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La era de las termoeléctricas

central termoelectricaEn sus inicios, el desarrollo eléctrico chileno se basó en la hidroelectricidad, aprovechando de esta manera un recurso barato y propio. La generación térmica se limitaba a servir como respaldo. En 1940, el país contaba con 5 millones de habitantes y un consumo anual no superior a los 200 kWh/cápita. La demanda nacional se satisfacía con menos de 300 MW, cifra inferior a la potencia de muchas centrales modernas. Pero el contexto ha cambiado. En 2010, la población está rozando los 17 millones de habitantes, el consumo anual supera los 3.400 kWh/cápita y la capacidad instalada ronda los 16.600 MW.

Para satisfacer el aumento de consumo en la zona centro-sur del país, por décadas se desarrollaron centrales hidroeléctricas las cuales fueron copando las cuencas más atractivas -en términos económicos- elevando progresivamente el costo de los próximos proyectos. Con el tiempo, este hecho permitió la entrada de tecnologías que en un principio no eran competitivas. Durante los ‘60 y ‘70, comenzó un fuerte desarrollo en base a carbón y diesel, pero es con la llegada del gas argentino a fines de los ‘90 que la termoelectricidad dio el gran salto y pasó a predominar. En los últimos 20 años por cada nuevo MW hídrico se han construido 3 MW térmicos.

¿Llegaron para quedarse?

Actualmente las centrales termoeléctricas representan el 62% de la potencia instalada en el país, el 63% de los proyectos en construcción y el 55% de los proyectos en evaluación. Es un hecho que el mercado adoptó esta tecnología, que marcó y sigue marcando la pauta de crecimiento del país.

Potencia instalada por tipo Chile

¿Qué motiva esta notoria preferencia? Como en cualquier libre mercado, la respuesta se reduce a su atractivo económico: bajo costo de construcción, alto factor de planta, confiabilidad en el suministro y mayor flexibilidad a la hora de escoger su localización.

La termoelectricidad se viene desarrollando exitosamente desde hace muchos años y la tecnología ya se encuentra madura, con costos y plazos de construcción conocidos. Además, su implementación posee un alto grado de independencia respecto al lugar donde se desarrolle, lo que permite una estandarización de las instalaciones. Estas características hacen que, por unidad de potencia, su precio de instalación sea el más bajo de toda la industria.

La termoelectricidad presenta además una gran ventaja en cuanto a la seguridad del suministro, atributo que es remunerado a través del concepto de Potencia Firme (o “potencia segura”). Salvo por la biomasa, la geotermia y, hasta cierto punto, la generación hidroeléctrica de embalse, otras opciones están sujetas a variabilidades naturales que impiden asegurar la disponibilidad de energía en un momento dado.

La generación eólica ha sido la Energía Renovable no Convencional (ERNC) que más se ha desarrollado, pero presenta una gran variabilidad en su generación. La incertidumbre que ésta introduce debe ser compensada con respaldos menos inciertos, aumentando los costos para el sistema. La siguiente figura muestra la generación de una semana, en base horaria, del parque eólico Canela II:

generacion horaria Canela II

Las centrales termoeléctricas, por el contrario, ofrecen un muy bajo nivel de incertidumbre, viéndose afectada su disponibilidad sólo en el evento de fallas o durante los trabajos de mantenimiento, casi siempre planificados de antemano. La siguiente figura muestra la generación de la termoeléctrica Guacolda III:

generacion horaria Guacolda III

Las gráficas también muestran que el factor de planta -la energía efectivamente generada en relación a la capacidad total de generación- de Guacolda III se aproxima al 100%, mientras que el de Canela II ronda el 20%. Esto implica una utilización más intensiva de las instalaciones por parte de las centrales térmicas.

La mayor flexibilidad en cuanto a su localización es una característica muy destacada de estas centrales. Mientras la ubicación de una hidroeléctrica obedece a la disponibilidad de agua o la de un parque eólico a la del viento, las térmicas basan su decisión en aspectos económicos como distancia hasta las líneas de transmisión –lo que permite disminuir los costos de conexión al sistema- y cercanía a los centros de consumo.

La siguiente tabla entrega una estimación de costos de desarrollo para diferentes alternativas de generación eléctrica. Estos valores incorporan los puntos antes señalados (como factor de planta y costos de transmisión) y deben ser entendidos como lo que son: Una estimación del valor promedio de desarrollo que cambia rápidamente con el tiempo.

costo desarrollo alternativas generacion electrica

Si bien la tabla muestra que hay alternativas más baratas que las térmicas se debe tener en cuenta que acá sólo se consideran costos de construcción y operación. La geotermia requiere de una costosa exploración para definir los lugares más aptos para su desarrollo, mientras que la utilización del recurso hídrico requiere de la adquisición de derechos de agua por parte de las hidroeléctricas. Queda en evidencia la razón por la que el actual líder del crecimiento de nuestra matriz es la termoelectricidad -el carbón para ser más específicos-.

