Planificación confiable de un sistema eléctrico 100 % renovable en Chile

Abstract

Las energías renovables han aumentado en forma progresiva su presencia en los sistemas eléctricos de potencia alrededor del mundo. La actual dependencia energética en combustibles fósiles, el calentamiento global y los problemas (tanto sociales, como de seguridad) asociados a la energía nuclear, han estimulado el desarrollo de tecnologías que aprovechen los recursos renovables disponibles en cada nación. Muestra de lo anterior, es que actualmente 173 países (entre ellos Chile) ya cuentan con una política energética respecto al desarrollo de las Energías Renovables No Convencionales (ERNC). Ahora, si bien la investigación científica ha expandido el conocimiento respecto a este tipo de recursos y las tecnologías que permiten aprovecharlos, un número reducido de esfuerzos se han centrado en planificar matrices energéticas que no incluyan centrales convencionales que utilicen como fuente primaria de energía algún combustible fósil. Es así como esta investigación buscó dilucidar la composición y operación de un parque generador 100% renovable para Chile, el cual fuera confiable desde el punto de vista de las reservas necesarias para el control de frecuencia en varias escalas de tiempo, incluyendo la respuesta inercial del sistema. Los diversos escenarios planteados en esta investigación buscaron explorar la evolución de las matrices eléctricas óptimas y el impacto de las ecuaciones de seguridad de suministro, bajo distintos supuestos entre los que se encuentra una caída agresiva en los costos de inversión de centrales eólicas y solares fotovoltaicas (FV), distintos niveles de gestión de demanda o Demand Side Management (DSM) en la operación del sistema y distintas penetraciones (como porcentaje de la demanda sistémica) de energía eólica y solar FV, por ejemplo. Especial énfasis fue puesto en el impacto del nivel de inercia en el sistema para los diferentes escenarios, resaltándose las consecuencias de considerar (o omitir) aquellas ecuaciones que describen la respuesta inercial. La principal conclusión de este trabajo fue demostrar la factibilidad (desde el punto de vista de la seguridad de suministro) de varias matrices de generación que son 100% renovables, con distintos portafolios tecnológicos. En general se advierte que dichas matrices poseen una preferencia hacia la inversión en centrales hidráulicas (especialmente de embalse y pasada) tanto por su flexibilidad, como por su capacidad de generar energía limpia en términos neto (tecnologías de almacenamiento tales como las centrales hidráulicas de bombeo, no pueden generar electricidad en términos neto). El análisis de los resultados también permitió concluir que existen tecnologías con una importante orientación hacia la suficiencia de suministro, mientras que existen otras que preferentemente se desempeñan en el ámbito de los servicios complementarios. Adicionalmente, el hecho de que las centrales geotérmicas se comporten como centrales de base y que las tecnologías eólica y solar FV vean estimulada su penetración a niveles crecientes de gestión de demanda, constituyen también conclusiones relevantes de esta investigación.