Energías Renovables No Convencionales Hugh Rudnick Departamento de Ingeniería Eléctrica Pontificia Universidad Católica de Chile Mas allá de la malla Pastoral UC Santiago, 17 Mayo 2012
Contenidos Ventajas de las ERNC Tecnologías ERNC Mecanismos de estímulo Desafíos de su integración Barreras a la entrada Investigación en la PUC 2
Motivación desarrollo renovables Característica de renovable - sustentable. Diversificar la matriz energética para aumentar la seguridad de suministro. Reducción de emisiones locales y de gases de efecto invernadero (creciente preocupación por el medio ambiente). Independizarse de suministros externos de combustibles, a través de energéticos locales. Protegerse de alzas sostenidas de precios de combustibles fósiles. 3
Reducen exposición al riesgo hidrológico Fuente: Systep, CNE 4
Reducen emisiones de CO2 Nueva exigencia mercados? 5
Aportan a sustentabilidad ambiental 25,0% 20,0% 21,0% 23,2% 19,9% 19,3% 15,0% 13,6% 10,0% 10,7% 10,4% 5,0% 0,0% 5,5% 2,8% 4,6% 5,1% 4,3% 4,5% 2,8% 2,0% 2,1% 2,6% 1,8% 1,5% 1,5% 1,2% 0,9% 0,6% 0,2% 0,1% 0,02% 0,5% 0,2% 0,1% 0,01% Fuente: IEA, CO2 Emissions From Fuel Combustion, 2009 1990 2007 6
Emiten menos CO2 Combustibles Fósiles Nuclear The IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation, Junio 2011 7
Las ERNC reducen dependencia externa Fuente: M.Tokman, SIEE-OLADE año 2010 8
Reducen variabilidad de costos Fuente: M.Tokman, CNE 9
Reducen exposición al alza esperado de costos US$ x Barril (reales precios 2010) 160 140 120 100 106 118 127 135 140 80 78 60 57 40 20 25 18 30 0 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 Fuente: M.Tokman, International Energy Agency (IEA) 2011 World Energy Outlook 10
Pueden ayudar en mercado de precios crecientes Costo marginal [US$/MWh] en Sistema Interconectado Central (SIC) Combustibles Fósiles Nuclear ERNC Fuente: Singapore IEW Conference Key Takeaways, November 2009 Fuente: R. Fischer 11
Proyectos ERNC se están volviendo mas competitivos Combustibles Fósiles Nuclear ERNC Fuente: Singapore IEW Conference Key Takeaways, November 2009 Fuente: M.Tokman 12
Proyectos ERNC se están volviendo mas competitivos Combustibles Fósiles Nuclear ERNC Fuente: Singapore IEW Conference Key Takeaways, November 2009 Fuente: M.Tokman 13
Proyectos compiten con tecnologías convencionales Fuente: Bloomberg New Energy Finance 2010 14
Contenidos Ventajas de las ERNC Tecnologías ERNC Mecanismos de estímulo Desafíos de su integración Barreras a la entrada Investigación en la PUC 15
Energías Renovables No Convencionales (ERNC) Biomasa Geotérmica Eólica Hidráulica ( 20 MW) Solar Mareomotriz Cogeneración ( 20 MW) u otro medio renovable determinado por la autoridad. 16
Importante potencial renovable en la región - eólico Mexico (potencial 40 GW) Promedio contratos US$ 65 MWh Centro América (potencial 100 GW) Colombia (potencial 20 GW) Peru (potencial 10 GW) Promedio contratos US$ 69 MWh Brazil (potencial 140 GW) Promedio contratos US$ 62 MWh Chile (potencial 6 GW) Uruguay Promedio contratos US$ 62 MWh Argentina (potencial 10 GW) Fuente: Olade, M. Tokman 17
Importante potencial renovable en la región - solar Fuente: Geni 18
Chile tiene un potencial significativo Fuente: M. Tokman, Elaborado Christian Santana a partir de información CNE y GTZ 19
Chile tiene un potencial significativo Fuente: M. Tokman, MINENERGIA y GIZ, 2011. 20
Contenidos Ventajas de las ERNC Tecnologías ERNC Mecanismos de estímulo Desafíos de su integración Barreras a la entrada Investigación en la PUC 21
Esquemas de Estímulo ERNC Subsidios explícitos (feed-in-tariffs) España: altos costos (subsidios a renovables 17% del costo total del sistema en 2009) y alta penetración Licitaciones separadas para abastecer distribuidoras Cuotas mínimas exigidas Fuente: Revista IEEE Power & Energy, septiembre/octubre 2010 22
Esquemas de Estímulo ERNC- Chile aplica cuotas Ley N 20.257 ( Ley ERNC ) obliga a que un porcentaje de la energía contratada provenga de fuentes ERNC 10% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 5% anual fijo 0,5% anual adicional En discusión modificar la Ley: Programa 20/20: aspirar a que al año 2020 más del 20% de la matriz eléctrica chilena provenga de las ERNC 23