Desarrollo no sustentable

Pero no todo es tan bueno. Pese a notables mejoras en su conducta respecto a lo que mostraban hasta los años ‘80 las centrales termoeléctricas, lamentablemente, siguen pisando fuerte sobre el medio ambiente y siguen sin hacerse cargo del daño que ocasionan.

Que la utilización de combustibles fósiles como fuente de energía genera contaminación nociva para la vida no es nada nuevo. El proceso de combustión de las termoeléctricas emite óxidos de nitrógeno (NOx), dióxido de azufre (SO2), monóxido de carbono (CO), material particulado y metales pesados, elementos que inciden directamente en la salud de las personas así como en el ecosistema circundante a la central. Estos son efectos que se perciben ya sea en problemas respiratorios de los vecinos o en el deterioro de los suelos. Sin embargo, estas sustancias se diluyen con la distancia y su efecto es acotado al entorno de la planta. Tal vez esta sea la razón por la cual la sociedad históricamente ha aceptado este perjuicio: la gran mayoría no lo sufre.

Fue a fines de los ‘80 que a nivel mundial se comenzó a tomar conciencia de los efectos globales de la contaminación. Surgieron las primeras voces de alerta respecto al efecto invernadero y lo que hoy conocemos como Cambio Climático: Ahora el problema era de todos. Los principales contaminantes atmosféricos globales que genera la combustión son el dióxido de carbono (CO2) y el dióxido de nitrógeno (NO2). Mientras el primero no afecta la salud de las personas el segundo si lo hace, pero es el carácter de gas de efecto invernadero el que los convierte en los grandes enemigos del ambiente.

Se estima que durante 2010 el sector eléctrico generó alrededor de 32,5 millones de tCO2e que corresponde al 26% de las emisiones de Chile. La mayor responsabilidad, por supuesto, corresponde a las centrales térmicas. Hoy convivien en nuestra matriz centrales viejas y otras modernas – más eficientes -, algunas a carbón, otras a gas o diesel. A continuación se presenta una estimación de emisiones de centrales nacionales:

• Carbón: entre 0,95 y 1,4 kg de CO2 por kWh
• Diesel: entre 0,5 y 1,3 kg de CO2 por kWh
• Gas Natural: entre 0,3 y 0,6 kg de CO2 por kWh

Estos valores corresponden solamente a la emisión de CO2 por la quema de combustible durante la operación. En comparación las tecnologías ERNC o hidroeléctricas generan cantidades despreciables de gases de efecto invernadero. Un estudio encargado por Endesa determinó que la central Rapel (hidroeléctrica de embalse) generó en 2008 el equivalente a 0,003 kg de CO2e por kWh, dato que incluye incluso el combustible utilizado para movilizar al personal. Esto es al menos 100 veces menos contaminante que cualquier termoeléctrica.

Hoy existe concenso en cuanto a que estos impactos ambientales deben ser controlados. Además del perjuicio en la salud y del problema ético que implica el daño a la naturaleza, existe también asociado un potencial perjuicio económico.

El futuro

Ciertamente nuestra sociedad aspira a una matriz de generación equilibrada, que sea barata, confiable y limpia, pero este no es el único desafío que tenemos por delante. Lejos de ello. 2,5 millones de compatriotas aún viven bajo la linea de la pobreza y más de 600 mil viven en condiciones de indigencia. Esto sólo por poner un ejemplo.

Chile no es un país rico por lo que enfrenta el gran problema de asignación de recursos escasos. La realidad es que cada peso que se invierte en la matriz energética es un peso menos para Educación o Salud y en este contexto contar con una matriz limpia resulta sumamente costoso. Si bien esto no debe entenderse como una imposibilidad, hay que reconocer la existencia de grandes restricciones para conseguirla. Es claro que todos quisiéramos reemplazar las fuentes sucias por opciones más limpias. La pregunta es si ya es tiempo de reemplazarlas, en vista del estado de desarrollo en que nos encontramos. Casos como el de Barrancones hacen pensar que al menos la sociedad ya tiende a pensar que es así.

