la normativa chilena Tabla 89 Generación de energía eléctrica - FV. Indicadores de Riesgo Pág155

156 Localización Recurso Recurso solar (acumulado de DNI o GHI anual) normalizado Mercado potencial en otros países Posible uso de la tecnología en otros mercados Mercado Mercado abierto de componentes Existencia de potenciales desarrolladores del proyecto 1 0, , , Tabla 90 Generación de energía eléctrica - FV. Indicadores de Recurso y Mercado Localización Mercado potencial Inversión total planta Producción relativa a la Inversión (MWhe eq./ M USD Inversión) Económica Importe componentes locales Importe componentes locales relativo a la potencia Coste O&M (MWhe eq./m USD O&M año) Uso de combustible fósil (% energia primaria) LCOE, LCOW & LCOH , , , , , ,2 Tabla 91 Generación de energía eléctrica - FV. Indicadores Económicos Ambiental Localización Ausencia de Riesgos ambientales CO2 evitado (Tm/año/ Inversión) Proyecto en SEA Proyecto tiene DIA Tabla 92 Generación de energía eléctrica - FV. Indicadores Ambientales Pág156

157 12.3 BOMBEO DE AGUA HASTA LAS INSTALACIONES MINERAS Termosolar de concentración (CSP CCP) Introducción Las crecientes necesidades de agua por parte de las industrias mineras están llevando a éstas a considerar planes de bombeo de agua de mar (desalinizada o no) hasta sus explotaciones. Actualmente, el bombeo a las zonas altiplánicas es realizado por bombas alimentadas por suministro eléctrico de la red y en los casos sin disponibilidad de conexión la alimentación se realiza principalmente por motores Diésel. Por esto existe una alta demanda de convertir dichos sistemas y dar suministro por medio de energía solar. Este proyecto tipo trata de analizar la posibilidad de realizar el suministro eléctrico a estaciones de bombeo de agua mediante generación de origen termosolar. Se ha omitido la simulación de la localización 3, por carecer de sentido físico el ubicar una instalación de bombeo en el punto de mayor altitud del circuito Ficha de la instalación Proyecto tipo: Planta termosolar de colectores cilindro-parabólicos sin almacenamiento térmico para suministrar energía eléctrica a una estación de bombeo de agua de mar. Parámetros de diseño: - Capacidad de bombeo: 0,5 m3/s a m de altitud - Potencia bruta CSP: 11 MWe - Tecnología de captación: CCP - Número de lazos: 32 - Múltiplo solar: 2 - Almacenamiento térmico: 7.5 h - Refrigeración del ciclo de potencia: Aire Resultados obtenidos de la simulación de producción Se ha realizado una simulación de producción con los siguientes resultados: - Localización Recurso DNI (kwh/m2año) Energía producida (GWheq/año) Agua bombeada (miles de m3/año) Suelo requerido (ha) Agua requerida (miles de m3/año) 7,8 8,8 - Consumo fósil (sobre energía primaria) 0,04% 0,01% - LCOE (sobre grandes consumidores) 1,73 1,29 Pág157

158 Indicadores Con los resultados obtenidos, el juicio de expertos y análisis cualitativos se han completado los siguientes indicadores para su introducción en la matriz QFD. Localización Energía específica por terreno ocupado (MWhe eq./ha) Energía específica por consumo de agua (MWhe eq./m3 agua) Tecnología Tamaño de planta (MW) No necesidad refuerzo infraestructuras Factor de planta Social Presta un servicio directo sociedad Mano de obra local , , NA NA NA NA NA NA NA Tabla 93 Bombeo de agua - CSP. Indicadores Tecnológicos y Sociales Localización Ausencia de riesgo percibido actores chilenos Ausencia de riesgo percibido expertos Plantas similares en mundo Riesgo Plantas similares en Chile No se ha descartado el proyecto en el pasado Simplicidad tecnología Compatible con la normativa chilena NA NA NA NA NA NA NA Tabla 94 Bombeo de agua - CSP. Indicadores de Riesgo Localización Recurso Recurso solar (acumulado de DNI o GHI anual) normalizado Mercado potencial en otros países Posible uso de la tecnología en otros mercados Mercado Mercado abierto de componentes Existencia de potenciales desarrolladores del proyecto 1 0, , NA NA NA NA NA Tabla 95 Bombeo de agua - CSP. Indicadores de Recurso y Mercado Pág158

159 Localización Mercado potencial Inversión total planta Producción relativa a la Inversión (MWhe eq./ M USD Inversión) Económica Importe componentes locales Importe componentes locales relativo a la potencia Coste O&M (MWhe eq./m USD O&M año) Uso de combustible fósil (% energia primaria) LCOE, LCOW & LCOH NA NA NA NA NA NA NA NA Tabla 96 Bombeo de agua - CSP. Indicadores Económicos Localización Ausencia de Riesgos ambientales CO2 evitado (Tm/año/ Inversión) Ambiental Proyecto en SEA Proyecto tiene DIA NA NA NA NA Tabla 97 Bombeo de agua - CSP. Indicadores Ambientales Fotovoltaica (FV) Introducción Las crecientes necesidades de agua por parte de las industrias mineras están llevando a éstas a considerar planes de bombeo de agua de mar (desalinizada o no) hasta sus explotaciones. Esta es una oportunidad, para los sistemas fotovoltaicos, dado que pueden dar suministro en las alturas medias, evitando la instalación de líneas de transmisión, desde la mina o la costa hasta estos puntos. Se ha omitido la simulación de la localización 3, por carecer de sentido físico el ubicar una instalación de bombeo en el punto de mayor altitud del circuito Ficha de la instalación Proyecto tipo: Planta fotovoltaica de paneles de silicio monocristalino sin seguimiento suministrando energía eléctrica a una estación de bombeo. Pág159

