Diseño conceptual de centrales hidroeléctricas costeras con sistema PHS en Chile

Abstract

Las fuentes de generación de energías renovables no convencionales (ERNC) han experimentado un crecimiento importante en los últimos 10 años a nivel nacional, alcanzando un aporte de casi el 25% de la matriz energética nacional. El avance de estas tecnologías implica la necesidad de implementar sistemas de almacenamiento de energía para suplir la alta variabilidad que presentan estas fuentes y de esta manera entregarle mayor seguridad a la red. Dentro de los sistemas de almacenamiento el más importante son las centrales con sistema PHS o centrales a bombeo, ya que representa el 98% del mercado en esta materia (U.S Department of Energy, 2015). El objetivo principal de la presente memoria es abordar a nivel de ingeniería conceptual todos los aspectos relevantes en el diseño de centrales hidroeléctricas con el sistema PHS (Pumped hidropower storage), añadiendo a estos los aspectos que se deben cubrir para utilizar agua de mar. Con ello se busca verificar que no existan elementos, a nivel de ingeniería conceptual, que inviabilicen el diseño de estas obras, además de entregar un valor estimado del costo de estas. Para determinar las centrales objetivo a diseñar se toma como base los resultados del estudio del Centro de Energía de la FCFM, en el que se determinaron más de 3000 posibles sitios donde emplazar este tipo de centrales en Chile. De él y bajo ciertos criterios se escogieron 12 potenciales sitios, con los que se generó un diseño base y a partir de este se consideraron las variaciones propias del emplazamiento de cada uno de estos proyectos. Se realizó una revisión de las distintas tecnologías utilizadas para las centrales hidroeléctricas convencionales en el país, las centrales PHS a nivel mundial y las desaladoras ubicadas en el norte del país, para considerar los aspectos relevantes al uso de agua de mar. Se pudo obtener un diseño que considera aspectos de las tres tecnologías mencionadas anteriormente, donde uno de los puntos principales es el uso de turbinas reversibles de las características que reúnen las centrales objetivo: Caídas brutas entre 600 a 800m y caudales de operación entre 60 a 80 m3/s. En términos de costo de inversión se encuentran en un rango menor que los valores de inversión de las centrales hidroeléctricas convencionales y de los costos promedio de las centrales con sistema PHS con agua dulce a nivel mundial, aunque cabe recalcar que el análisis de costos se realiza bajo el nivel de ingeniería conceptual.