Por lo pronto todo indica que en el futuro cercano seguiremos dependiendo de la termoelectricidad. Como sociedad debemos exigirles que cumplan con los más altos estándares ambientales. Los altos precios que presenta la electricidad en la actualidad permite que muchos proyectos hidroeléctricos vuelvan a ser competitivos abriendo la opción de utilizar este recurso limpio y propio, pero cuyo desarrollo ha sido muy resistido en el último tiempo. El estudio de la energía nuclear y el acelerado desarrollo de las tecnologías ERNC nos abren nuevas posibilidades a futuro. Nos encontramos en un período de transición donde nuestras metas de crecimiento económico nos obligan a optar por tecnologías sucias, pero donde nuestro desarrollo y el de opciones más limpias nos hace vislumbrar un cambio en el mediano plazo.

Texto completo del articulo publicado originalmente en la Revista del Colegio de Ingenieros.

Por Nicolás Méndez, editor de Central Energía.

  1. 23/01/12 a las 13:29 | #1

    Estimados CentralEnergia:

    Coincido con Ralf Striecker, en cuanto a incluir, en la tabla de comparacion de costos de generacion, la energia fotovoltaica RESIDENCIAL (EFR), principalmente por 2 razones: (1)La ley correspondiente ya fue aprobada en el Congreso y (2)El precio CIF del panel fotovoltaico HOY ya ha bajado a menos de US$1000/KW.

    Segun mis calculos, considerando una tasa de interes de 10%, 20 a#os de vida util y el sol de Santiago estimado segun “IWEC Weather Files”, el costo total de la EFR resulta inferior a US$80/MWH.

    Aprovecho de felicitarlos por la rigurosidad de sus analisis, si bien no comparto algunas de sus estimaciones de costos (sugiero actualizar la inversion de HidroAysen y descontar sus perdidas caloricas), ni sus criterios de evaluacion privada de proyectos, que dejan fuera, por ejemplo, las externalidades reales del carbon.

    Con respecto al proyecto HA, en http://chilenos.info/wp/?p=7 presento un proyecto alternativo con paneles fotovoltaicos.

    Los invito a participar en mi blog http://blog.cpe.cl y agradezco de antemano sus dudas, opiniones y consultas sobre el tema ERNC, en particular la solar fotovoltaica.

    Saludos!

  2. Carlos Gonzalez Fuentes
    16/02/11 a las 12:44 | #2

    Lamentablemente en su artículo no menciona para nada los costos humanos y ambientales de las centrales a carbón en particular : cáncer, enfermedades respiratorias, disminución de la calidad de vida, contaminación marina, pérdida de patrimonio natural.
    La economía no puede asumir como externalidades estos costos ya que vivimos en un planeta finito y en un país finito, el carbón como combustible es lejos el mas costoso para Chile desde un punto de vista holístico, no tener en cuenta estos factores es por decir lo menos temerario

  3. Nicolás Méndez
    15/02/11 a las 11:26 | #3

    Alexis, en ese caso no se utilizaron los mismo parámetros y efectivamente te debe dar otro resultado. Esto sucede por tratar de integrar el concepto de “Eficiencia” que no sigue la lógica del resto de la tabla (no se trata de generación, si no que de “no generación”).

  4. Alexis Orellana
    09/02/11 a las 09:54 | #4

    Nicolás, al calcular el costo medio de implementar eficiencia energética ¿sólo se considera el costo de inversión que señalan?

    Lo comento porque utilizando el FRC que señalan obtengo un costo mucho menor, aproximadamente 3 US$/MWh.

    Saludos.

  5. Siegfried King
    08/02/11 a las 15:47 | #5

    Excelente artículo y excelente página, hace tiempo que la sigo y todos los artículos me parecen muy interesantes.

    Solo tengo un pequeño comentario, respecto a cuando se dice que “La realidad es que cada peso que se invierte en la matriz energética es un peso menos para Educación o Salud”. A mi parecer, esto no es 100% cierto, ya que normalmente al hablar de Educación y Salud se piensa en platas públicas, mientras que la inversión en el sector energético proviene del sector privado.

    De todas maneras, la conclusión a la cual llega el autor la comparto plenamente, ya que una matriz más limpia eleva el costo de la electricidad que a la postre repercute en la inversión de empresas extranjeras que se quieran instalar en Chile, en el bolsillo de “la señora Juanita”, etc, etc.

    Felicitaciones por la página, saludos!