160 Parámetros de diseño: - Capacidad de bombeo: 0,5 m 3 /s a m de altitud - Potencia bruta instalada: 10 MWe - Tecnología de captación: FV de silicio monocristalino - Tipo de seguimiento: Fijo (sin seguimiento) - Orientación de los paneles: o Inclinación: Igual a la latitud o Azimut: Norte Resultados obtenidos de la simulación de producción Se ha realizado una simulación de producción con los siguientes resultados: - Localización Recurso GHI (kwh/m 2 año) Energía producida (GWheq./año) 11,1 11,8 - Agua bombeada (miles de m 3 /año) Suelo requerido (ha) Agua requerida (m 3 /año) Consumo fósil (sobre energía primaria) LCOE (sobre grandes consumidores) 1,2 1, Indicadores Con los resultados obtenidos, el juicio de expertos y análisis cualitativos se han completado los siguientes indicadores para su introducción en la matriz QFD. Localización Energía específica por terreno ocupado (MWhe eq./ha) Energía específica por consumo de agua (MWhe eq./m3 agua) Tecnología Tamaño de planta (MW) No necesidad refuerzo infraestructuras Factor de planta Social Presta un servicio directo sociedad NA NA NA NA NA NA NA Tabla 98 Bombeo de agua - FV. Indicadores Tecnológicos y Sociales Mano de obra local Pág160

161 Localización Ausencia de riesgo percibido actores chilenos Ausencia de riesgo percibido expertos Plantas similares en mundo Riesgo Plantas similares en Chile No se ha descartado el proyecto en el pasado Simplicidad tecnología Compatible con la normativa chilena NA NA NA NA NA NA NA Tabla 99 Bombeo de agua - FV. Indicadores de Riesgo Recurso Mercado Localización Recurso solar (acumulado de DNI o GHI anual) normalizado Mercado potencial en otros países Posible uso de la tecnología en otros mercados Mercado abierto de componentes Existencia de potenciales desarrolladores del proyecto 1 0, , NA NA NA NA NA Tabla 100 Bombeo de agua - FV. Indicadores de Recurso y Mercado Localización Mercado potencial Inversión total planta Producción relativa a la Inversión (MWhe eq./ M USD Inversión) Económica Importe componentes locales Importe componentes locales relativo a la potencia Coste O&M (MWhe eq./m USD O&M año) Uso de combustible fósil (% energia primaria) LCOE, LCOW & LCOH NA NA NA NA NA NA NA NA Tabla 101 Bombeo de agua - FV. Indicadores Económicos Pág161

162 Ambiental Localización CO2 evitado Ausencia de Riesgos Proyecto en Proyecto tiene (Tm/año/ ambientales SEA DIA Inversión) NA NA NA NA Tabla 102 Bombeo de agua - FV. Indicadores Ambientales 12.4 DESALINIZACIÓN Desalinización Multi-efecto (MED) mediante termosolar de concentración (CSP CCP) Introducción Una planta MED se compone de varias etapas o efectos, que se suceden en serie a presiones decrecientes, de manera que en cada etapa se tienen puntos de ebullición cada vez más bajos. Esto permite que el agua de alimentación experimente múltiples ebulliciones, en los sucesivos efectos, sin necesidad de recurrir a calor adicional a partir del primer efecto. Después del primer efecto el agua salada se transfiere al siguiente y el ciclo se repite, utilizando el vapor generado previamente como input térmico para sufrir las siguientes evaporaciones. Este tipo de plantas tiene, además, un consumo moderadamente elevado de energía eléctrica para bombeos. Este proyecto tipo asume que la energía térmica demanda por la planta desalinizadora será aportada por la planta termosolar, mientras que la energía eléctrica de bombeo es aportada por la red eléctrica Ficha de la instalación Proyecto tipo: Planta termosolar de colectores cilindro-parabólicos con almacenamiento térmico para suministrar energía térmica a una instalación de desalación por evaporación multi- Efecto. Parámetros de diseño: - Producción desalación: 0,5 m 3 /s - Potencia bruta CSP: 72,5 MWt - Potencia eléctrica equivalente: 25 MWe - Tecnología de captación: CCP - Número de lazos: 74 - Múltiplo solar: 2 - Almacenamiento térmico: 7,5 horas equivalentes Pág162

163 Resultados obtenidos de la simulación de producción Se ha realizado una simulación de producción con los siguientes resultados: - Localización Recurso DNI (kwh/m 2 año) 1,739 2,339 2,948 - Energía producida (GWheq./año) Agua desalinizada (miles de m 3 /año) 5,200 6,900 8,600 - Suelo requerido (ha) Agua requerida (miles de m 3 /año) Consumo fósil (sobre energía primaria) 0,02% 0,01% 0,00% - LCOW (sobre coste agua desalada) 1,88 1,45 1, Indicadores Con los resultados obtenidos, el juicio de expertos y análisis cualitativos se han completado los siguientes indicadores para su introducción en la matriz QFD. Localización Energía específica por terreno ocupado (MWhe eq./ha) Energía específica por consumo de agua (MWhe eq./m3 agua) Tecnología Tamaño de planta (MW) No necesidad refuerzo infraestructuras Factor de planta Social Presta un servicio directo sociedad Mano de obra local , , , Tabla 103 Desalinización - CSP. Indicadores Tecnológicos y Sociales Localización Ausencia de riesgo percibido actores chilenos Ausencia de riesgo percibido expertos Plantas similares en mundo Riesgo Plantas similares en Chile No se ha descartado el proyecto en el pasado Simplicidad tecnología Compatible con la normativa chilena Tabla 104 Desalinización - CSP. Indicadores de Riesgo Pág163

164 Localización Recurso Recurso solar (acumulado de DNI o GHI anual) normalizado Mercado potencial en otros países Posible uso de la tecnología en otros mercados Mercado Mercado abierto de componentes Existencia de potenciales desarrolladores del proyecto 1 0, , , Tabla 105 Desalinización - CSP. Indicadores de Recurso y Mercado Localización Mercado potencial Inversión total planta Producción relativa a la Inversión (MWhe eq./ M USD Inversión) Económica Importe componentes locales Importe componentes locales relativo a la potencia Coste O&M (MWhe eq./m USD O&M año) Uso de combustible fósil (% energía primaria) LCOE, LCOW & LCOH Tabla 106 Desalinización - CSP. Indicadores Económicos Localización Ausencia de Riesgos ambientales Ambiental CO2 evitado (Tm/año/ Inversión) Proyecto en SEA Proyecto tiene DIA Tabla 107 Desalinización - CSP. Indicadores Ambientales Pág164

