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Desarrollo de Generación Solar en el SING

SystepEn Chile y el mundo el desarrollo de la energía solar se encuentra en fuerte crecimiento. La gran baja en los costos de inversión de las tecnologías fotovoltaicas, así como las legislaciones y políticas para promover este tipo de energías, han impulsado el desarrollo de numerosos proyectos de generación eléctrica en base a paneles solares fotovoltaicos en los últimos años. En particular, en el Sistema Interconectado del Norte Grande (SING), han ingresado 45 proyectos de generación solar al Servicio de Evaluación de Impacto Ambiental (SEIA), que totalizan cerca de 3.800 MW de capacidad instalada. Por otra parte, el Centro de Despacho Económico de Carga (CDEC-SING) inició este año el Plan de Integración ERNC al SING, el cual tiene como propósito prepararse en el desarrollo de herramientas y competencias para abordar de manera segura y eficiente la incorporación de ERNC al sistema eléctrico. Como resultado de este plan, el CDEC-SING ha realizado el estudio Efectos Técnico-Económicos de la integración de energía eólica y solar en el SING, en el cual se evalúa la capacidad y restricciones del SING para gestionar la generación eléctrica con fuentes renovables de característica variable en condiciones normales de operación.

Potencial Solar y Demanda en el SING

Chile, por sus condiciones de radiación solar, particularmente en el norte del país, tiene una de las mejores condiciones para el desarrollo de la energía solar, junto con Australia y extensas zonas de África [1]. Sin embargo, la radiación solar está disponible sólo durante el día, aproximadamente entre las 7am y 7pm. En cambio, la demanda es en general mayor durante la noche y menor durante la tarde. En efecto, en la Figura 1 se muestran los perfiles horarios de la demanda y la radiación solar en el SING. Con respecto a la periodicidad anual de la radiación solar, se observa que ésta disminuye en los meses de invierno, aumentando en los meses de verano (ver Figura 2).

La demanda máxima en el SING fue igual a 2.392 MW en el 2012 y se proyecta un crecimiento hasta 4.153 MW para el año 2023. Para responder a ese crecimiento, se ha formulado diversas tecnologías de generación, que según su presentación al SEIA, se resumen en la Tabla 1.

proyectos SEIA

perfil solar demanda horaria

perfil solar demanda maxima mensual

Se observa que la energía solar corresponde a más de un 45% de los proyectos que se encuentran actualmente en el SEIA. Además de los proyectos que se encuentran en la SEIA, durante el mes en curso destaca el anuncio hecho por el Ministro de Energía Jorge Bunster para la licitación de una planta de concentración solar, otra tecnología, de 50 MW.

La mayor parte del consumo en el SING está asociado a la actividad minera, y estas compañías han puesto en operación y llamado a licitación para la construcción de distintas plantas solares, ya sea en sus instalaciones o para interconectarse al SING. A la fecha, existen los siguientes desarrollados por empresas mineras:

proyectos solares empresas mineras

Disminución de Costos de la Tecnología Solar

El costo de la generación de energía mediante el uso del sol se ha reducido en forma importante, así lo indican estudios como los de IRENA y ASI, el primero identifica el costo de la energía solar en un rango entre los 160 USD/MWh y los 60 USD/MWh para el 2025, entre un escenario de referencia y uno avanzado; mientras que el estudio de la ASI deja el costo en el mismo rango para un escenario optimista (DNI 2600) y un escenario pesimista (DNI 2000).

La fuente energética predominante para la generación eléctrica en SING hoy es el carbón, cuya participación durante el 2011 fue de un 69,8%, seguido por el GNL con un 25,8%. En el mediano plazo se espera la incorporación de nuevas centrales de generación en base a carbón, las cuales ya han iniciado la tramitación ambiental y, en algunos casos, se encuentran aprobadas (por ejemplo Cochrane, Patache, Pacífico e Infraestructura Mejillones). Aunque en el largo plazo existen incertidumbres respecto de qué tecnología térmica, carbón o gas, va a liderar la expansión de la generación, un desarrollo a carbón implicaría un precio spot más bajo que frente a un desarrollo en base a gas. Según algunas proyecciones, el costo de desarrollo de la energía solar se acercaría al precio spot proyectado.

Dificultades de Integración de ERNC

El informe Efectos Técnico-Económicos de la Integración de Energía Eólica y Solar en el SING para el Plan de Integración de ERNC en el SING, tiene por objetivo evaluar las capacidades y restricciones del SING para gestionar la generación eléctrica proveniente de fuentes renovables de característica variable bajo condiciones normales de operación.

La metodología que utiliza dicho estudio consta de 3 etapas:

• Determinar la reserva de generación para control secundario de frecuencia-teórico disponible en el SING.

• A partir de las mediciones existentes de viento y radiación, evaluar el comportamiento en distintos escenarios de penetración, desde 150 MW a 750MW de capacidad instalada.

• Simular el pre-despacho y respuesta en frecuencia ante las variaciones que presentan los recursos renovables como el viento y solar, a partir de los escenarios definidos.

