Interferencia operacional entre hidroelectricidad de pasada y otros usos de agua en la subcuenca Maipo Alto

Abstract

La hidroelectricidad de pasada, a pesar de ser un uso no consuntivo, puede producir interferencias operacionales con otros usuarios de agua a una escala intradiaria, al contar con capacidad de almacenamiento de corto plazo. Lo anterior resulta a menudo en un esquema de operación llamado hydropeaking, caracterizado por una gran variabilidad en los caudales turbinados y restituidos por las centrales. El presente estudio se concentra en la subcuenca del río Maipo Alto, fuente de agua para consumo humano, agricultura, generación de hidroelectricidad y recreación. En 2022 entró en operación el Proyecto Hidroeléctrico Alto Maipo (PHAM), el cual modifica la topología de la red hídrica de la cuenca, tiene el potencial de reducir el caudal disponible en ciertos sectores de la cuenca y afectar a usuarios aguas abajo de su restitución al operar en esquemas de empuntamiento. Adicionalmente, se proyecta que la disponibilidad del recurso hídrico disminuya debido al cambio climático. La cuenca se ha estudiado poco en escala horaria, en este trabajo se busca implementar un modelo operacional de la cuenca a escala intradiaria para simular la operación de PHAM y su efecto en los caudales en dos puntos de interés (punto de restitución y zona intermedia). El modelo utilizado es de optimización, en donde la función objetivo queda determinada por la maximización del beneficio económico percibido por el conjunto de hidroeléctricas, y las preferencias de otros usuarios de la cuenca en dichos puntos se representan como restricciones del problema de optimización. Se utilizan como datos de entrada series de caudales horarios afluentes a los principales cauces de la subcuenca, series de tiempo del costo marginal horario proyectado de la energía eléctrica y series de tiempo de operación del embalse El Yeso (considerada exógena en este trabajo), los cuales se agrupan en escenarios. El modelo entrega la asignación óptima de caudales en las zonas de interés y los patrones de generación de todas las centrales en la cuenca. La iterativa utilización del modelo, junto a restricciones que reflejan las preferencias de los otros usuarios de la cuenca, son los datos necesarios para analizar los tradeoffs entre hidroelectricidad y otros usos los cuales se exploran a partir de curvas de tradeoff. Los resultados muestran que PHAM buscará operar con un esquema de hydropeaking. Este esquema de operación provoca un aumento en las fluctuaciones de caudal aguas abajo de su restitución y una reducción del caudal circulante por el río Maipo en San Alfonso entre un 5 % y 14%. Aplicar restricciones tiene un impacto positivo en la reducción de las fluctuaciones en el punto de restitución. Sin embargo, puede ocasionar mayores fluctuaciones en el punto intermedio. Por último, la aplicación de estas restricciones puede implementarse a costa de una leve pérdida de beneficio económico para las hidroeléctricas (<5%), lo que es un primer paso para reducir la potencial interferencia operacional por medio de la coordinación entre usuarios.