165 Desalinización por ósmosis inversa mediante fotovoltaica (FV) Introducción Debido al aumento progresivo en sus necesidades de agua y la escasez de pozos en las cercanías de los centros de explotación, las compañías mineras están considerando la opción de la desalación de agua de mar como alternativa en el aporte de agua. La ósmosis es un proceso natural que tiene lugar en presencia de dos soluciones de diferentes concentraciones separadas por una membrana semipermeable. En estas condiciones se sucede una circulación natural a través de la membrana (que deja pasar agua pero no sales) que tiende a igualar las concentraciones de ambas soluciones originando un aumento de presión conocida como osmótica. Las plantas de ósmosis inversa se aprovechan de la reversibilidad de este proceso. Es decir, se aumenta mediante bombeo la presión soportada en el lado más concentrado de la membrana hasta superar la presión osmótica, de manera que el agua circula de la disolución más concentrada purificando aquélla de menor concentración. El consumo energético de este tipo de plantas está asociado principalmente a los citados procesos de bombeo Ficha de la instalación Proyecto tipo: Planta fotovoltaica sin seguimiento y paneles de silicio monocristalino para suministrar energía eléctrica a una instalación de desalación por ósmosis inversa. Parámetros de diseño: - Capacidad desalación: 0,5 m 3 /s - Potencia instalada FV: 9 MWe - Tecnología de captación: FV de silicio monocristalino - Tipo de seguimiento: Fijo (sin seguimiento) - Orientación de los paneles: o Inclinación: Igual a la latitud o Azimut: Norte Resultados obtenidos de la simulación de producción Se ha realizado una simulación de producción con los siguientes resultados: - Localización Recurso GHI, kwh/(m 2 año) Energía producida (GWheq.) 15,4 17,1 19,4 - Agua desalinizada (miles de m3/ año) Suelo requerido (ha) Agua requerida (m 3 /año) Consumo fósil (sobre energía primaria) LCOW (sobre coste agua desalada) 1,37 1,27 1,18 Pág165

166 Indicadores Con los resultados obtenidos, el juicio de expertos y análisis cualitativos se han completado los siguientes indicadores para su introducción en la matriz QFD. Localización Energía específica por terreno ocupado (MWhe eq./ha) Energía específica por consumo de agua (MWhe eq./m3 agua) Tecnología Tamaño de planta (MW) No necesidad refuerzo infraestructuras Factor de planta Social Presta un servicio directo sociedad Tabla 108 Desalinización - FV. Indicadores Tecnológicos y Sociales Mano de obra local Localización Ausencia de riesgo percibido actores chilenos Ausencia de riesgo percibido expertos Plantas similares en mundo Riesgo Plantas similares en Chile No se ha descartado el proyecto en el pasado Simplicidad tecnología Compatible con la normativa chilena Tabla 109 Desalinización - FV. Indicadores de Riesgo Recurso Mercado Localización Recurso solar (acumulado de DNI o GHI anual) normalizado Mercado potencial en otros países Posible uso de la tecnología en otros mercados Mercado abierto de componen-tes Existencia de potencia-les desarrolladores del proyecto 1 0, , , Tabla 110 Desalinización - FV. Indicadores de Recurso y Mercado Pág166

167 Localización Mercado potencial Inversión total planta Producción relativa a la Inversión (MWhe eq./ M USD Inversión) Económica Importe componentes locales Importe componentes locales relativo a la potencia Coste O&M (MWhe eq./m USD O&M año) Uso de combustible fósil (% energia primaria) LCOE, LCOW & LCOH Tabla 111 Desalinización - FV. Indicadores Económicos Ambiental Localización Ausencia de Riesgos ambientales CO2 evitado (Tm/año/ Inversión) Proyecto en SEA Proyecto tiene DIA Tabla 112 Desalinización - FV. Indicadores Ambientales 12.5 CALOR DE PROCESO Este punto aborda como referencia la tecnología CSP, para calor de procesos, la cual es aplicable para los volúmenes empleados en procesos industriales de esta envergadura. No se descarta el uso de tecnología colector plano para dar solución a la generación de calor en temperaturas entre 30ºC a 60ºC, para esta etapa no fue analizada, pero se analizará a posterior si se selecciona esta aplicación Calor de proceso para minería mediante termosolar de concentración (CSP CCP) Introducción La demanda térmica de las compañías mineras aun dependiendo de sus condiciones de explotación, es en general suministrada por medio de calderas de aporte Diésel. El uso de energía solar para la generación de calor de proceso disminuiría la dependencia los combustibles Pág167

168 fósiles, lo que en lugares de acceso remoto como las mineras se traduce a su vez en incertidumbre en el suministro. Se ha omitido la simulación de la localización 1, por carecer de sentido físico el ubicar una instalación de calor para minería a nivel del mar Ficha de la instalación Proyecto tipo: Planta termosolar de colectores cilindro-parabólicos con almacenamiento térmico para suministrar energía térmica a procesos de minería a media temperatura. Parámetros de diseño: - Demanda energía minera: 30 MWt a media temperatura (90 ºC) - Potencia equivalente CSP: 10,5 MWe - Tecnología de captación: CCP - Número de lazos: 30 - Múltiplo solar: 2 - Almacenamiento térmico: 7,5 horas equivalentes Resultados obtenidos de la simulación de producción Se ha realizado una simulación de producción con los siguientes resultados: - Localización Recurso DNI (kwh/m 2 año) Energía producida (GWheq.) 38,3 47,7 - Suelo requerido (ha) Agua requerida (miles de m 3 /año) 8,2 9,2 - Consumo fósil (sobre energía primaria) 0,01% 0,0% - LCOH (sobre precio Diésel) 0,4 0, Indicadores Con los resultados obtenidos, el juicio de expertos y análisis cualitativos se han completado los siguientes indicadores para su introducción en la matriz QFD. Pág168

169 Localización Energía específica por terreno ocupado (MWheeq./ha) Energía específica por consumo de agua (MWheeq./m3 agua) Tecnología Tamaño de planta (MW) No necesidad refuerzo infraestructuras Factor de planta Social Presta un servicio directo sociedad 1 NA NA NA NA NA NA NA ,7 10, ,3 10, Tabla 113 Calor de proceso para minería. Indicadores Tecnológicos y Sociales Mano de obra local Localización Ausencia de riesgo percibido actores chilenos Ausencia de riesgo percibido expertos Plantas similares en mundo Riesgo Plantas similares en Chile No se ha descartado el proyecto en el pasado Simplicidad tecnología Compatible con la normativa chilena 1 NA NA NA NA NA NA NA Tabla 114 Calor de proceso para minería. Indicadores de Riesgo Localización Recurso Recurso solar (acumulado de DNI o GHI anual) normalizado Mercado potencial en otros países Posible uso de la tecnología en otros mercados Mercado Mercado abierto de componentes Existencia de potenciales desarrolladores del proyecto 1 NA NA NA NA NA 2 0, , Tabla 115 Calor de proceso para minería. Indicadores de Recurso y Mercado Pág169

