energías renovables no convencionales
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Energías Renovables No Convencionales
Hugh Rudnick
Mas allá de la malla‐ Pastoral UCSantiago, 17 Mayo 2012
Departamento de Ingeniería EléctricaPontificia Universidad Católica de Chile
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
Fuente: IEA, “CO2 Emissions From Fuel Combustion”, 2009
10,7%
23,2%
19,3%
10,4%
2,8%
5,1% 4,5%
2,1%2,6%
1,5% 0,9% 0,5% 0,2% 0,1% 0,01%
21,0%19,9%
13,6%
5,5%4,6% 4,3%
2,8% 2,0%1,8%
1,5% 1,2% 0,6% 0,2% 0,1% 0,02%
0,0%
5,0%
10,0%
15,0%
20,0%
25,0%
1990 2007
6
Combustibles Fósiles Nuclear
Emiten menos CO2
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
Fuente: M.Tokman, International Energy Agency (IEA) 2011 World Energy Outlook
2518
30
57
78
106118
127135
140
0
20
40
60
80
100
120
140
160
1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035
US$ x Barril(reales precios 2010)
10
Combustibles Fósiles Nuclear ERNC
Fuente: Singapore IEW Conference Key Takeaways, November 2009
Costo marginal [US$/MWh] en Sistema Interconectado Central (SIC)
Pueden ayudar en mercado de precios crecientes
11Fuente: R. Fischer
Combustibles Fósiles Nuclear ERNC
Fuente: Singapore IEW Conference Key Takeaways, November 2009
Proyectos ERNC se están volviendo mas competitivos
Fuente: M.Tokman 12
Combustibles Fósiles Nuclear ERNC
Fuente: Singapore IEW Conference Key Takeaways, November 2009
Proyectos ERNC se están volviendo mas competitivos
Fuente: M.Tokman 13
Fuente: Bloomberg New Energy Finance 2010
Proyectos compiten con tecnologías convencionales
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Contenidos
• Ventajas de las ERNC
• Tecnologías ERNC
• Mecanismos de estímulo
• Desafíos de su integración
• Barreras a la entrada
• Investigación en la PUC
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Energías Renovables No Convencionales (ERNC)
Biomasa Hidráulica (≤ 20 MW)
Geotérmica Solar
Eólica Mareomotriz
Cogeneración (≤ 20 MW)
u otro medio renovable determinado por la autoridad.
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UruguayPromedio contratos US$ 62 MWh
Brazil (potencial 140 GW)Promedio contratos US$ 62 MWhPeru (potencial 10 GW)
Promedio contratos US$ 69 MWh
Mexico (potencial 40 GW)Promedio contratos US$ 65 MWh
Importante potencial renovable en la región - eólico
Centro América (potencial 100 GW)
Argentina (potencial 10 GW)
Colombia (potencial 20 GW)
Chile (potencial 6 GW)
Fuente: Olade, M. Tokman 17
Importante potencial renovable en la región - solar
Fuente: Geni 18
Fuente: M. Tokman, Elaborado Christian Santana a partir de información CNE y GTZ
Chile tiene un potencial significativo
19
Fuente: M. Tokman, MINENERGIA y GIZ, 2011.
Chile tiene un potencial significativo
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Contenidos
• Ventajas de las ERNC
• Tecnologías ERNC
• Mecanismos de estímulo
• Desafíos de su integración
• Barreras a la entrada
• Investigación en la PUC
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Esquemas de Estímulo ERNC
•Subsidios explícitos (feed-in-tariffs)
•Licitaciones separadas para abastecer distribuidoras•Cuotas mínimas exigidas
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España: altos costos (subsidios a renovables 17% del costo total del sistema en 2009) y alta penetración
Fuente: Revista IEEE Power & Energy, septiembre/octubre 2010
• Ley N° 20.257 (“Ley ERNC”) obliga a que un porcentaje de la energía contratada provenga de fuentes ERNC
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
0,5% anual adicional5% anual fijo
4%
5%
6%
7%
8%
9%
10%
2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024
Esquemas de Estímulo ERNC- Chile aplica cuotas
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Generación eléctrica por tipo de combustible
Fuente: Annual Energy Outlook 2010, EIA
48% 45% 44% 44%
2% 1% 1% 1%21% 20%21%
21%20%19%
17%17%
9%15%
17%18%
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
2008 Bajo Crecimiento Económico
Escenario Medio Alto Crecimiento Económico
Carbón Diesel Gas Natural Nuclear ERNC
millones de GWh Proyección al 2035
Proyección mundial de máx. 18% renovables al 2035
¿Lógica de elevar cuota a 20% al 2020?24
Esquemas de Estímulo ERNC‐ desarrollo mundial
Proyectos SING Tipo MW
Con aprobación ambiental(EIA/DIA)
Solar 678
Geotermia 50
Eólica 857
Total 1.585
En evaluación ambiental(EIA/DIA)
Solar 1.860
Total 1.860Total Renovables SING 3.445
Resultados en Chile (Abril 2012)
25Fuente: Systep
SIC Tipo MWCon aprobación ambiental(EIA/DIA)
Biogas 28Biomasa 253,6Hidro 480,3Eólica 1.812,5Total 2.574,4
En evaluación ambiental(EIA/DIA)
Hidro 118,3Solar 58,5Eólica 758,5Total 935,3
Total Renovables SIC 3.509,7
Resultados en Chile (Abril 2012)
26Fuente: Systep
Generación de energía en el SIC
Resultados en Chile
27Fuente: Systep
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
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
GWh/mes
‐
Obligation NCRE supply
Resultados en Chile‐ cumplimiento de la cuota
28Fuente: Systep
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
Otros desarrollos en Chile‐ licitación Collahuasi
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• Barreras a la entrada
• Investigación en la PUC
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• Relación entre la energía generada en un periodo y la máxima energía generable en dicho periodo
17,2%
34,7%
28,6%31,8%
36,0%30,5%
44,8%
15,0%19,4%
0%5%
10%15%20%25%30%35%40%45%50%
Capa
city Factor [%] 8760..