  6. Nicolás Méndez
    07/02/11 a las 10:04 | #6

    @Miguel Covarrubias
    Miguel, efectivamente están incluidas las emisiones de metano. Cometí el error de hablar de CO2 y no de CO2e (error que corrijo ahora para evitar confusiones a futuro).
    Sólo por si no hubiese quedado del todo claro, la frase “por la quema de combustible durante la operación” es un complemento a la información previa, emisiones de centrales termoeléctricas.

    Gracias por la observación.

  7. Miguel Covarrubias
    06/02/11 a las 16:28 | #7

    Nicolas, muy buen articulo, hace un tiempo sigo la pagina y me parece bastante positiva ya que abre el tema a discusion.

    Sobre este articulo, te queria comentar que el dato “0,003 kg de CO2 por kWh” induce a error al lector, si bien se menciona que solo se incluyen las “por la quema de combustible durante la operación”, el no incluir las emisiones de metano, genera un sesgo al analisis, considerando que el metano es 21 veces más dañino en equivalente al CO2 y por consiguiente aumentan considerablemente las emisiones de una hidroelectrica de embalse.
    (aqui hay una aprox. que hizo Joaquin Barañao en su momento http://centralenergia.cl/2010/10/14/emisiones-gi-de-las-centrales-de-embalse/ )

    Felicitaciones nuevamente!

    Miguel

  8. Edgar Schenk
    06/02/11 a las 06:55 | #8

    Hola N. Méndez K.:

    Este comenatario se dirige a todos los participantes en Centralenergía, organización que hay que felicitar como lugar totalmente abierto al debate energético.

    Podemos afirmar, que una central eléctrica tiene dos objetivos concandenados: uno técnico y otro económico. El primero es suministrar electricidad y el segundo es hacer dinero.
    Bajo el punto de vista técnico, una central eléctrica convierte una cierta forma de energía de entrada en otra forma distinta de energía de salida, que es la electricidad. Algunas de las formas de energía de entrada más comunes son las siguientes:
    energía química de los combustibles fósiles (carbón, gas natural, petróleo)
    energía química de los combustibles biológicos (biomasa, desechos, aceites vegetales y animales etc.)
    energía hidráulica (represa, pasada, acumulación)
    energía eólica o viento
    energía geotérmica (agua caliente y/o vapor)
    energía solar (calor o luz)
    energía nuclear
    energía del mar (mareas, corrientes marinas, difernecias térmicas)
    Todas las formas de energía son útiles y también son peligrosas, dañinas y destructivas. Se trata, que la parte útil de la energía sea máxima y que la parte peligrosa de la energía sea nula o al menos mínima. Las emisiones gaseoas cotaminantes de una central termoeléctrica son tan peligrosas como las emisiones radioactivas de una central nuclear. También la destrucción de una represa hidráulica es peligrosa (terremoto).
    Pero, para anular o minimizar los peligros de las centrales eléctricas se debe invertir técnicamente y financieramiente en ellas. Todo esto, por la necesidad básica, que la electricidad esté disponible en forma permanente (24 h/d). Y, los distintos tipos de centrales electricas pueden cumplir mejor o peor con dicho requerimiento básico.

    Se trata de encontrar un equilibrio múltiple entre intereses econtrados para mantener la disponibilidad constante de la electricidad; por lo tanto, se debe usar el máximo tipo de centrales eléctricas para cubrir dicha necesidad. Y eso depende, principalmente, de cuales son las energías de entrada para las centrales eléctricas disponibles en el país. Obviamente, cada país le da prioridad a las energías de entrada, que tiene naturalmente; pero, si no alcanzan para mantener la electricidad disponible siempre, se debe recurrir a energías de entrada no disponibles naturalmente en el país. Al respecto, un caso típico es Suiza. Aquí tenemos energía hidráulica casi infinita, pero casi todos los lugares apropiados para dichas centrales ya están ocupadas por éstas. Como alternativa, a su tiempo, se optó por la energía energía nuclear, que también ha dado buenos resultados. Pero, evidentemente, en este país están remontando las energía renovables no convencionales como complemento a ambas anteriores y no como reemplazo de las mismas. A groso modo, Suiza cubre su damanda de electricidad en un 59% con energía hidráulica, en un 39% con energía nuclear y el 2% restante con energías renovables no convencionales.

    Además, armar, operar y mantener la infraestructura eléctrica es técnicamente complejo y económicamente caro. Por lo tanto, hay que diversificar el suministro de electricidad para tener a mano alternativas convenientes y no centrarse en discuciones puntuales de cual tipo de central es la mejor. No existe una central única, que resuelva la disyuntiva de tener un suministro de electricidad simple, seguro, barato y limpio.

    Un abrazo y saludos.

