El caso de las Renovables
Prof. Roberto Román L.
Universidad de Chile
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Roberto Román L.: Ingeniero Civil Mecánico; especialista
en Termofluidos. Formación post grado en energía solar.
Profesor Asociado de la Facultad de Ciencias Físicas y
Matemáticas (FCFM) de la Universidad de Chile.
Actualmente Vicepresident of Membership Affairs de la
International Solar Energy Society (ISES). Esta es la
Organización científica más extensa y más antigua en
energía solar en el mundo.
Investigador y Consultor en energías renovables tanto a
nivel nacional como Internacional.
Formador de EcoMaipo: una organización dedicada a
educación, formación y llevar las energías renovables a
sectores menos favorecidos.
2
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Crecimiento eléctrico en el SIC
Evolución de las tecnologías (costos nivelados
de energía, calculados por Bloomberg)
Alternativas al 2011, 2020 y 2030
Curva actual de demanda e impacto de ERNC
El caso de la energía solar
Conclusiones
70.000
60.000
6,7%
[G WH /añ o ]
50.000
5,4%
40.000
30.000
22%
20.000
10.000
0
1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
S IN G
S IC
T o tal
4,1%
3,9%
5%
Realidad: Para el SIC y el SING, el aumento de
demanda estará en torno al 3,5 a 4,5% al año.
Es consecuencia de mayor eficiencia y cambios
tecnológicos que están ocurriendo en el
mundo y Chile. Como también de mayor costo
de los combustibles “tradicionales”
Esto implica que para duplicar demanda deben
pasar al menos 15 a 17 años…
En la última década la inversión ha sido sobre todo térmica. Se ha privilegiado
poca inversión.…
Demasiado diesel y gas, lo que lleva a muy altos costos marginales.…
Las ERNC son demasiado
caras…
Para analizar esta afirmación, NRDC
contrató el expertise
de Bloomberg New Energy Finance
(BNEF) y de Valgesta Energía.
Realizaron un estudio sobre el costo
nivelado de la energía (LCOE)
10
11
Análisis de la construcción
Costo de
desarrollo
Costo del
equipo
principal
Análisis del flujo de efectivo
Inversión en
acciones
Flujos de
efectivo
después de
impuestos
Tasa Interna
De Retorno
(10%)
Costo de
construcción
Precio
(LCOE)
Análisis anual de operaciones
Ingresos
Factor de
capacidad
Costo variable de
O&M
Costo fijo de
O&M
Depreciación
Fuente: Bloomberg New Energy Finance.
Análisis
fiscal
Especulación
sobre el
precio de la
energía
Al indicar el
precio que
permite a una
tecnología
vender
electricidad de
manera rentable,
la técnica
permite que el
LCOE sea
representativo en
un proceso
competitivo de
licitación para
contratos de
energía reales.
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En general, las ERNC se harán cada vez más
competitivas con las fuentes convencionales de energía.
Las nuevas fuentes de biogás, pequeñas hidroeléctricas,
biomasa, energía eólica terrestre y energía geotérmica
ya compiten con los costos de las principales
tecnologías de Chile de grandes hidroeléctricas y
termoeléctricas de gas natural. Muy pronto, la energía
solar también podrá competir.
La volatilidad de los precios de combustible fósil
aumenta la competitividad de la ERNC.
Aunque el análisis no los considera, determinados
factores externos como la huella de carbono, la
contaminación del aire y del agua y los efectos en el
ecosistema, aumentan la competitividad de la ERNC.
13
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En 2011, el biogás, las pequeñas
hidroeléctricas, la biomasa, la energía
geotérmica y la energía eólica terrestre son ya
fuentes de energía competitivas.
Para 2020, se incorporarán a estas
tecnologías la energía termosolar y la
fotovoltaica.
Para 2030, todas las tecnologías renovables
serán más económicas o competitivas que las
fuentes de energía convencional.
14
Tecnología
Precios SIC
2010
Precios SING
2010
Zona
competitiva
en el
mercado de
contratos
Nota: “Grandes hidroeléctricas” excluye proyectos
en Aysén; “Pequeñas hidroeléctricas” son plantas
que producen menos de 20MW. Todos los precios
se expresan en dólares estadounidenses, al año
2010.
