Energías Renovables No Convencionales

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



Proyectos ERNC se están volviendo mas competitivos

Fuente: M.Tokman 12



Proyectos ERNC se están volviendo mas competitivos

Fuente: M.Tokman 13

Fuente: Bloomberg New Energy Finance 2010

Proyectos compiten con tecnologías convencionales

14

Contenidos







15

Energías Renovables No Convencionales (ERNC)

Biomasa Hidráulica (≤ 20 MW)

Geotérmica Solar

Eólica Mareomotriz

Cogeneración (≤ 20 MW)

u otro medio renovable determinado por la autoridad.

16

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

20

Contenidos







21

Esquemas de Estímulo ERNC

•Subsidios explícitos (feed-in-tariffs)

•Licitaciones separadas para abastecer distribuidoras•Cuotas mínimas exigidas

22

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

23

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

29

Contenidos







30

• 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)

32

• 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

34

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

35

• 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

36

Contenidos







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 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

42

Contenidos







43

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

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Energías Renovables No Convencionales