Evaluación técnico-económica de un sistema integrado multi-energía en el área de la agricultura chilena

Abstract

En el presente trabajo se analiza la factibilidad de construir y operar un sistema integrado multi-energía constituido por una central de concentración solar de torre, zonas cultivadas de tomate bajo invernaderos de alta tecnología de vidrio, una desalinizadora de osmosis inversa y una central de hidrógeno verde en base a membrana de intercambio protónico. En una primera parte se exponen distintos conceptos a utilizar a lo largo del informe y se presentan proyectos ejemplares de sistemas integrados en el área. A continuación se define el marco en el cual será estudiado el proyecto, siendo considerada como ubicación de emplazamiento la ruta 16 que une Iquique y Pozo Almonte debido a sus altos niveles de radiación, buena conectividad y parámetros aptos para el cultivo de tomates. Se analizan entonces los distintos parámetros utilizados en el análisis de cada instalación, utilizando en el caso de la concentradora solar el software "System Advisor Model'', estudios de Holanda, Australia y Estados Unidos para el análisis del invernadero, y estudios nacionales en el caso de la desalinizadora y la planta de hidrógeno. En base a los valores obtenidos se establecen dos tamaños de central concentradora a estudiar, de 5 y 50 MW, se seleccionan además 20 ha como zona de cultivo y una planta de hidrógeno de 1 MW, quedando en cada caso una desalinizadora de 1.850 m3-día y 2.000 m3-día respectivamente. En cada estudio se establecen distintas condiciones de venta en base a ingresos generados por el precio de venta de los tomates, el hidrógeno y la electricidad, obteniendo en el caso de la central de 5 MW un VAN de $9.451.467 USD y una TIR de 12,5 %, y en el caso de la central de 50 MW un VAN de $9.360.985 USD y una TIR de 10,75 %. En base a criterios como el costo de inversión y costos nivelados de cada uno de los productos obtenidos se propone como mejor opción la central de 5 MW. Con lo anterior se realiza un análisis de sensibilidad de algunas variables estimadas, obteniendo gran importancia el CAPEX de invernadero, seguido de la producción del mismo, la tasa de retorno del proyecto y la cobertura porcentual del crédito respecto de la inversión. A modo de integración, se analizan opciones para las instalaciones de calefacción asociadas al invernadero tomando como caso base el uso de propano, obteniendo una disminución en el VAN al utilizar hidrógeno y aumento del mismo bajo un sistema de extracción de calor de las sales fundidas almacenadas por la central de concentración. Se da paso a un pequeño análisis respecto del uso de tomates e hidrógeno producidos, los cuales podrían llegar a cerca de 109.000 hogares de 4 personas y suministrar combustible para 21 buses del Transantiago al año respectivamente. Finalizando con el informe se tienen las conclusiones y trabajos futuros. En el primero de ellos se mencionan apreciaciones respecto del rendimiento de los proyectos estudiados, la relevancia de los contratos y créditos pactados y puntos importantes del análisis. El segundo propone estudios que apuntan a aumentar la integración entre los distintos sistemas analizados.