Escenario central
Fuente: Bloomberg New Energy Finance, Valgesta Energía . Fuente precios de energía : CNE,elaboración de Bloomberg New Energy
Finance
Tecnología
Zona
competitiva
en el
mercado de
contratos
Nota: “Grandes hidroeléctricas” excluye proyectos
en Aysén; “Pequeñas hidroeléctricas” son plantas
que producen menos de 20MW. Todos los precios
se expresan en dólares estadounidenses, al año
2010.
Escenario central
Fuente: Bloomberg New Energy Finance, Valgesta Energía Fuente precios de energía : Programa de Estudios e Investigaciones en
Energía del Instituto de Asuntos Públicos, Universidad de Chile ,elaboración de Bloomberg New Energy Finance
Tecnología
Zona
competitiva
en el
mercado de
contratos
Nota: “Grandes hidroeléctricas” excluye proyectos
en Aysén; “Pequeñas hidroeléctricas” son plantas
que producen menos de 20MW. Todos los precios
se expresan en dólares estadounidenses, al año
2010.
Escenario central
Fuente: Bloomberg New Energy Finance, Valgesta Energía . Fuente precios de energía : Programa de Estudios e Investigaciones en
Energía del Instituto de Asuntos Públicos, Universidad de Chile ,elaboración de Bloomberg New Energy Finance
Tecnología
Escenario central
Diesel utilty-scale
PV cSi commercial
cPV two-axis tracking utilty-scale
PV cSi utilty-scale
STEG tower + heliostat utilty-scale
STEG trough utilty-scale
Geothermal binary utilty-scale
Coal utilty-scale
CCGT utilty-scale
Geothermal flash utilty-scale
Wind onshore utilty-scale
Biomass all feedstocks utilty-scale
Large Hydro
Large Hydro Aysen
Small Hydro
Biogas/Landfill utilty-scale
Nota: Se seleccionó una variedad de
emplazamientos para el proyecto para cada
tecnología y se agregó el costo de
LCOE
NCRE
transmisión punto a punto
al costo
del
proyecto.
Scenario
Fuente: Bloomberg New Central
Energy Finance,
Valgesta
Energía
328
225
286
193
255
156
229
155
284
197
156
73
112
68
101
56
264
51
180
35
139
32
181
45
170
30
100
Nota: “Grandes hidroeléctricas”
excluye proyectos en Aysén;
“Pequeñas hidroeléctricas” son
plantas que producen menos de
20MW. Todos los precios se
expresan en dólares
estadounidenses, al año 2010.
USD/MWh
102
39
0
El costo de
transmisión de larga
distancia afecta el
costo total del
proyecto.
118
82
570
346
200
ERNC LCOE LCOE
Conventional
Precio de energía
Energy
SIC
eléctrica
en Price
el SIC
Bloomberg proyecta costo de
US$100/MWh
300
400
Costo de transmisión
Cost
Transmission
Precio de energía
Energy
SING
eléctrica
en el Price
SING
Tech USD/W
Coal
CCGT
PV cSi residential roof
PV cSi commercial/BIPV
PV cSi utilty-scale
Wind onshore utilty-scale
Solar Thermal
2010
3.17
1.51
3.76
3.48
2.98
2.62
4.61
2015
3.17
1.51
2.20
2.08
1.84
2.02
3.00
2020
3.17
1.51
1.68
1.61
1.43
1.66
2.58
Fuente: Bloomberg New Energy Finance.
De 2010 a 2030 la energía
eólica disminuirá un 48 %, la
fotovoltaica un 60 %, y la
termosolar un 60 %. No se
prevén reducciones de costo
para el carbón ni para el gas ni
para las grandes represas.
2025
3.17
1.51
1.45
1.38
1.23
1.50
2.22
2030 % ∆ 2020 % ∆ 2030
3.17
0%
0%
1.51
0%
0%
1.35
-55%
-64%
1.29
-54%
-63%
1.15
-52%
-61%
1.36
-37%
-48%
1.90
-44%
-59%
Costos reales de las ERNC:
La Realidad:
• En 2011, el biogás, las pequeñas hidroeléctricas, la
biomasa, la energía geotérmica y la energía eólica
terrestre son ya fuentes de energía competitivas.
•Para 2020, se incorporarán a estas tecnologías la
energía termosolar y la fotovoltaica.
•Para 2030, todas las tecnologías renovables serán
más económicas o competitivas que las fuentes de
energía convencional.
20
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
Las energías eólica e hidroeléctrica se han utilizado
de manera conjunta en todo el mundo.
Cuando la energía eólica o solar desplaza a la
hidroeléctrica, se conserva el agua en las represas.
