Conclusión

En Chile se espera que para el año 2020 el consumo de electricidad del sector minero incremente hasta en un 97%, lo que genera la necesidad urgente de buscar nuevos proyectos de generación energética. Sin embargo, la fuerte oposición de la ciudadanía y los cambios en la legislación, obliga buscar alternativas para diversificar la matriz de Sistema Interconectado del Norte Grande. He aquí la importancia de investigar uno de los recursos energéticos más abundantes en la zona: el sol.

Actualmente el recurso solar es aprovechado principalmente con tecnologías fotovoltaicas, mientras que la tecnología de concentración solar está recién empezando a desarrollarse como una alternativa comercial. Existen tres tipos de tecnología de concentración solar, de las que se puede concluir que la más avanzada en términos de experiencia y viabilidad económica es la Torre Solar. Particularmente en Chile se presentan las condiciones ideales para el desarrollo de este tipo de plantas. Las más relevantes son las condiciones climáticas que presentan cielos despejados la mayor parte del año, así como la alta radiación solar a la que está expuesta, la gran disponibilidad de terrenos desérticos que no compiten con otras industrias y el creciente desarrollo de la industria minera.

Analizando el perfil de demanda del SING, se puede concluir que el suministro eléctrico en esta zona debe responder a una curva de demanda que es prácticamente plana a lo largo del día, por lo que se necesitan tecnologías con altos factores de planta. Por esto concluimos que la alternativa de concentración solar con almacenamiento se adapta mejor a este perfil que la fotovoltaica, ya que esta tecnología actualmente no presenta formas de almacenamiento rentables. Por esta misma razón es que el almacenamiento de la planta de CSP debe ser suficiente para cumplir con un suministro constante durante las 24 horas.

La evaluación técnico-económica de un proyecto de este tipo conlleva el manejo de una gran cantidad de variables que no se pueden pasar por alto. Es por esto que para el estudio de factibilidad de una planta es muy importante contar con herramientas computacionales que permitan modelar sistemas de alta complejidad de manera más realista. En nuestro caso el software utilizado fue el SAM, una herramienta que provee la NREL de Estados Unidos. Si bien este programa fue de gran utilidad, no fue posible aprovecharlo al máximo debido a que existen muchas variables locales que no son aplicables para el caso chileno. Es por esto que un buen incentivo para el futuro desarrollo de tecnologías de generación nuevas se ponga a disposición de los inversionistas tanto herramientas de este tipo como los datos necesarios para la evaluación de los proyectos, como en este caso la radiación normal directa en Antofagasta.

De la propia evaluación existen varios puntos importantes de los que se puede extraer información valiosa para el desarrollo de la CSP. En primer lugar es importante mencionar que existe una relación entre la capacidad de almacenamiento de una planta y el múltiplo solar de la misma. El desempeño y los costos de la planta dependerán directamente de los valores que se escojan para estas variables. En nuestro estudio pudimos evaluar para distintas capacidades de almacenamiento y distintos múltiplos solares cuál era la combinación óptima, dadas las características de la planta. En nuestro caso se eligió un almacenamiento de 14 horas con un múltiplo solar de 2.8, valor que optimiza el LCOE. De este proceso de optimización se puede concluir que el contar con capacidad de almacenamiento conlleva a tener una instalación sobredimensionada en el sector térmico en relación al sector de generación eléctrica de la planta. En otras palabras, para poder abastecer el almacenamiento térmico es necesario contar con un equipamiento térmico (lo que incluye tanto al campo helioestático como al receptor térmico) diseñado para entregar una potencia térmica mayor que la que el bloque de potencia requiere para generar su capacidad nominal.

En relación a la operación de la planta, es importante tener en cuenta que al agregar la opción de almacenamiento, el despacho de la generación se complejiza bastante. Si bien en el caso sin almacenamiento la estrategia era tan simple como generar todo lo posible con la energía térmica disponible en el minuto, en el caso con almacenamiento es necesario optimizar el despacho de acuerdo a los requerimientos locales. En el caso del norte norte grande de Chile, como hemos establecido recurrentemente, es necesario despachar la potencia de manera constante a lo largo del día. Es por esto que una buena parte de la energía térmica recibida durante el día, en especial en horarios de radiación peak, debe ser destinada al almacenamiento y no a la generación. Con esto, como es de esperar, se baja considerablemente la potencia máxima que es capaz de entregar la planta, pero se logra un efecto aplanador de la curva de despacho de la planta. Esto representa la principal ventaja que la CSP presenta frente a otras tecnologías, como pueden ser la fotovoltaica o la eólica.

En el caso eventual de existir un déficit de energía térmica durante las horas sin sol, es posible recurrir a una generación híbrida, que puede ser en base a biomasa o combustibles fósiles. En el caso del norte grande la opción más factible sería la de combustibles fósiles. Si bien esta alternativa no es el ideal, ya que se pasa de ser una energía limpia a generar agentes contaminantes, es una solución bastante realista y adaptada a las condiciones actuales del avance tecnológico en el campo. Por otro lado, en las bases de la licitación de la CORFO se especifica que el uso del combustible fósil debe estar limitado al mantenimiento de la temperatura de los fluidos de trabajo, sin embargo es posible optar por una hibridación de la planta, siempre y cuando la inversión en el sector de combustibles fósiles no se considere dentro del subsidio del concurso.

Analizando la inversión total que hay que realizar para un proyecto termosolar es posible deducir que la inversión tan elevada representa una clara barrera de entrada para esta tecnología en el mercado chileno. En el caso de la planta modelada en este estudio, se obtuvo una inversión total de casi 800 millones de dólares, un valor muy por encima de las inversiones necesarias para instalar plantas generadoras con otro tipo de tecnología. Con respecto al análisis que se hizo en la estructura de costos de una planta de torre solar, vimos que el campo helioestático corresponde al 34% del costo por Watt instalado. Este componente es de suma importancia debido a que es el encargado de redirigir la energía que llega del sol, por lo que se deben destinar esfuerzos considerables investigación para lograr disminuir sus costos. Por otro lado, como se pudo observar en la figura 23, el colector es capaz de captar sólo el 45% de la energía que logran redirigir los helioestatos hacia él, por lo que también se requiere mejorar su eficiencia para así reducir los costos en el campo y la utilización de terreno para la construcción de la central.

En cuanto al Levelized Cost of Energy, se puede concluir que la tecnología de torre es capaz de lograr un nivel competitivo en el norte de chile. El LCOE estimado para la planta modelada en este estudio es de 153 US$/MWh que como se puede observar en la tabla 8, está justo entre las plantas Diesel y las fotovoltaicas. En el SING la principal generación es en base a carbón, que tiene un LCOE de 83 US$/MWh. Sin embargo la tecnología CSP es capaz de competir en este mercado debido a que puede comerciar incentivos ERNC que deben pagar generadores tradicionales que no cumplan con la ley ERNC actual. Por otro lado al considerar la capacidad de almacenamiento, este tipo de plantas puede acceder a recibir pagos por potencia firme considerables tomando en cuenta su factor de planta, por lo que se posicionan como una mejor alternativa que la tecnología fotovoltaica.

Por último es importante mencionar que si bien el monto subisdiado por el concurso de la CORFO es bajo en relación al nivel de inversión que es necesario para llevar a cabo un proyecto de este tipo, el incentivo puede ayudar a fomentar y romper la primera barrera de instalación de CSP. Probablemente se hagan ofertas de plantas mas cercanas a los 10MW, de manera que el subsidio sea más atractivo.
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