170 Localización Mercado potencial Inversión total planta Producción relativa a la Inversión (MWhe eq./ M USD Inversión) Económica Importe componentes locales Importe componentes locales relativo a la potencia Coste O&M (MWhe eq./m USD O&M año) Uso de combustible fósil (% energia primaria) LCOE, LCOW & LCOH 1 NA NA NA NA NA NA NA NA ,01 0, ,5 Tabla 116 Calor de proceso para minería. Indicadores Económicos Localización Ausencia de Riesgos ambientales CO2 evitado (Tm/año/ Inversión) Ambiental Proyecto en SEA Proyecto tiene DIA 1 NA NA NA NA Tabla 117 Calor de proceso para minería. Indicadores Ambientales 12.6 COGENERACIÓN Energía eléctrica y calor de proceso para minería mediante termosolar de concentración (CSP CCP) Introducción Las temperaturas relativamente bajas a las que demanda calor la industria minera permiten emplear un ciclo Rankine modificado, aprovechando todo el calor de condensación (que habitualmente se disiparía en el aire) para el proceso industrial. Se considera asimismo una extracción de vapor de turbina para mantener el aporte térmico constante aún en régimen de carga parcial de turbina. El modelo de negocio ha considerado que el excedente de producción eléctrica se vende al mercado eléctrico de grandes consumidores. Se ha omitido la simulación de la localización 1, por carecer de sentido físico el ubicar una instalación de generación de calor para minería a nivel del mar. Pág170

171 Ficha de la instalación Proyecto tipo: Planta termosolar de colectores cilindro-parabólicos con almacenamiento térmico para cogeneración de electricidad y calor de proceso destinado a minería. Parámetros de diseño: - Demanda energía minera: o Térmica: 30 MWt o Eléctrica: 8,5 MWe - Potencia bruta equivalente CSP: 19 MWe - Tecnología de captación: CCP - Número de lazos: 46 - Múltiplo solar: 2 - Almacenamiento térmico: 7,5 horas equivalentes Resultados obtenidos de la simulación de producción Se ha realizado una simulación de producción con los siguientes resultados: - Localización: Recurso DNI (kwh/m 2 año) Energía producida (GWheq./año) 67,8 85,8 - Suelo requerido (ha) Agua requerida (miles de m 3 /año) Consumo fósil (sobre energía primaria) 0,01% 0,0% - LCOH (sobre coste Diésel) 0,51 0, Indicadores Con los resultados obtenidos, el juicio de expertos y análisis cualitativos se han completado los siguientes indicadores para su introducción en la matriz QFD. Localización Energía específica por terreno ocupado (MWheeq./ha) Energía específica por consumo de agua (MWheeq./m3 agua) Tecnología Tamaño de planta (MW) No necesidad refuerzo infraestructuras Factor de planta Social Presta un servicio directo sociedad Mano de obra local 1 NA NA NA NA NA NA NA , , Tabla 118 Cogeneración de energía eléctrica y calor de proceso. Indicadores Tecnológicos y Sociales Pág171

172 Localización Ausencia de riesgo percibido actores chilenos Ausencia de riesgo percibido expertos Plantas similares en mundo Riesgo Plantas similares en Chile No se ha descartado el proyecto en el pasado Simplici-dad tecnología Compatible con la normativa chilena 1 NA NA NA NA NA NA NA Tabla 119 Cogeneración de energía eléctrica y calor de proceso. Indicadores de Riesgo Localización Recurso Recurso solar (acumulado de DNI o GHI anual) normalizado Mercado potencial en otros países Posible uso de la tecnología en otros mercados Mercado Mercado abierto de componentes Existencia de potenciales desarrolladores del proyecto 1 NA NA NA NA NA 2 0, , Tabla 120 Cogeneración de energía eléctrica y calor de proceso. Indicadores de Recurso y Mercado Localización Mercado potencial Inversión total planta Producción relativa a la Inversión (MWhe eq./ M USD Inversión) Económica Importe componentes locales Importe componentes locales relativo a la potencia Coste O&M (MWhe eq./m USD O&M año) Uso de combustible fósil (% energia primaria) LCOE, LCOW & LCOH 1 NA NA NA NA NA NA NA NA , , , ,4 Tabla 121 Cogeneración de energía eléctrica y calor de proceso. Indicadores Económicos Pág172

173 Ambiental Localización CO2 evitado Ausencia de Riesgos Proyecto en Proyecto tiene (Tm/año/ ambientales SEA DIA Inversión) 1 NA NA NA NA Tabla 122 Cogeneración de energía eléctrica y calor de proceso. Indicadores Ambientales Energía eléctrica y agua desalinizada mediante termosolar de concentración (CSP CCP) Introducción Las temperaturas moderadas a las que demanda calor la tecnología de desalación por destilación multi-efecto (MED) permiten emplear un ciclo Rankine modificado, aprovechando todo el calor de condensación (que habitualmente se disiparía en el aire) para el proceso industrial. Dado que este proceso tiene también una fuerte demanda de energía eléctrica, la cogeneración planteada permite cubrir ambas demandas, exportando el excedente de energía eléctrica producido. El modelo de negocio ha considerado que el excedente de producción eléctrica se vende al mercado eléctrico de grandes consumidores Ficha de la instalación Proyecto tipo: Planta termosolar de colectores cilindro-parabólicos con almacenamiento térmico para cogeneración de electricidad y desalación de agua con tecnología MED. Parámetros de diseño: - Producción de agua desalada: 0,5 m 3 /s - Demanda energía desalación: o Térmica: 72,5 MWt o Eléctrica: 2,7 MWe - Potencia bruta equivalente CSP: 37 MWe - Tecnología de captación: CCP - Número de lazos: Múltiplo solar: 2 - Almacenamiento térmico: 7,5 horas equivalentes - Refrigeración del ciclo de potencia: Proceso MED Resultados obtenidos de la simulación de producción Se ha realizado una simulación de producción con los siguientes resultados: Pág173

