Análisis preliminar de la conversión de una central hidroeléctrica convencional en una de bombeo. Caso Central Chapiquiña, Región de Arica y Parinacota, Chile

Abstract

Uno de los mayores desafíos del país durante los próximos 20 años será la necesidad de contar con recursos energéticos suficientes, competitivos y amigables con el medio ambiente. Es por ello que en el último tiempo se han centrado muchos esfuerzos en lograr flexibilizar el sistema, y una de las alternativas que aparece con fuerza es el almacenamiento de energía. La estrategia nacional de energía (Minenergía, 2013) establece seis pilares fundamentales, entre los que se encuentran el crecimiento con eficiencia energética y el fomento a las energías renovables, de manera de lograr mayor seguridad en el abastecimiento, un menor costo de energía y finalmente la generación de energía limpia. En este trabajo se analiza, a nivel de prefactibilidad, la conversión de la Central Hidroeléctrica Chapiquiña en una central de acumulación por bombeo. Para ello se estudiará el sistema energético de Arica, de manera de establecer la operación óptima del sistema para abastecer la demanda energética al menor costo posible. La metodología propuesta consiste en generar diversas configuraciones físicas factibles para la conversión de la Central Chapiquiña en una central de acumulación por bombeo. Para ello se identificaron las principales restricciones para su ampliación, siendo estas la capacidad de aprovechamiento de las instalaciones existentes y las restricciones en el uso de los afluentes a la central, que pertenecen a derechos de agua de los regantes del Valle de Azapa. Luego mediante un modelo de optimización, se busca obtener la operación óptima de cada una de estas configuraciones. Finalmente, se analiza cuál de estas configuraciones genera mayor beneficio para el sistema eléctrico, en términos de minimización de costos de generación. Esta metodología se aplica para diferentes escenarios de penetración de energía solar en el sistema eléctrico. Además, se compara la operación óptima desde el punto de vista del sistema (minimización de costos de generación), con la operación óptima desde el punto de vista del propietario (maximización de ingresos por venta de energía), de manera de establecer si existen diferencias que perjudiquen al sistema o al propietario. Los resultados indican que, para niveles de energía solar instalada menores a 50 (MW), la configuración que logra minimizar los costos de generación del sistema es la configuración P8, logrando reducir los costos en un 6,8% para una potencia solar instalada de 2 (MW) y un 8,7% para una potencia solar instalada de 50 (MW). En caso de que la energía solar instalada sea mayor a 50 (MW), la configuración que logra minimizar los costos de generación del sistema es la configuración Francis, la cual logra reducir los costos de generación en un 18,8%.