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INTEGRACIÓN DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES NO CONVENCIONALES EN AMÉRICA LATINA Semana de la Energía Sostenible para América Latina y el Caribe SE4Al, XI FIER 2016, V ELEC 2016 Panamá, Septiembre 6-9, 2016
AGENDA
• Matriz energética actual ALC
• Estudio Red del Futuro
• Resultados
• Conclusiones
AGENDA
• Matriz energética actual ALC
• Estudio Red del Futuro
• Resultados
• Conclusiones
Evolución de la matriz energética (MW)
Fuente:
Climatescope 2015 In 2015: 59% increase in wind (15.1GW)
85% increase in solar PV (1.3GW)
CHAPTER
1. Topic one
2. Topic two
Matriz eléctrica LAC
54% ER
sin BR 39.6% ER
37.3% ER
sin BR 25.0% ER
Matriz eléctrica LAC
$
Fuente: IDB
Necesidades energéticas LAC
66.3%
AGENDA
• Matriz energética actual ALC
• Estudio Red del Futuro
• Resultados
• Conclusiones
Red del Futuro
• Visión: – Desarrollo de una red eléctrica sostenible y baja en carbono
para América Latina
• Descripción: – Identificar, medir y demostrar los beneficios netos de un sistema
eléctrico interconectado y bajo en carbono, mediante la determinación analítica de la inversión rentable y técnicamente viable para América Latina (AL), en la generación y transmisión.
– Inversiones óptimas dependen de: • Acoplamiento de la sustancial capacidad hidráulica actual y las
otras fuentes renovables en la zona.
• El rol de los sistemas de transporte interconectados transnacionales.
Grupo de Trabajo
-Soporte, modelación, optimización
- Análisis y escenarios expansión
- Consultoría en LA
- Planes de Expansión
Datos y estimación
- Investigación y Desarrollo
- Datos y estimación
- Experiencia Solar
- Energía renovable: Mapas solares-viento, potenciales, predicción.
UNIVERSIDAD DE CHILE QUANTUM AWS TRUEPOWER ENERGY EXEMPLAR
• AWS Truepower
• EnergyCenter
• Quantum• EnergyExemplar
Experiencia Global
Soporte
Experiencia en la Región Consultoría
Proyectos Renovables
Investigación Renovables
Objetivos y Alcances
• Fase 1: – Revisión del estado-del-arte y las perspectivas de las tecnologías
de energías renovables y la interconexión de transmisión regional.
– Evaluación de potencial (capacidad + energía) de las fuentes de energía renovables variables en América Latina.
• Fase 2: – Análisis del sistema eléctrico en AL considerando necesidades
futuras, determinando las pasos necesarios en inversión para transformar la red actual en una red sostenible y baja en carbono.
– Las inversiones en tipos de generación, transmisión, costos de combustibles y el coste medio de la red de energía eléctrica al 2030.
Escenarios
• BASE, Business as Usual (BAU) (baja penetración ERNC, baja integración): Refleja las tendencias actuales de implementación de ERNC sin integración adicional.
• Escenario Optimo, Core Optimistic (alta penetración de ERNC, alta integración): Integra de manera costo efectiva al 2030 un alto porcentaje de ER (80-90%) y alto grado de interconexión. (i.e. interconexiones costo-efectivas que permiten este porcentaje).