174 - Localización Recurso DNI (kwh/m 2 año) Energía producida (GWheq./año) Agua desalinizada (miles de m 3 /año) 5,200 6,800 8,500 - Suelo requerido (ha) Agua requerida (miles de m 3 /año) Consumo fósil (sobre energía primaria) 0,01% 0,0% 0,0% - LCOW (sobre coste agua desalada) 2,3 1,6 1, Indicadores Con los resultados obtenidos, el juicio de expertos y análisis cualitativos se han completado los siguientes indicadores para su introducción en la matriz QFD. Localización Energía específica por terreno ocupado (MWhe eq./ha) Energía específica por consumo de agua (MWhe eq./m3 agua) Tecnología Tamaño de planta (MW) No necesidad refuerzo infraestructuras Factor de planta Social Presta un servicio directo sociedad Mano de obra local , , , Tabla 123 Cogeneración de energía eléctrica y agua desalada. Indicadores Tecnológicos y Sociales Localización Ausencia de riesgo percibido actores chilenos Ausencia de riesgo percibido expertos Plantas similares en mundo Riesgo Plantas similares en Chile No se ha descartado el proyecto en el pasado Simplicidad tecnología Compatible con la normativa chilena Tabla 124 Cogeneración de energía eléctrica y agua desalada. Indicadores de Riesgo Pág174

175 Localización Recurso Recurso solar (acumulado de DNI o GHI anual) normalizado Mercado potencial en otros países Posible uso de la tecnología en otros mercados Mercado Mercado abierto de componen-tes Existencia de potenciales desarrolladores del proyecto 1 0, , , Tabla 125 Cogeneración de energía eléctrica y agua desalada. Indicadores de Recurso y Mercado Localización Mercado potencial Inversión total planta Producción relativa a la Inversión (MWhe eq./ M USD Inversión) Económica Importe componentes locales Importe componentes locales relativo a la potencia Coste O&M (MWhe eq./m USD O&M año) Uso de combustible fósil (% energia primaria) LCOE, LCOW & LCOH , , , , , ,2 Tabla 126 Cogeneración de energía eléctrica y agua desalada. Indicadores Económicos Localización Ausencia de Riesgos ambientales CO2 evitado (Tm/año/ Inversión) Ambiental Proyecto en SEA Proyecto tiene DIA Tabla 127 Cogeneración de energía eléctrica y agua desalada. Indicadores Ambientales Pág175

176 13 ANEXO VIII: EVALUACIÓN DE PROYECTOS 13.1 PRESENTACIÓN DETALLADA DE RESULTADOS Se evaluó siguiendo la metodología descrita en el ANEXO VI: Descripción de la metodología de selección, criterios y método y resumida en 3.2, los 30 proyectos preseleccionados 3.1. Para cada tipología de proyecto se seleccionó el que obtuvo una mayor puntuación en el análisis QFD y se comparó el resultado entre los proyectos para los diferentes métodos de normalización y de agregación (ponderada y sin ponderar). El resultado se puede apreciar en la Figura 8 Orden de puntuación de los proyectos analizados para los diferentes métodos de normalización, en la que el que tiene la máxima puntuación es la generación de electricidad mediante CSP CCP. Orden final obtenido (1-11) Generación electricidad CSP CCP Generación electricidad CSP SRC Generación Calor minería electricidad PV CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP Desalinización RO PV Desalinización MED CSP CCP Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Bombeo de agua PV Normalizacion 1 Normalizacion 2 Normalizacion 3 1 sin ponderar 2 sin ponderar 3 sin ponderar Media Media sin ponderar Media global Bombeo de agua CSP Figura 8 Orden de puntuación de los proyectos analizados para los diferentes métodos de normalización El mismo resultado se obtiene si se comparan los valores obtenidos por cada proyecto para los diferentes criterios de ponderación y normalización. Para homogeneizarlos, se han dividido por el valor obtenido por el mejor proyecto en cada clase de agregación. Pág176

177 Resultado normalizado (0-1) Generación electricidad CSP CCP Generación electricidad CSP SRC Generación electricidad PV Calor minería CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP Cogeneración Desalinización Desalinización (electricidad y calor) CSP CCP RO PV MED CSP CCP Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Bombeo de agua PV Bombeo de agua CSP Normalización 1 Normalización 2 Normalización 3 1 sin ponderar 2 sin ponderar 3 sin ponderar Media Media sin ponderar Media global Figura 9 Puntuación final normalizada de los proyectos analizados para los diferentes métodos de normalización Como se aprecia en la figura, no existe una importante dispersión según el método de agregación en el orden final obtenido, no obstante, según el método, entre las tres primeras opciones se encontrarían: - Generación de electricidad mediante CSP CCP - Generación de electricidad mediante CSP SRC - Generación de electricidad mediante FV Normalización Rango Min Media Max Error Generación electricidad CSP CCP Generación electricidad CSP SRC Generación electricidad PV Calor minería Cogeneración (electricidad y calor) CSP Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP Desalinización solar calor Desalinización PV Bombeo de agua PV Bombeo de agua CSP Tabla 11 Orden obtenido con los tres métodos de normalización con ponderación. Pág177

178 El calor para minería, la desalinización por CSP, la hibridación de carbón y CSP y ambas cogeneraciones siguen a estos con valores muy parejos en la valoración de cada uno de ellos, como se puede apreciar en la Tabla 12. Normalización Rango Max Media Min Error Generación electricidad CSP CCP Generación electricidad CSP SRC Generación electricidad PV Calor minería Cogeneración (electricidad y calor) CSP Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP Desalinización solar calor Desalinización PV Bombeo de agua PV Bombeo de agua CSP Tabla 12 Puntuación final normalizada En la Tabla 13 se puede apreciar como el efecto de la ponderación es despreciable, puesto que no varía sensiblemente el orden en los mejores proyectos para las diferentes estrategias de normalización si se ponderan los criterios o no. Normalización Generación electricidad CSP CCP Generación electricidad CSP SRC Generación electricidad PV Calor minería Cogeneración (electricidad y calor) CSP Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP Desalinización solar calor Desalinización PV Bombeo de agua PV Bombeo de agua CSP Tabla 13 Comparación de la variación del orden para las tres estrategias de normalización frente a ponderar o no Pág178