Esquemas de Estímulo ERNC desarrollo mundial Proyección mundial de máx. 18% renovables al 2035 millones de GWh Proyección al 2035 6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 9% 20% 21% 2% 15% 19% 20% 1% 17% 17% 21% 1% 18% 17% 21% 1% 1.000 48% 45% 44% 44% 0 2008 Bajo Crecimiento Económico Escenario Medio Alto Crecimiento Económico Carbón Diesel Gas Natural Nuclear ERNC Generación eléctrica por tipo de combustible Lógica de elevar cuota a 20% al 2020? Fuente: Annual Energy Outlook 2010, EIA 24
Resultados en Chile (Abril 2012) Proyectos SING Tipo MW Con aprobación ambiental (EIA/DIA) En evaluación ambiental (EIA/DIA) Solar 678 Geotermia 50 Eólica 857 Total 1.585 Solar 1.860 Total 1.860 Total Renovables SING 3.445 Fuente: Systep 25
Resultados en Chile (Abril 2012) SIC Tipo MW Con aprobación ambiental Biogas 28 (EIA/DIA) Biomasa 253,6 Hidro 480,3 Eólica 1.812,5 Total 2.574,4 En evaluación ambiental (EIA/DIA) Hidro 118,3 Solar 58,5 Eólica 758,5 Total 935,3 Total Renovables SIC 3.509,7 Fuente: Systep 26
Resultados en Chile Generación de energía en el SIC Fuente: Systep 27
Resultados en Chile cumplimiento de la cuota GWh/mes 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Jan 11 Feb 11 Mar 11 Apr 11 May 11 Jun 11 Jul 11 Aug 11 Sep 11 Oct 11 Nov 11 Dec 11 Jan 12 Feb 12 Obligation NCRE supply Fuente: Systep 28
Otros desarrollos en Chile licitación Collahuasi Volumen de energía licitado: 30.000 MWh/año en base a ERNC. Durante el proceso de licitación fue ampliado a 60.000 MWh/año Tecnologías que pueden participar de la licitación: solar térmica, fotovoltaica, eólica, geotérmica, mareomotriz y biomasa. Plazos: Inicio licitación: junio 2011 Adjudicación licitación: mayo 2012 Plazo del contrato: 20 años Ofertas recibidas: solares fotovoltaicas y parques eólicos Ofertas estarían en valores inferiores a los 120 US$/MWh 29
Contenidos Ventajas de las ERNC Tecnologías ERNC Mecanismos de estímulo Desafíos de su integración Barreras a la entrada Investigación en la PUC 30
Bajos factores de planta Relación entre la energía generada en un periodo y la máxima energía generable en dicho periodo Capacity Factor [%] 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 17,2% 34,7% 36,0% 28,6% 31,8% 30,5% 44,8% 19,4% 15,0% F. planta Energia Cap. Inst. 8760 Factor de planta para localidades Chile Costa Fuente: D. Watts 31
Gran variabilidad temporal (intermitencia) Escalas de tiempo de los ciclos naturales de las energías renovables 32
Desafíos técnicos de integración Dependen de tecnologías y su intermitencia Geotermia Mini hidráulica de impacto similar a energías tradicionales Biomasa Eólico de mayor impacto técnico por variabilidad Solar impacto en despacho por disponibilidad Regulación de tensión, balances de reactivos, respuesta a contingencias, estabilidad, confiabilidad 33
Desafíos técnicos de integración eólica Generación eólica (2400 MW) y demanda en el sector oeste de Dinamarca entre el 3 y 23 de enero, 2005 (tormenta producida el 8 de enero se aprecia entre las horas 128 a 139). 34
Desafíos técnicos de integración eólica Problemas de seguridad en la operación del sistema eléctrico Incertidumbre en su disponibilidad en cualquier momento el recurso puede disminuir o aumentar violentamente, provocando la salida intempestiva de la generación. Necesidad aumentar la reserva en giro para preservar la seguridad del sistema, resultando en mayores costos. En todo sistema existe un límite natural para la penetración de este tipo de tecnología. En el SING, el límite de penetración eólica definido por el CDEC SING alcanza los 150 MW. 35
Alternativas técnicas para integración de ERNC Alternativas para enfrentar intermitencia sorpresiva Reserva en giro (generadores convencionales, embalses, CC GNL, diesel) Capacidad de inyección de reactivos (generadores) Desprendimientos automáticos de carga Respuesta de la demanda (DSR: Demand Side Response) Interconexión con otros sistemas eléctricos Almacenamiento de energía. 36
Contenidos Ventajas de las ERNC Tecnologías ERNC Mecanismos de estímulo Desafíos de su integración Barreras a la entrada Investigación en la PUC 37