  9. Nicolás Méndez
    04/02/11 a las 16:44 | #9

    @Ralf Striecker
    Ralf, creo que es bueno aclarar ciertos puntos por si no se hubiesen entendido. Este artículo intenta presentar objetivamente las virtudes y los defectos de las centrales termoeléctricas. Y por qué sobre termoeléctricas? Porque es la tecnología que más se desarrolla actualmente en el país, nada tiene que ver con preferencias del autor.
    “Demuestrame una planta termoelectrica en Chile que lograría llegar a un factor de eficiencia de 85%”. Creo que este tipo de comentarios sólo empobrecen la discusión. De todas maneras te lo “demuestro”, asumiendo que te refieres al “factor de planta” de carboneras y no “eficiencia”. En el SIC durante 2010: Guacolda I (85%), Guacolda II (83%), Guacolda III (89%) y Nueva Ventanas (85%). Esas son las carboneras del SIC con menos de 20 años de existencia y cuya fecha de puesta en servicio es anterior a 2010 (o sea estuvieron operativas durante todo el 2010).
    Lo que me faltó mencionar en el artículo, como defecto de las termoeléctricas, es la dependencia de combustibles importados.

  10. Ralf Striecker
    04/02/11 a las 14:51 | #10

    No, no es bueno el articuló. Porque no es neutro sino muy inclinado en favor de termoelectricas. La tabla de las diferentes tecnologías es nada de exacto, ni corecto. Demuestrame una planta termoelectrica en Chile que lograría llegar a un factor de eficiencia de 85%. Fotovoltaicá ni aparece. Los recursos konvencionales aumentarán sus precios aprox. de unos 13% por año. ¿Así donde será la seguridad de la termoelectrica en unos años si “Chile no es un pais rico” como dice al autór?? La unica forma para asegurar en el futuro energía segura, barata y mas encima sin destruir el medio ambiente y la salud de ser vivos (que mas encima produce gastos secundarios que tiene que pagar el pueblo mismo), son las enregías renovables.

    Saludos

  11. Juan Meriches
    01/02/11 a las 15:16 | #11

    Señores, vengo recien conociendo este sitio y me parece una excelente iniciativa. Creo que llena un espacio que faltaba para discutir temas del ámbito energético y hay un muy esfuerzo en mantener datos y estadísticas actualizadas del sector. Felicitaciones.

  12. Renato Valdivia
    01/02/11 a las 10:26 | #12

    Es interesante considerar lo siguiente: si bien las termoeléctricas tienen un tremendo impacto en cuanto al calentamiento global por sus emisiones de CO2, en cuánto a emisiones locales, qué son las que afectan directamente la salud de las personas y el ecosistema circundante a la central, se han logrado tremendos avances en cuánto a filtración y captura de éstos, logrando reducirse las emisiones en más de 90%. La mala fama de las termoeléctricas se debe en buena medida porque las unidades de antigua tecnología nunca invirtieron en medidas de mitigación y siguen siendo, hasta hoy, tremendamente contaminantes. Al no existir una normativa que obligue actualizar las centrales con la tecnología existente, las empresas nunca tuvieron incentivo a invertir.

    Un caso paradigmático es el siguiente: las antiguas unidades ubicadas en la bahía de Quintero (Ventanas) han tenido tal impacto que la zona ha sido declarada saturada en emisiones. Esto implica que los nuevos proyectos que deseen instalarse en la zona, como Campiche, RC Generación y Energía Minera, deben llegar a acuerdos de mitigación con los emisores ya instalados. Esto implica que la construcción de una nueva unidad implica que se invierte en filtros y otros equipos en las unidades antiguas, con el efecto que las emisiones en la zona bajan al instalarse una nueva unidad. Sin embargo, esto no es tan fácil de digerir y las comunidades locales se han resistido fuertemente a inversiones que mejorarían su calidad de aire.

    Es de esperar que este tipo de situaciones se resuelva con la nueva norma de emisiones de centrales termoeléctricas.

  13. Sebastián Leyton
    31/01/11 a las 15:14 | #13

    Nicolás,

    muy buen artículo, bien clarito, directo al grano. Es fundamental que los datos e información del artículo tengan mejor distribución a los ciudadanos corrientes, que propugnan medios de generación sin mucho conocimiento de termas de fondo.

    Por mi parte, me voy a tratar de reintegrar, ya que anduve medio desaparecido en los últimos meses y les debo un par de artículos.

    Un abrazo, saludos

  1. Monday, 31 de January de 2011 a las 16:39 | #1
  2. Sunday, 29 de January de 2012 a las 02:00 | #2