• Escenario Intermedio , RE Optimistic (alta penetración ERNC, baja integración)
• Mapa de factor de capacidad bruto (FC) – Modelación AWST meso escala/micro
escala
– 100 m altura de rotor
– Curva de potencia combinada de máquinas 2.5 MW tipo IEC-II
• Área permitida determinada – Exclusiones naturales: espejos de agua,
humedales, laderas con pendientes >20%
– Exclusiones manuales: áreas protegidas, aeropuertos, áreas urbanas
• Densidad supuesta de 9 MW/km2
• Zonas de mayor potencial identificadas
• Capacidad reducida para dar cuenta de las limitaciones en la resolución
• Capacidad potencial por banda de FC para cada país y zona
Metodología – Potencial Eólico
Metodología – Potencial Solar
• Mapa de irradiación horizontal global creado satelitalmente – Se usó GSIP-v3 de NOAA
– Ajustado con 60 estaciones terrestres de medición
• Área permitida determinada – Se consideraron regiones agrícolas,
pastizales, áridas
– Se excluyeron áreas protegidas
• Supuesto sistema FV de seguimiento de un eje
• Densidad de 29.77 MW/km2
• Zonas de mayor potencial identificadas
• Capacidad reducida para dar cuenta de las limitaciones en la resolución
• Capacidad potencial por banda de irradiación para cada país y zona
Supuestos
• Precios – Fósiles – Inversión
• Candidatas – Generación
• Tradicional • Renovables
– Transmisión • Ampliación • Posibles
• Potenciales
Ecuador
Peru
Chile
Bolivia
Argentina
Paraguay
Uruguay
Brazil
Venezuela Guyana
FrenchGuiana Suriname
Mexico
Belize
Guatemala Honduras
Nicaragua
CostaRica
Panama
ElSalvador
Colombia
Colombia
NG
1.278
2.232
1.349
0.968 1.582
0.75
0.455
3.06
1.956
1.072
OIL
2.618
Ecuador
Peru
Chile
Bolivia
Argentina
Paraguay
Uruguay
Brazil
Venezuela Guyana
FrenchGuiana Suriname
Mexico
Belize
Guatemala Honduras
Nicaragua
CostaRica
Panama
ElSalvador
Colombia
Colombia
SOLAR
1.000
1.259
1.377
1.000
1.000
1.511
1.017
0.968
1.000
1.220
1.000
1.000
0.976
Supuestos
• Precios – Fósiles – Inversión
• Candidatas – Generación
• Tradicional • Renovables
– Transmisión • Ampliación • Posibles
• Potenciales
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
20
16
20
17
20
18
20
19
20
20
20
21
20
22
20
23
20
24
20
25
20
26
20
27
20
28
20
29
20
30
[USD/GJ]
Diesel
GNL
Gas
Nuclear
Carbón
Biomasa
PRECIOS COMBUSTIBLES [USD/GJ]
Ilimitado: M-Diesel, TG, CC*, Mareo-Undimotriz
BAU
Candidatas Expansión: • Informado: Hidro, Nuclear • Óptimo (Genérico): Límite anual + Potencial
Grande
LaVirginia Sogamoso
SantaRosa Pascuales
SINC
SIS
SING
SIC
ElChocon
SIN
Rodriguez
Itaipu Asuncion
Palmar
RioJaneiro
SaoPaulo
PortoAlegre
Ayolas Yacyreta
SanTome
Belohorizonte
PauloAlfonzo
Lajeado
Imperatriz
Norte Xingu
Madeira
Manaus
BoaVista
Guri
Yaracuy
Guyana
FrenchGuiana Suriname SanCarlos
Sur
Norte
Ensenada
LaPaz
Belize
LosBrillantes
AguaCaliente AguaCapa
Almafuerte
Cobos
ElCajon
Nicaragua
CostaRica
Panama
ElSalvador
Mexico
Colombia
Cerromatoso
800kV
500kV
400kV
230kV
Grande
LaVirginia
Cerromatoso
Sogamoso
SantaRosa Pascuales
SINC
SIS
SING
SIC
ElChocon
SIN
Rodriguez
Itaipu Asuncion
Palmar
RioJaneiro
SaoPaulo
PortoAlegre
Ayolas
Yacyreta
SanTome
Belohorizonte
PauloAlfonzo
Lajeado
Imperatriz
Norte Xingu
Madeira
Manaus
BoaVista
Guri
Yaracuy
Guyana
FrenchGuiana Suriname SanCarlos
Sur
Norte
Ensenada
LaPaz
Belize
LosBrillantes
AguaCaliente AguaCapa
Almafuerte
Cobos
ElCajon
Nicaragua
CostaRica
Panama
ElSalvador
Mexico
Colombia
800kV