Desafíos regulatorios (CADE) Mientras exista potencial importante de proyectos competitivos, deben evitarse políticas y regulaciones que signifiquen apoyar proyectos ineficientes. A pesar del encarecimiento de las fuentes convencionales, de la caída en los costos de ERNC y la gran riqueza de recursos naturales del país, habrían varios proyectos, que siendo competitivos frente a las alternativas convencionales, no han podido desarrollarse. Se propone serie de medidas focalizadas en la eliminación de barreras que afectan a proyectos competitivos. Propuestas evitan la introducción de alteraciones significativas al funcionamiento del mercado eléctrico. La idea es que una vez que se vayan eliminando las barreras, estas fuentes ingresen por su conveniencia y competitividad sin necesidad de contar con un marco regulatorio diferenciado. Bienvenidas las ERNC, que florezcan las tecnologías competitivas!!!. 38
Recomendaciones CADE Mejorar acceso al financiamiento mediante reforzamiento de líneas de crédito preferencial y creación de fondo de garantía CORFO. Incorporar mecanismos que reduzcan el riesgo percibido por financistas de proyectos de ERNC 1. Crear un fondo de garantía 2. Promover desarrollo de seguros financieros. Si no se desarrolla adecuadamente el mercado de seguros, implementar mecanismo de precio estabilizado. 3. Seguro contingente para mitigar riesgo de exploración geotérmica Facilitar asociatividad en la construcción de líneas de transmisión Seguir mejorando estudios de recursos Seguir apoyando tecnologías no competitivas a través de CORFO y Conicyt Se propone modificar porcentajes de la ley para llegar a. 15% el 2024. 39
Otros desafíos conflictos con comunidades No a Chiloé (eólica, 112 MW), Julio 2011 No al Tatio (geotérmica, 40 MW), Julio 2010 No a Pichidegua (biomasa, 35 MW), Octubre 2010 40
NIMBY Fuente: M. Tokman
42
Contenidos Ventajas de las ERNC Tecnologías ERNC Mecanismos de estímulo Desafíos de su integración Barreras a la entrada Investigación en la PUC 43
Energía marina: Rodrigo Cienfuegos (Hidraúlica) Proyecto FONDEF Evaluación de potencial de energía de las corrientes de marea en el Canal del Chacao Fuente: R. Cienfuegos 44
Energía marina: Rodrigo Cienfuegos (Hidraúlica) Oleaje Wave Dragon Pelamis Ocean Water Column PowerBuoy Corrientes de Marea SeaGen Lunar Energy OpenHydro Verdant Power Fuente: D. Watts En la actualidad, no existen tecnologías maduras para la conversión de energía 45
Energía eólica: David Watts (Eléctrica) Generación de un parque, un grupo de parques y total nacional 30 20 10 Power (MW) 0 1500 1000 500 0 Wind Farm Region 1500 1000 500 0 0 100 200 300 400 500 600 700 Days 1 2 3 4 5 6 7 One Week Fuente: D. Watts Hours Factor de planta para el país cercano a un 30% (entre un 27% y un 29%). Total 46
Energía eólica: David Watts (Eléctrica) Factores de planta por proyecto (considerando solo proyectos con un f.p igual o mayor a 20%) Project Energy [MWh] Capacity [MW] Capacity Factor [%] Average Power [MW] Quillagua 91,220.83 100 10.41% 10.41 Minera Gaby 31,002.29 40 8.85% 3.54 Calama 534,561.13 250 24.41% 61.02 Valle de los vientos 270,887.75 99 31.24% 30.92 Altos de Hualpén 53,382.59 20 30.47% 6.09 Señora Rosario 95,191.76 84 12.94% 10.87 Totoral 93,097.62 46 23.10% 10.63 Canela 35,585.47 18.2 22.32% 4.06 Monte Redondo 109,795.72 48 26.11% 12.53 Canela II 158,170.78 60 30.09% 18.06 Punta Colorada 23,811.65 36 7.55% 2.72 Talinay 709,143.07 486 16.66% 80.95 Hacienda Quijote 56,384.49 26 24.76% 6.44 Las palmeras 329,617.26 103.5 36.36% 37.63 El pacífico 190,475.93 72 30.20% 21.74 La gorgonia 149,474.03 76 22.45% 17.06 La Cachina 105,865.01 66 18.31% 12.09 El Arrayan 167,412.70 101.2 18.88% 19.11 Laguna Verde 90,204.16 24 42.91% 10.30 Punta Curaumilla 37,681.81 9 47.80% 4.30 Las Dichas 22,473.66 16 16.03% 2.57 Lebu 25,670.73 6.54 34.70% 2.27 Chome 33,876.30 12 32.23% 3.87 Arauco 301,025.97 100 34.36% 34.36 Lebu Sur 304,699.47 108 32.21% 34.78 Wind park Group Total Capacity factor % 26.1% 27.6% 29.2% Fuente: D. Watts 47
Energía solar: Rodrigo Escobar (Mecánica) Determinación del recurso solar de Chile Fuente: R. Escobar 48
Energía solar: Rodrigo Escobar (Mecánica) Evaluación de Recursos Selección de sitios Esquema, diseño y dimensionamiento de plantas termosolares Simulación avanzada Evaluación económica y ambiental Fuente: R. Escobar 49
Hugh Rudnick Van De Wyngard hrudnick@ing.puc.cl @HughRudnick Departamento de Ingeniería Eléctrica Pontificia Universidad Católica de Chile