Los resultados muestran que de las tecnologías estudiadas, la solar es más estable que la eólica. Efectivamente, en el norte la generación fotovoltaica posee un perfil diario estable durante el año, mientras que la generación eólica presenta alta variabilidad en los perfiles diarios dentro del mes.

La variabilidad en la disponibilidad del recurso eólico lo limitaría hasta un máximo en el SING de 300 MW de capacidad instalada. En cambio, al ser más estable el perfil diario de la energía fotovoltaica, sería posible gestionar hasta 450 MW. Esta limitación a las ERNC se debe a que no existe suficiente reserva y/o control necesario sobre ella, frente a una baja en la generación de ERNC.

Sin perjuicio de lo anterior, para lograr mayores niveles de inserción de ERNC, el estudio concluye que se requeriría contar con herramientas de control automático de generación. Actualmente sólo se cuenta con reservas que no son lo suficientemente rápidas, requiriéndose mayor reserva fría en unidades que sean capaces de aportar energía en minutos. La situación actual podría dejar al SING en una condición vulnerable que podría mantenerse por 1 a 3 horas, que es lo que tardan las turbinas a gas de ciclo combinado en comenzar a generar.

Conclusiones

En la SEIA existen proyectos de generación eléctrica para el SING en base a tecnologías solares que suman una capacidad instalada de 3803 MW. La industria minera ha jugado un rol importante en estimular su incorporación a través de la licitación de proyectos con esa tecnología, así como recientemente el gobierno. De acuerdo a las tendencias y proyecciones de los costos de inversión en energía solar y los precios spot del SING, la energía solar podría hacerse competitiva en el mediano plazo. Su gran restricción, una realidad que se manifiesta a nivel mundial, es la inexistencia de formas económicas de almacenar energía, que no le permitirían reemplazar a la generación térmica en el SING, por sólo estar presente en horas de sol.

Otro aspecto importante que restringe su mayor participación en el SING son las limitaciones técnicas que presenta ese sistema eléctrico para integrar ERNCs variables, y que, de acuerdo a un estudio realizado por el CDEC-SING, no está actualmente preparado para soportar la entrada de más de 450 MW de generación solar.

[1] http://www.3tier.com/static/ttcms/us/images/support/maps/3tier_solar_irradiance.pdf

Por Systep, consultora chilena altamente especializada en el campo de los estudios técnicos y económicos del sector energético.

Categories: Energía solar
  1. 04/07/13 a las 23:15 | #1

    Hola,
    me gustaría aportar con experiencias hechas en Alemania: La incorporación de ERNC en forma descentralizada estabiliza una red. No lo desestabiliza, como se menciona aquí. Seguramente hay una gran diferencia entre la red de Alemania y el de aquí, pero estoy convencido, que los resultados serán muy parecidos. Creo que aquí pasa mas por intereses económico, que problemas técnico.
    Ademas si se usan los ERNC para auto-consumo, aliviará aun mas la red.
    Nuestros módulos Involar permiten hacer esto en toda escala. Desde 350 Watt hasta 4000 Kilowatt o 4 megawatt por planta (actualmente en funcionamiento).
    Gracias por su atención.
    Saludos

  2. Rodrigo Candia
    04/07/13 a las 13:49 | #2

    Bueno el articulo, me hubiese gustado que analizaran técnica y económicamente como se puede aumentar este margen de penetración de las ERNC, ver soluciones como la factibilidad y costo de aumentar el margen de reserva de las centrales despachadas o quizás regular frecuencia con un banco de baterías u otros posibles proyectos.

  3. peter
    02/01/13 a las 18:42 | #3

    Ojo que el proyecto de El Tesoro y de Gaby son de energía termica, por lo que no entran al SING

  4. peter
    02/01/13 a las 18:41 | #4

    Ojo que el proyecto del tesoro es de energía termica y no electrica, por lo que no entra al SING

  5. Thomas Gray
    26/12/12 a las 16:48 | #5

    Me alegra saber que hay planes para aumentar el uso de la energía solar. Del gráfico me parece que sería necesario almacenar algo como 3/4 de la energía generada por los paneles fotovoltaicos, para poder proveer energía solamente con paneles solares. (Saco esa fracción de la idea de que la energía solar está disponible en cantidades útiles por solamente 1/3 del día, y que también el uso de la energía aumenta hasta 6% durante la noche.) De otra manera, sería necesario proveer todo de ese otro 75% con otras fuentes de energía. Así es que el almacenaje de la energía es de suma importancia. Recomiendo que investiguen más sobre la idea que expresé en mi artículo sobre el almacenaje hidroeléctrico. Chile tiene esas montañas y las aguas del mar disponibles. Creo que utilizar tornillos livianos de Archimedes haría ese tarea con el costo menor, por evitar que la presión del agua se soporte sobre tanta distancia. Al mismo tiempo, reconozco que las limitaciones del red de transporte de energía preneta un desafío adicional.

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