500kV
400kV
230kV
Supuestos
• Precios – Fósiles – Inversión
• Candidatas – Generación
• Tradicional • Renovables
– Transmisión • Ampliación • Posibles
• Potenciales
2,213
1,366
301
263
183
0 500 1,000 1,500 2,000 2,500
Argentina
Brazil
Uruguay
Mexico
Paraguay
GW
Potencial Eólico
2,773
1,464
1,307
987
975
0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000
Brazil
Chile
Mexico
Argentina
Bolivia
GW
Potencial Solar FV
Irradiación horizontal global > 230 W/m2
AGENDA
• Matriz energética actual ALC
• Estudio Red del Futuro
• Resultados
• Conclusiones
América del Sur Expansión eólica a 2030 (adicional)
Wind Expansion
BAURE
Optimistic
Core
Optimistic
2016 0.0 0.0 0.0
2017 32.7 65.4 0.0
2018 1 662.6 2 345.3 2 300.0
2019 5 382.8 6 336.1 5 303.9
2020 10 132.8 11 024.3 8 970.3
2021 14 834.3 16 230.2 14 120.3
2022 19 532.8 20 772.7 18 931.7
2023 24 182.8 26 066.8 24 181.7
2024 29 032.8 28 495.7 26 647.4
2025 32 876.3 33 158.1 29 319.0
2026 38 020.5 38 759.8 34 898.8
2027 42 965.6 44 757.8 40 639.0
2028 45 285.1 49 335.4 44 466.2
2029 47 521.1 56 236.5 49 379.2
2030 51 486.0 63 636.5 56 395.0
Total 51 486.0 63 636.5 56 395.0
Year
6X BAU
7.3X RE Opt
6.6X CORE Opt
América Central Expansión eólica a 2030 (adicional)
Wind Expansion
BAURE
Optimistic
Core
Optimistic
2016 - - -
2017 8.9 8.9 8.9
2018 212.6 212.6 12.6
2019 463.1 1 363.1 1 086.2
2020 1 513.8 4 013.8 3 736.8
2021 1 517.4 4 017.4 3 800.5
2022 2 052.1 5 951.7 5 872.6
2023 2 456.2 8 621.0 8 194.8
2024 2 461.1 11 625.9 11 199.7
2025 3 428.1 15 493.7 15 097.1
2026 3 432.9 18 498.6 18 102.0
2027 3 881.8 21 676.0 21 403.2
2028 4 037.3 24 884.3 24 439.3
2029 5 808.2 29 238.1 28 849.2
2030 6 496.4 32 643.0 32 356.3
Total 6 496.4 32 643.0 32 356.3
Year
3.4X BAU
8.3X RE Opt
8.2X CORE Opt
América del Sur Expansión solar a 2030 (adicional)
Solar Expansion
BAURE
Optimistic
Core
Optimistic
2016 0.0 0.0 0.0
2017 0.0 0.0 0.0
2018 750.0 1 200.0 1 080.0
2019 1 670.7 3 200.0 2 880.0
2020 3 660.7 5 240.0 4 880.0
2021 5 610.7 8 023.4 7 260.6
2022 7 974.3 12 423.4 11 660.6
2023 10 724.3 16 823.4 16 060.6
2024 13 474.3 21 223.4 20 460.6
2025 17 030.8 28 244.3 24 860.6
2026 19 780.8 35 684.3 32 260.6
2027 22 530.8 43 184.3 39 760.6
2028 28 281.0 50 719.9 47 260.6
2029 34 080.8 58 271.5 54 760.6
2030 38 515.9 65 771.5 62 260.6
Total 38 515.9 65 771.5 62 260.6
Year
13.9X BAU
22.9X RE Opt
21.7X CORE Opt
América Central Expansión solar a 2030 (adicional)
Solar Expansion
BAURE
Optimistic
Core
Optimistic
2016 - - -
2017 - - -
2018 - - 152.4
2019 158.0 3 158.0 3 352.4
2020 287.9 6 288.9 6 752.4
2021 487.9 9 488.9 10 252.4
2022 1 087.9 13 088.9 13 852.4
2023 1 858.3 16 788.9 17 452.4
2024 4 594.4 20 788.9 21 252.4
2025 8 861.5 24 788.9 25 252.4
2026 12 466.7 28 788.9 29 252.4
2027 13 466.7 32 788.9 33 252.4
2028 14 564.3 36 788.9 37 252.4
2029 15 744.3 42 146.0 42 758.0
2030 16 744.3 51 592.5 51 875.0
Total 16 744.3 51 592.5 51 875.0
Year
12.6X BAU
33.2X RE Opt
33.4X CORE Opt
América del Sur Generación por tecnología BAU [GWh]
ERV 4.8%
ERV 19.8%
América del Sur Generación por tecnología CORE Opt [GWh]
ERV 4.8%
ERV 25.0%
América Central Generación por tecnología BAU [GWh]
ERV 6.3%
ERV 21.2%
América Central Generación por tecnología CORE Opt [GWh]
ERV 6.3%
ERV 54.0%
América del Sur Costo marginal regional [USD/MWh]
América Central Costo marginal regional [USD/MWh]
South AmericaCapacity