.
InstCap
EnergiaplantaF
Factor de planta para localidades Chile Costa
Bajos factores de planta
31Fuente: D. Watts
Escalas de tiempo de los ciclos naturales de las energías renovables
Gran variabilidad temporal (intermitencia)
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• 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
Desafíos técnicos de integración
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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).
Desafíos técnicos de integración eólica
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Problemas de seguridad en la operación del sistema eléctricoIncertidumbre 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.
Desafíos técnicos de integración eólica
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• 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.
Alternativas técnicas para integración de ERNC
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• Investigación en la PUC
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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 créditopreferencial y creación de fondo de garantía CORFO.
Incorporar mecanismos que reduzcan el riesgo percibido por financistas de proyectos deERNC
1. Crear un fondo de garantía
2. Promover desarrollo de seguros financieros. Si no se desarrolla adecuadamente elmercado 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
No a Chiloé (eólica, 112 MW), Julio 2011 No al Tatio (geotérmica,
40 MW), Julio 2010
40
Otros desafíos‐ conflictos con comunidades
No a Pichidegua (biomasa, 35 MW), Octubre 2010
NIMBY
Fuente: M. Tokman
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• Barreras a la entrada
• Investigación en la PUC
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Energía marina: Rodrigo Cienfuegos (Hidraúlica)
• Proyecto FONDEF Evaluación de potencial de energía de las corrientes de marea en el Canal del Chacao
44Fuente: R. Cienfuegos
SeaGen Verdant PowerLunar Energy OpenHydro
Ocean Water Column
Wave Dragon
Pelamis
PowerBuoy
En la actualidad, no existen tecnologías
maduras para la conversión de energía
En la actualidad, no existen tecnologías
maduras para la conversión de energía
Oleaje
Corrientes de Marea
Energía marina: Rodrigo Cienfuegos (Hidraúlica)
45Fuente: D. Watts
Generación de un parque, un grupo de parques y total nacional
0
10
20
30
0
500
1000
1500
Pow
er (M
W)
0 100 200 300 400 500 600 7000
500
1000
1500
Hours
Total
Region
Wind Farm
1 2 3 4 5 6 7One Week
Days
Factor de planta para el país cercano a un 30% (entre un 27% y un 29%).
Energía eólica: David Watts (Eléctrica)
46Fuente: D. Watts
Factores de planta por proyecto
(considerando solo proyectos con un f.pigual o mayor a 20%)
Project Energy [MWh] Capacity [MW] Capacity Factor [%] Average Power [MW]Quillagua 91,220.83 100 10.41% 10.41Minera Gaby 31,002.29 40 8.85% 3.54Calama 534,561.13 250 24.41% 61.02Valle de los vientos 270,887.75 99 31.24% 30.92Altos de Hualpén 53,382.59 20 30.47% 6.09Señora Rosario 95,191.76 84 12.94% 10.87Totoral 93,097.62 46 23.10% 10.63Canela 35,585.47 18.2 22.32% 4.06Monte Redondo 109,795.72 48 26.11% 12.53Canela II 158,170.78 60 30.09% 18.06Punta Colorada 23,811.65 36 7.55% 2.72Talinay 709,143.07 486 16.66% 80.95Hacienda Quijote 56,384.49 26 24.76% 6.44Las palmeras 329,617.26 103.5 36.36% 37.63El pacífico 190,475.93 72 30.20% 21.74La gorgonia 149,474.03 76 22.45% 17.06La Cachina 105,865.01 66 18.31% 12.09El Arrayan 167,412.70 101.2 18.88% 19.11Laguna Verde 90,204.16 24 42.91% 10.30Punta Curaumilla 37,681.81 9 47.80% 4.30Las Dichas 22,473.66 16 16.03% 2.57Lebu 25,670.73 6.54 34.70% 2.27Chome 33,876.30 12 32.23% 3.87Arauco 301,025.97 100 34.36% 34.36Lebu Sur 304,699.47 108 32.21% 34.78
Wind park Group TotalCapacity factor % 26.1% 27.6% 29.2%
Energía eólica: David Watts (Eléctrica)
47Fuente: D. Watts
• Determinación del recurso solar de Chile
Energía solar: Rodrigo Escobar (Mecánica)
48Fuente: R. Escobar
• Evaluación de Recursos• Selección de sitios• Esquema, diseño y
dimensionamiento de plantas termosolares
• Simulación avanzada• Evaluación económica y ambiental
Energía solar: Rodrigo Escobar (Mecánica)
49Fuente: R. Escobar
Hugh Rudnick Van De Wyngard
[email protected] @HughRudnick
Departamento de Ingeniería EléctricaPontificia Universidad Católica de Chile