Estudio del potencial de complementariedad existente en la producción de energía eléctrica mediante fuentes renovables en Chile

Abstract

Las centrales eólicas y solares fotovoltaicas (FV) al depender de las condiciones climáticas, como el viento y la radiación solar respectivamente, tienen una producción variable de energía, lo cual plantea un desafío para abastecer la demanda del sistema. La complementariedad de la energía eólica con la energía solar, ofrece beneficios potenciales para la red eléctrica, ya que, la variabilidad conjunta es menor que la variabilidad individual de cada tecnología. El objetivo principal de este trabajo de título, es disponer de evidencia sobre la complementariedad existente en Chile entre fuentes de energía renovable no convencionales tales como solar fotovoltaica y eólica. Para lograr este objetivo, se implementan distintos indicadores y análisis. Con el cálculo del factor de planta mensual y anual del sistema, los perfiles de generación diarios y las matrices de correlación, es factible establecer el grado de complementariedad existente en un sistema específico. Asimismo, la proposición de un mix óptimo solar-eólico de potencia instalada en el sistema, con su distribución en distintas zonas o regiones del país, permite proyectar el aprovechamiento de la complementariedad identificada con el fin de abastecer la demanda del sistema. Los datos utilizados en este estudio, son extraídos del Coordinador Eléctrico Nacional (CEN) y de la Comisión Nacional de Energía (CNE). Las bases de datos utilizadas corresponden a la generación real durante el 2020 con resolución horaria, las coordenadas geográficas de las centrales y la potencia instalada mensualmente por cada tecnología en el Sistema Eléctrico Nacional (SEN). Para el procesamiento de los datos, se utiliza el lenguaje de programación Python y la herramienta Jupyter Notebook. De los resultados principales enunciados, en el factor de planta mensual se observa la complementariedad estacional de ambas tecnologías, en que el rendimiento de las plantas solares FV es mejor en primavera y verano, mientras que las centrales eólicas en otoño e invierno. Y el factor de planta anual es de 33.43% y 29.83% para el recurso eólico y solar respectivamente. Al aplicar la matriz de correlación sobre las curvas características, la correlación entre la generación conjunta y la demanda es, en promedio, 0.56, el cual es 0.11 y 0.28 puntos mayor que la correlación solar-demanda y eólica-demanda respectivamente. Por otro lado, en el mix óptimo, se obtiene una potencia instalada cercana a 21.800 MW con una participación eólica del 86 %. Este último resultado es contrario al mix eólico-solar 2020, donde la tecnología eólica tiene el 40% de la potencia instalada. Lo anterior puede deberse a razones económica y a las expectativas de uso de sistemas de almacenamiento y otras estrategias de flexibilidad. En síntesis, un correcto aprovechamiento de la complementariedad de estas tecnologías, permite un mejor abastecimiento de la demanda, y en consecuencia, un menor requerimiento de otras fuentes de generación y/o almacenamiento. Sin embargo, para una cabal caracterización de la generación renovable, es preciso evaluar en un periodo de 4 años para captar la variabilidad interanual y considerar límites de generación por zona.