Built (MW)
Generation
Total Cost
($000)
Line Build
Cost ($000)
Total Cost
($000)CO2 (tonne)
NOx
(tonne)
SOx
(tonne)
BAU 126 382 548 139 950 2 424 971 550 564 921 3 373 793 569 5 586 860 3 534 985
Core 153 720 544 888 843 7 301 746 552 190 589 3 019 587 666 4 995 432 3 074 482
RE 162 286 569 251 805 2 399 508 571 651 314 3 077 319 951 5 183 497 3 305 662
Central America
& Mexico
Capacity
Built (MW)
Generation
Total Cost
($000)
Line Build
Cost ($000)
Total Cost
($000)CO2 (tonne)
NOx
(tonne)
SOx
(tonne)
BAU 40 737 318 216 179 718 371 318 934 550 2 295 767 776 4 105 079 3 236 850
Core 89 520 311 868 153 2 523 523 314 391 676 1 858 481 312 3 663 431 3 093 023
RE 89 787 315 485 943 2 059 180 317 545 124 1 855 937 436 3 641 778 3 065 702
Red del Futuro Costos totales y Reducción GEI [mil USD]
800-765kV 500kV 400kV 230kV 220kV 161kV 90kV 69kV
Oriental
Norte
BajaCalifornia
BajaCaliforniaSur
Belize
LosBrillantes
AguaCaliente AguaCapa
ElCajon
Nicaragua
CostaRica
Panama
ElSalvador
Mexico
Noreste
Noroeste
Mulege
Occidental
Peninsular Central
Peninsular Installed: 2016: 32 MW 2030: 430 MW
MX-WIND energy: 2016: 14 TWh 2030: 56 TWh
MX-SOLAR energy:
2016: 2.7 TWh 2030: 29 TWh
1400
240 MW
Oriental Installed: 2016: 2300 MW 2030: 6700 MW
GWh
Resultados Transmisión México – SIEPAC BAU
800-765kV 500kV 400kV 230kV 220kV 161kV 90kV 69kV
Oriental
Norte
BajaCalifornia
BajaCaliforniaSur
Belize
LosBrillantes
AguaCaliente AguaCapa
ElCajon
Nicaragua
CostaRica
Panama
ElSalvador
Mexico
Noreste
Noroeste
Mulege
Occidental
Peninsular Central
1300MW
MX-SOLAR energy: 2016: 14 TWh 2030: 150 TWh
MX-SOLAR energy:
2016: 2.7 TWh 2030: 118 TWh
GWh
Flow MX->SIEPAC
5700
3100
Peninsular Installed: 2016: 32 MW 2030: 6300 MW
Oriental Installed: 2016: 2300 MW 2030: 14000 MW
RESULTS: • x5 times increase interchange to
SIEPAC (peaking 5700GWh) • Allows interchange from SIEPAC to
MX • x3 Wind • x4 Solar
GWh
Resultados Transmisión México – SIEPAC CORE Opt
AGENDA
• Matriz energética actual ALC
• Estudio Red del Futuro
• Resultados
• Conclusiones
CONCLUSIONES I
• América Latina dispone de un inmenso recurso solar y eólico para poder diversificar su matriz energética, contribuyendo además a objetivos de sostenibilidad y seguridad energética.
• El recurso eólico se concentra en el Cono Sur, costas y Caribe, ofreciendo en algunos puntos factores de planta >70%.
• El potencial técnico máximo eólico (>35% FP) se estima en 4720GW (equivalente a 12.8 veces la capacidad instalada).
CONCLUSIONES II
• El recurso solar se encuentra más equitativamente distribuido que el eólico y cercano al Ecuador.
• El potencial técnico máximo solar (>230 W/m2) se estima en 8610GW (equivalente a 23.4 veces la capacidad instalada).
• Estimados son del mismo orden de magnitud que estudio reciente de IRENA con datos de entrada de fuentes distintas y supuestos similares:
Eólico 11X y Solar 1.8X (75km de la red) .
CONCLUSIONES III
• De acuerdo a los planes actuales nacionales de expansión de la T las ERV, contribuirán de manera importante en los próximos 15 años a cubrir las necesidades energéticas de la región.
• Con los refuerzos necesarios y nuevas posibilidades de interconexiones eléctricas las ERV podrían de manera costo-eficiente contribuir a la reducción de los costos netos del sistema además de ayudar a los países a cumplir con sus compromisos de mitigación de GEI.
