Geógrafo / No autorizada para ser publicada en el Portal de Tesis Electrónicas de la U. de Chile

Ingeniera Civil Electricista / En los últimos años, el tema energético y principalmente la diversificación de la matriz energética, se ha convertido en prioridad para el Gobierno de Chile. Es por esto que, en el año 2008, entra en vigencia la ley 20.257 como una forma de fomentar la inversión en centrales que utilicen Energías Renovables no Convencionales (ERNC). Esta ley impone un sistema de cuotas de retiros de energía generadas a partir de fuentes renovables, las que serán exigidas a las empresas que conforman los grandes Sistemas Eléctricos. Luego de esto, en el año 2011, se crea la Comisión Asesora para el Desarrollo Eléctrico (CADE) la cual genera un informe sobre el estado actual de los sistemas y los desafíos futuros, planteando sugerencias para el mediano y largo plazo asociados al tema energético en Chile. El objetivo principal de este trabajo de título, es presentar de una manera documentada las experiencias de otros países que utilizan políticas de fomento y posteriormente estudiar, a través de una evaluación simple, el efecto que tiene sobre la rentabilidad de proyectos eólicos y solares fotovoltaicos la incorporación de un sistema de tarifas especiales o feed-in tariffs. Completado este análisis, se realiza el mismo estudio incorporando almacenamiento solar en sales fundidas y, en el caso del recurso eólico, por medio de baterías. Por último, se realizan diversos comentarios sobre el tema de las ERNC en Chile. Respecto a los resultados obtenidos, se destaca que la aplicación del sistema de tarifas especiales aumenta considerablemente la rentabilidad de los proyectos, disminuyendo así el riesgo asociado a la gran inversión necesaria para la construcción de este tipo de centrales. En cuanto al almacenamiento, este es un tema que, salvo para el caso de suplir la generación en horas de demanda máxima, se propone a largo plazo, puesto que aún la inversión en este tipo de sistemas tiene un costo muy elevado. Por último, se sugiere para trabajos futuros el estudio económico de tecnologías adicionales que no fueron abarcadas en este trabajo de título y que tienen altos costos de pre inversión, como la geotérmica.

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No autorizado por el autor, para ser públicada a texto completo / El objetivo principal de este trabajo es evaluar la factibilidad técnica y económica de instalar una planta termoeléctrica de ciclo combinado con una planta solar integrada en su ciclo de vapor, conocida como “planta híbrida de ciclo combinado-solar” ó “planta de ciclo combinado con integración solar” en el Norte Grande de Chile Para ello se estudiaron las tecnologías solares térmicas de concentración que pueden integrarse a una planta de ciclo combinado. De éstas se seleccionó la planta de colectores cilindro-parabólicos debido a su madurez tecnológica. El análisis técnico involucró la búsqueda de los lugares más aptos para el emplazamiento de la planta híbrida, considerando principalmente restricciones de altitud y pendiente del terreno, y requerimientos de cercanía a la red eléctrica, fuentes de agua y gas natural. Esta serie de restricciones llevó a considerar terrenos costeros para el emplazamiento de la central, incurriendo en una reducción de la energía solar máxima utilizable, debido al aumento de la nubosidad en tales sectores. También se analizaron las características principales de una planta termoeléctrica de ciclo combinado y se diseñó un modelo simple que permite dimensionar el tamaño máximo de una planta solar que puede integrarse a una planta de ciclo combinado de tamaño dado. Finalmente, los resultados de la evaluación económica indican que la instalación de una planta híbrida como la propuesta en el Sistema Interconectado Central es un proyecto rentable dadas las condiciones actuales de generación. Sin embargo, se requiere de un escenario más favorable en términos de costos de inversión o de tiempo de despacho promedio para que la planta solar integrada no disminuya la rentabilidad de la planta híbrida. Además, se realizó un análisis de sensibilidad del cual se dedujo que la planta híbrida es altamente sensible a la variación de precios de combustible y al costo marginal del sistema interconectado, mientras que la planta solar como proyecto independiente es particularmente sensible a la potencia a la cual la planta es despachada, al costo de inversión y a la potencia mínima de la turbina de vapor.