179 13.2 VALORACIÓN SEGÚN LOS DIFERENTES CRITERIOS En la Figura 10, se muestran resultados obtenidos por cada proyecto para cada criterio en comparación con los otros proyectos. Contribución al desarrollo del I+D+i nacional Amigable con la sociedad Seguridad energética Eficiencia económica Efecto catalizador del estudio de viabilidad Amigable con el medio ambiente Novedad Desarrollo de industria local Efecto arrastre, replicabilidad, mercado potencial Generación electricidad CSP CCP Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Bombeo de agua CSP Desalinización RO PV Calor minería CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP Generación electricidad CSP SRC Generación electricidad PV Bombeo de agua PV Desalinización MED CSP CCP Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP Figura 10 Comparación de los resultados de los proyectos para los diferentes criterios Las bajas puntuaciones indican aquellos aspectos que será necesario mejorar o cuidar especialmente si ese tipo de proyecto se desea desarrollar. En las siguientes figuras, se detallan para grupos de proyectos con finalidad análoga y se comparan con los del proyecto que ha obtenido la máxima puntuación (sombreado): - Generación de electricidad - Calor para la minería - Desalinización - Bombeo de agua Pág179

180 Contribución al desarrollo del I+D+i nacional Amigable con la sociedad Seguridad energética Eficiencia económica Efecto catalizador del estudio de viabilidad Amigable con el medio ambiente Novedad Desarrollo de industria local Máximo Generación electricidad CSP SRC Generación electricidad PV Efecto arrastre, replicabilidad, mercado potencial Generación electricidad CSP CCP Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Figura 12 Resultados del análisis QFD según finalidad - Generación de electricidad Contribución al desarrollo del I+D+i nacional Amigable con la sociedad Seguridad energética Eficiencia económica Efecto catalizador del estudio de viabilidad Amigable con el medio ambiente Novedad Desarrollo de industria local Efecto arrastre, replicabilidad, mercado potencial Máximo Calor minería CSP CCP Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP Figura 13 Resultados del análisis QFD según finalidad - Calor para minería Pág180

181 Contribución al desarrollo del I+D+i nacional Amigable con la sociedad Seguridad energética Eficiencia económica Efecto catalizador del estudio de viabilidad Amigable con el medio ambiente Novedad Desarrollo de industria local Efecto arrastre, replicabilidad, mercado potencial Máximo Calor minería CSP CCP Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP Figura 14 Resultados del análisis QFD según finalidad Desalinización Contribución al desarrollo del I+D+i nacional Amigable con la sociedad Seguridad energética Eficiencia económica Efecto catalizador del estudio de viabilidad Amigable con el medio ambiente Novedad Desarrollo de industria local Efecto arrastre, replicabilidad, mercado potencial Máximo Bombeo de agua CSP Bombeo de agua PV Figura 15 Resultados de los proyectos en cada criterio Bombeo de agua Pág181

182 13.3 ANÁLISIS DE RESULTADOS Reagrupamiento de proyectos En vista de los resultados presentados y de la situación en el se propuso una hipótesis de reagrupamiento o clustering de los proyectos eliminando de la selección previa los tres mejor puntuados y también el peor puntuado, resultando entonces los siguientes grupos: - Proyectos mejor puntuados (3) o Generación de electricidad CSP CCP o Generación de electricidad CSP SRC o Generación de electricidad FV - Proyectos en la media (7) o Calor minería o Cogeneración (electricidad y agua) CSP o Cogeneración (electricidad y calor ) CSP o Desalinización FV o Desalinización solar calor o Generación de electricidad carbón hibridado con CSP CCP o Bombeo de agua FV - Proyecto peor puntuado (1) o Bombeo de agua CSP Utilizando un test de Fisher se demostró con una probabilidad del 99,99 % la hipótesis de reagrupamiento realizada y se aplicó de nuevo el análisis QFD para los 7 proyectos restantes. El test de Fisher es un instrumento de análisis de la varianza usado para asegurar, a través de los resultados de una variable cuantitativa (en este caso el resultado del QFD) si diferentes grupos predefinidos pueden considerarse independientes. En este caso, para realizar el test F la variable elegida ha sido la media de la puntuación final normalizada de las tres normalizaciones. El caso de estudio se plantea en la tabla siguiente. Grupo 1. Proyectos mejor puntuados Grupo 2. Proyectos en la media Grupo 3. Proyecto peor puntuado 0,98 0,65 0,00 0,93 0,57 Puntuación final normalizada 0,90 0,57 0,53 0,51 0,46 0,44 Media 0,94 0,53 0,00 Número de elementos Tabla 128 Caso de estudio del test F para la demostración de hipótesis de reagrupamiento Pág182

183 Para realizar el test de Fisher ha de realizarse el reagrupamiento comentado y calcular el parámetro F que representa: = El resultado de este parámetro debe ser siempre mayor que uno de manera que el reagrupamiento reduzca la variabilidad dentro de cada nuevo grupo en comparación con la de estos entre sí. Se entiende así que el reagrupamiento explica la varianza entre los datos iniciales. La variabilidad entre grupos se calcula entonces: ( ) ( 1) Siendo:, el número de elementos del grupo i;, la media dentro de ese grupo i;, la media global y, el número de grupos elegidos, en este caso 3. Y la variabilidad intra grupos como: ( ) ( ), Siendo:, el valor de la variable en el caso ij;, la media dentro del grupo i;, el número de elementos en la muestra original y, el número de grupos elegidos, en este caso 3. Usando estas fórmulas y los datos antes presentados se obtiene lo siguiente: - Factor F: 43,07 - Probabilidad de que la hipótesis de reagrupamiento sea verdadera: 99,99% Nuevo análisis QFD Teniendo esto en cuenta se realizó de nuevo el análisis QFD sobre los 7 proyectos del grupo 2, cuyas puntuaciones se situaban alrededor de la media. Los resultados de este nuevo análisis se han usado para hacer una reordenación de los proyectos, que se muestra en la tabla siguiente. Normalización Rango Max Media Min Variación Calor minería CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP Desalinización MED CSP CCP Desalinización RO PV Bombeo de agua PV Tabla 20 Reordenación de los proyectos con los tres métodos de normalización con ponderación Pág183