Cuando la energía eólica o solar desplaza a la
energía térmica, se evita el costo de combustible.
Las fuentes de energía hidroeléctrica flexibles y la
enorme potencial de Chile en ERNC implican que el
costo adicional generado por la variabilidad
(denominado “costo de integración”) es muy bajo.
21
Fuente: CDEC-SIC Marzo y Junio
2011, Elaboración propia
22
Mayor demanda es en horas del día. Es sencillo desplazar
térmico o embalses. El sistema ahorra dinero
Fuente: CDEC-SIC Marzo y Junio
2011, Elaboración propia
23
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Hoy están cambiando a ritmo vertiginoso.
Se prevé más de 3.000 MW de solar térmica en Europa en
no más de 5 años.
Solo en Alemania lo que ya se genera por solar FV supera
largamente nuestra generación del SING y ya alcanza el 4%
del total de su demanda de energía. Aquí, la misma
capacidad generaría el doble.
Grandes avances con plantas capaces de generar 24
hrs/día con factor de planta anual de sobre 70%.
Con las condiciones de radiación solar de Chile el factor de
planta podría superar el 80% y la potencia aumentar en
30% c/r a la experiencia en Europa.
Costos hoy están en torno a los US$3.500/kW y bajando
para termosolar con acumulación y US$2.500/kW para FV.
Centrales Andasol
Centrales Andasol 3x50 MWe con acumulación
Centrales Andasol
Acumuladores de calor Andasol: nitratos fundidos. 2
estanques, el de alta temperatura a 350°C y el de baja a
220°C
Centrales Andasol
Centrales Andasol 3x50 MWe con acumulación
Centrales Andasol
La misma central en Chile produciría al menos 30%
más energía
Sistemas de Torre Central
Ventajas
- Cada vez más desarrollada.
- Múltiples modos de funcionamiento. Transmisión óptica de
energía.
-Altas razones de concentración, lo que implica mayores
temperaturas y mayor eficiencia
- Posibilidad de trabajar con ciclo Rankine y ciclo Brayton (que es el
mismo de las turbinas a gas)
-Se adapta muy bien a la acumulación.
Desventajas
- Mayores riesgos de inversión
- Faltan datos sobre confiabilidad de largo plazo.
-En desarrollo materiales que soporten las altas temperaturas
alcanzadas en el receptor. Temperatura de operación limitada por
resistencia de los materiales existentes.
29
Se observa torre y caústica
Se observa el bloque
de potencia y los
acumuladores en
construcción.
Estanque caliente a
800°C, estanque frío a
250°C. Con menor
volumen se genera
más energía.
Transmisión óptica
elimina problema de
bombeo de grandes
distancias.
Ideal para Chile
Vista aérea de Gemasolar. Ocupa unas 120 Ha y genera 20
MW a firme. En Chile generaría unos 25 MW
En el norte, transparencia está entre 0,68 y 0,75. Veamos lugar
cerca de El Salvador y diversas tecnologías para generar
18.000 GWh/año:
Tecnología
%rend
H
FP
%uso
suelo
25,8
60
8.178
[kWh/(m²día)
Sup
Ha
FV-fijo
15
6,7
FV-track
15
8,95
34
50
7.347
Cil-Parab
25
8,60
60
40
5.734
Torre
Central
33
9,26
70
30
5.379
H = insolación sobre colectores
FP = Factor de Planta
Elaboración propia usando Solar Advisor
Model de NREL
Con toda honestidad, no tengo los antecedentes para realizar el
cálculo de manera exacta.
…
Pero desafío a alguien plantar trigo en un embalse

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

En Chile el gran motor del aumento de la
demanda eléctrica es la minería. Gran parte de la
misma está junto a excelente recurso solar.
Las ERNC se pueden integrar fácilmente al
sistema actual desplazando generación con
fósiles y posibilitando mejor manejo del agua.
Existen abundantes recursos de ERNC para cubrir
el aumento de demanda previsible a costos
competitivos con cualquier otra alternativa.
Sí es necesario realizar significativas inversiones
en sistemas de transmisión.




Algo que es muy simple y acarrea todo tipo
de beneficios es promulgar la Ley de Net
Metering.
La inversión la hacen los usuarios finales
(personas, PYMES y empresas) y se desplaza
diesel y gas que tienen costos muy
superiores.
Debe tratarse de lograr la meta del 20/20.
El integrar ERNC hace bajar los costos de
generación y además hace al sistema más
robusto y seguro.
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