Ingeniero Civil Eléctrico / Chile es un país que en el mediano plazo requerirá una mayor capacidad de generación de energía eléctrica. Si bien a Agosto de 2014 el país posee una capacidad instalada de aproximadamente 20.000 [MW] presentando una demanda máxima conjunta de 9.000 [MW], se estima que para el año 2030 se tendrá una demanda máxima de 20.000 [MW], la cual de ningún modo podría ser abastecida por la matriz actual. Este problema debe ser resuelto imperiosamente durante los próximos años, para lo cual se han escrito algunos documentos que proponen distintos escenarios de desarrollo energético, así como posibles soluciones al problema energético que tendrá que enfrentar Chile en los próximos años. Los documentos anteriormente mencionados corresponden a los elaborados por la Comisión Asesora para el Desarrollo Eléctrico (CADE), la Comisión Ciudadana-Técnico-Parlamentaria (CCTP) y la Comisión Nacional de Energía (CNE), que presentan algunas visiones contrapuestas acerca de las políticas que debiese adoptar Chile para su desarrollo energético. Este trabajo empieza con un breve resumen de ambas visiones. Posterior a ello, en este trabajo se muestran los principales sistemas de incentivo de ERNC adoptados en otros países y se estudia la posibilidad y pertinencia de ser aplicados en Chile. Se demuestra que tecnologías como la solar fotovoltaica, biomasa y eólica terrestre han alcanzado niveles de madurez tales que actualmente no requieren ayuda financiera para ser competitivas con tecnologías convencionales. Finalmente, se mencionan ciertas restricciones técnicas y prácticas relativas a la implementación de algunas tecnologías tales como la geotermia, eólica marítima, nuclear, mareomotriz y undimotriz. Además, se estudian perfiles horarios y mensuales de disponibilidad de las fuentes eólica y solar y se analiza de qué manera podrían contribuir a abastecer la demanda en el SIC y en el SING, considerando su intermitencia natural y los posibles efectos sobre la reserva en giro de ambos sistemas.

Memoria para optar al título de Geógrafo

El problema a resolver en este Trabajo de Título corresponde a la planificación de la expansión del parque generador del Sistema Interconectado del Norte Grande (SING), para el periodo 2012-2030. La problemática se aborda desde el enfoque de la planificación centralizada y se utiliza un programa especializado para la optimización. Las etapas dentro de la planificación son: proyección de la demanda y precios de combustible; modelación del sistema existente; propuestas de escenarios de expansión para el sistema; análisis de resultados y sus conclusiones; propuestas de trabajo futuro. En la etapa de proyección de demanda se utiliza un crecimiento diferenciado. Para grandes clientes mineros se utiliza en el mediano plazo la información recopilada por la empresa consultora Electroconsultores Ltda, para el resto de los clientes se utiliza un crecimiento tipo vegetativo. La proyección de precios de combustible utiliza como valor base los precios actualmente disponibles, estos precios evolucionan anualmente dependiendo del tipo de combustible, en el caso particular del gas natural licuado (GNL), combustible de cuyo precio depende su orden de merito para despacho y su competitividad frente a carbón, se sensibiliza los resultados con dos proyecciones. El SING en el corto plazo se modela según la información disponible en distintas fuentes, de modo de reflejar más fielmente lo que ocurre actualmente en el sistema, incluidos los cambios que se esperan con la finalización del terminal de regasificación de GNL en Mejillones. Las propuestas de expansión del sistema contemplan tecnologías convencionales dentro del SING como son centrales carboneras y ciclos combinados, además de la integración de Energías Renovables no Convencionales (ERNC) como centrales solares, eólicas y geotérmicas. Se realiza un análisis especial a la incorporación de centrales nucleares modulares de pequeña escala (centrales de 50 y 300 MW) como competidoras de las expansiones en carbón. Ello bajo la hipótesis de que ya estuviera normada la inclusión de dicha tecnología en nuestro país. Las principales conclusiones del trabajo desarrollado son: Dentro de los próximos 10 años en el SING se necesita instalar alrededor de 1600 MW; los precios de GNL tiene gran influencia en los costos marginales de energía del sistema, los que a largo plazo oscilan entre los 80-100 US$/MWh en función de las premisas consideradas; las centrales nucleares son competitivas frente a centrales carboneras si su costo de inversión es inferior a 4100 US$/kW; sin forzar la incorporación de centrales ERNC, óptimamente se alcanza una participación, de este tipo de centrales, sobre el 10% el año 2021; El costo de desarrollo del sistema es del orden de los 100 US$/MWh para centrales carboneras, nucleares y geotérmicas. Como trabajo futuro se propone el estudio de la interconexión SIC-SING dentro del horizonte de planificación, y la incorporación de la planificación de la transmisión y localización de las centrales.