184 Como se puede ver en la tabla anterior y en la figura siguiente, el error entre las diferentes formas de normalización de este nuevo estudio QFD es significativamente mayor que en el anterior. 1 Orden final obtenido (1-7) Calor minería CSP CCP Cogeneración (electricidad y agua) CSP CCP Desalinización RO PV Cogeneración (electricidad y calor) CSP CCP Generación electricidad carbón hibr. CSP CCP Desalinización MED CSP CCP Normalizacion 1 Normalizacion 2 Normalizacion 3 Media media + error media - error Figura 53 Orden obtenido en el análisis QFD realizado al reagrupamiento de proyectos Bombeo de agua PV Pág184

185 14 ANEXO IX: RECOPILACIÓN DE PROYECTOS EN DESARROLLO EN EL NORTE DE CHILE 14.1 PROYECTOS FOTOVOLTAICOS La mayoría de los proyectos instalados en el, corresponden a proyecto de investigación, de manera de verificar el comportamiento de estas tecnologías y evaluar los OPEX para futuros proyectos. Estos han sido realizados como EPC y PPA, entre estos podemos destacar: - Proyecto Solar FV La Huayca, de 1,4 MW conectado a la red, - Proyecto de la empresa Solar Pack, con 1 MW conectado a la red interna de Codelco Norte - Planta FV de 2 MW de la empresa EC-L, para la venta de energía a la empresa minera Quiborax, - Planta FV de 2 MW construida por Sun Edison, - Planta FV de 1 MW de la empresa MEL, para consumo interno construido por Juwi, - Planta FV de 25 MW de la empresa SolarPack, para suministrar energía a Collahuasi. Las tablas siguientes (Tabla 129 y Tabla 130) muestran los proyectos fotovoltaicos aprobados y en calificación a diciembre del Nombre Región Titular PARQUE SOLAR Andes Decimoquinta EL ÁGUILA Mainstream SpA PLANTA SOLAR Arica Solar FOTOVOLTAICA Decimoquinta Generatión 1 ARICA I Limitada Inversión (M USD) Presentación Estado Calificación jun-2012 Aprobado 22-nov dic-2011 Aprobado 24-mar LA TIRANA SOLAR Primera Solar Chile S.A jul-2012 Aprobado 21-nov-2012 PARQUE FOTOVOLTAICO ATACAMA Primera ATACAMA SOLAR SOLAR S.A feb-2011 Aprobado 14-jul MW Planta Solar Fotovoltaica Pozo Almonte Solar 2, I Región Planta Solar Fotovoltaica Pozo Almonte Solar 1, I Región Planta Solar Fotovoltaica Pozo Almonte Solar 3, I Región Primera Primera Primera POZO ALMONTE SOLAR 2 S.A. Pozo Almonte Solar 1 S.A. Pozo Almonte Solar 3 S.A dic-2010 Aprobado 3-jun dic-2010 Aprobado 14-jul dic-2010 Aprobado 14-jul-2011 Pág185

186 Nombre Región Titular Complejo Solar FV Element Power Primera Pica 90 MW Chile S.A. PLANTA Energías FOTOVOLTAICA Renovables Segunda ENCUENTRO Fotones de Chile SOLAR Limitada PLANTA FOTOVOLTAICA CRUCERO SOLAR Segunda Huerta Solar Segunda Fotovoltaica 8 MW PLANTA SOLAR FOTOVOLTAICA Segunda CALAMA SOLAR 2, II REGION Planta Solar Fotovoltaica Calama Segunda Solar 1, II Región (eseia) Parque Solar Diego Tercera de Almagro Energías Renovables Fotones de Chile Limitada Fotovoltaica Sol del Norte Ltda. CALAMA SOLAR 2 S.A. CALAMA SOLAR 2 S.A. Andes Mainstream SpA Inversión (M USD) Presentación Estado Calificación nov-2010 Aprobado 20-dic ene-2012 Aprobado 29-ago ene-2012 Aprobado 29-ago jun-2011 Aprobado 16-nov mar-2010 Aprobado 9-ago sep-2009 Aprobado 22-ene may-2012 Aprobado 23-oct-2012 Tabla 129 Proyectos de FV en el Norte de Chile - Aprobados por el DIA Nombre Región Titular PLANTA SOLAR Arica Solar FOTOVOLTAICA ARICA II, Decimoquinta Generación 2 MARIA JOSE 88 MW Y LINEA Limitada DE TRANSMISION 220 kv Andes PARQUE SOLAR AZAPA Decimoquinta PLANTA SOLAR FOTOVOLTAICA ARICA II, 15 MW Proyecto Solar Fotovoltaico Lagunas PLANTA SOLAR FOTOVOLTAICA WARA III PARQUE SOLAR ALMONTE Decimoquinta Primera Primera Primera Mainstream SpA Arica Solar Generatión 1 Limitada INTERVENTO S.A. ARAUCARIA SOLAR SERVICES CHILE, S.A. Andes Mainstream SpA Inversión (M USD) Presentación Estado dic-2012 En Calificación nov-2012 En Calificación 45 1-oct-2012 En Calificación dic-2012 En Calificación jul-2012 En Calificación dic-2011 En Calificación Pág186

187 Nombre Región Titular PARQUE SOLAR AGUAS FOTOVOLTAICO AGUAS Segunda BLANCAS BLANCAS I SOLAR 1 Inversión (M USD) Presentación Estado oct-2012 En Calificación Proyecto Solar Sky 1 Segunda Solar Sky 1 SpA 78 4-oct-2012 En Calificación Proyecto Solar Sky 2 Segunda Solar Sky 2 SpA 78 4-oct-2012 En Calificación ACCIONA Planta Solar Fotovoltaica Usya Segunda ENERGIA CHILE S.A jul-2012 En Calificación Planta Fotovoltaica Carrera Pinto Solar Planta Fotovoltaica Diego de Almagro Solar Tercera Tercera Energías Renovables Fotones de Chile Limitada Energías Renovables Fotones de Chile Limitada Tabla 130 Proyectos de FV en el Norte de Chile - En calificación por el DIA 14.2 PROYECTOS TERMOSOLARES dic-2012 En Calificación jul-2012 En Calificación Actualmente sólo existen operativos los proyectos de concentración de minera el Tesoro, por medio de colectores cilíndricos de pequeño porte para calentar el electrolito de la planta de electro-obtención, dicha planta el cual ya entro en funcionamiento. La minera Gaby, adjudico un contrato de suministro de calor la cual emplea la tecnología de colectores planos, con un área de m2 y un estanque de almacenamiento de m3 para generar calor de al procesos de electro-obtención, además recientemente y la Minera Constanza, realizó una instalación para abastecer el calor de la planta de electro-obtención, por medio de colectores planos por un área de 404 m2, con 30 m3 de almacenamiento, dicha planta posee una caldera a gas de respaldo. A la fecha, sólo se encuentra en calificación la Planta Termosolar de María Elena, de la empresa Ibereólica Solar Atacama S.A, la cual presento un proyecto de 400 MWe, subdividido en 4 plantas de 100 MWe con tecnología de torre central. Nombre Región Titular Planta Termosolar Pedro de Valdivia Segunda Planta Termosolar Minera El para Calentamiento Segunda Tesoro de Soluciones Planta Termosolar María Elena Segunda Ibereólica Solar Atacama S.A. Ibereólica Solar Atacama S.A. Inversión (M USD) Presentado Estado Calificación Aprobado Aprobado En trámite Tabla 131 Proyectos de CSP en el Norte de Chile Pág187

188 15 ANEXO X: ASPECTOS COMPLEMENTARIOS PARA LA ELECCIÓN DEL PROYECTO De acuerdo al estudio presentado se ha seleccionado 7 proyectos, que emplean la energía solar, factibles de implementar en la zona. Estos están focalizados en Calor de Minería, Desalación solar calor, Generación Electricidad hibrida (Carbón CSP CCP), Cogeneración (Electricidad y agua) CSP, Desalación PV, Cogeneración (electricidad y Calor) CSP y Bombeo de agua PV. Considerando que los procesos mineros se caracterizan en óxidos y sulfuros, dependiendo del producto final que se obtenga, podemos describir la Tabla 132, donde se describe las necesidades para obtener el producto final. Descripción Zona Costera Zona Intermedia Zona Altiplánica Altura m.s.n.m m.s.n.m > m.s.n.m Estimada Uso Principalmente Urbana y pequeñas mineras Principalmente Minera Principalmente Minera y urbana y pueblos autóctonos Aplicación Proyectos Solares Proceso Minero Sulfuros Proceso Minero Óxidos de de Desalación Solar Desalación Osmosis Reversa Bombeo PV Generación PV Agua de Mar Agua Desalada Bombeo Agua Desalada Generación Electricidad CCP SRC. Generación Electricidad Hibrida Calor de Procesos Bombeo PV Cogeneración Bombeo Uso en Flotación Electricidad Bombeo Calor de Procesos Electricidad Generación Electricidad CCP SRC. Generación Electricidad Hibrida Calor de Procesos Bombeo PV Cogeneración Bombeo Uso en Flotación Electricidad Bombeo Calor de Procesos Electricidad Tabla 132 Descripción de la necesidad energética y posibilidad de usar esta respecto al recurso solar disponible por zona. Durante el estudio, se conversó con Ingenieros varias compañías mineras tales como: Codelco, MEL, Xstrata Lomas Bayas y Esperanza con las cuales se detectaron las necesidades que tienen y tendrán estas en los próximos 5 años. Tomando como referencia, la compañía Xstrata Lomas Bayas, la cual se encuentra ubicada en el Desierto de Atacama, a 120 km al este del puerto de Antofagasta, en el. Esta Mina de cobre, a cielo abierto es una de las operaciones mineras de menor ley en el mundo, con leyes promedio de 0,27% de cobre soluble. El mineral de óxidos de cobre de Lomas Bayas permite una rápida lixiviación y bajo consumo de ácido. En octubre de 2009, se aprobó una inversión de USD 293 millones para desarrollar el yacimiento Fortuna de Cobre (Lomas II), situado a tres km. de la operación existente. En diciembre 2012 Lomas Bayas finalizó la construcción e inició la puesta en marcha de su proyecto de expansión Lomas II conforme al programa inicial. En junio de 2011, se aprobó un estudio de pre-factibilidad para evaluar la explotación del yacimiento de sulfuros de cobre, que se ubica bajo el rajo actual de Pág188

189 Lomas Bayas, a un costo de M USD. Sujeto a un resultado favorable de los estudios de factibilidad y a las aprobaciones gubernamentales y empresariales, el proyecto de sulfuro podría iniciar su producción en 2017, Dicho proyecto contempla una planta concentradora, con capacidad para tratar 90 k Ton/ día y el uso de agua de mar para su operación. 17 Esta compañía ha iniciado una fase de expansión, al igual que Minera Escondida, las cuales han orientado sus procesos a los sulfuros, por los cuales requerirán grandes volúmenes de agua y energía para sus procesos. Esto se justifica por el proyecto de la desalinizadora de l/s de Minera Escondida en fase de construcción, para abasteceré sus sistemas de flotación. Los procesos de óxidos, continúan siendo una parte importante de las compañías, para lo cual será requerido la generación de calor para elevar la temperatura del electrolito. En el caso de Lomas Bayas, la cual se encuentra ubicada a una altura de m.s.n.m, aproximadamente, se requerirá volúmenes importantes de agua salada, para esto se requerirá la instalación de sistemas de bombeo, a la altura de mejillones y sistemas de bombeo para transportar el agua hacia el procesos. En la actualidad los sistemas de desalación y bombeo son realizados con sistemas tradicionales, como se muestran en la figura siguiente. Sistema Eléctrico Sistema Eléctrico S/E Electrica Línea de Transmisión S/E Electrica Línea de Transmisión S/E Electrica Almacenamiento m.s.n.m Proceso MInero Flotación 1700 m.s.n.m Bombeo NIvel del Mar Figura 54 Sistema actual de desalación y bombeo de agua a procesos mineros. Una propuesta a ser evaluada es la posibilidad de generar el bombeo por medio de fotovoltaica, lo que evitaría invertir en largas líneas de transmisión para poder abastecer de energía los sistemas de almacenamiento, como se muestra en la figura siguiente. Sistema Eléctrico Sistema PV Sistema Eléctrico S/E Electrica Sistema PV S/E Electrica S/E Electrica Almacenamiento m.s.n.m Proceso MInero Flotación 1700 m.s.n.m Bombeo NIvel del Mar Figura 55 Sistema propuesto a evaluar para el bombeo y sistema de desalación. 17 Fuente : Pág189