Renewables in Chile - iea.org · En Chile existen condiciones para el desarrollo de una cartera amplia de proyectos de energías renovables viables sin subsidios. Ministerio de Energía

Renewables in Chile Grid Integration and Variability

Sustainable Energy Training for Latin America 10-14 November 2014

Santiago Chile

Carlos Suazo-Martínez Adviser

Renewable Energy Division Ministry of Energy

[email protected]

Imagen Referencial

Agenda

El Sector Eléctrico Chile

Agenda de Energía 2050

Energías Renovables en Chile

Desafíos de Integración

Discusión Final

Ministerio de Energía

SING: Capacidad Instalada: 4.344 MW Demanda punta: 2.243 MW Demanda Anual: 17,2 TWh Generación térmica: 99% Población: 6%

SIC: Capacidad Inst: 14.968 MW Demanda punta: 7.283 MW Demanda Anual: 50.2 TWh Generación Hidro: 35-65% Población: 92%

Aysén: Capacidad Instalada: 49 MW Demanda punta: 25 MW Demanda Anual: 155 GWh Población: 1%

Magallanes: Capacidad Instalada: 112 MW Demanda punta: 51.7 MW Demanda Anual: 291 GWh Población: 1%

El sector eléctrico chileno

46%

17%

27%

6% 4%

Carbon

GNL

Hidro

Renovables

Diesel

Generación SIC-SING año 2013 (68 TWh)

14%

61%

25%

0%

Eólica

Biomasa

Hidro

Solar


Principales sistemas eléctricos

Crucero220

Atacama220

Chacaya220

Escondida220

ElCobre220

Esperanza220

Paposo220

Cardones220 Cardones500

SING

SIC DAlmagro220

Situación actual:


Principales sistemas eléctricos

Crucero220

Atacama220

Chacaya220

Escondida220

ElCobre220

Esperanza220

Paposo220


DAlmagro220

Crucero220

Atacama220

Chacaya220

Escondida220

ElCobre220

Esperanza220

Paposo220


DAlmagro220

Taltal500


Realidad operativa es diferente en ambos sistemas (SIC y SING)

Sistema Interconectado Central (SIC)

Centrales hidráulicas:

Tiempos de partida: BAJO

Tiempos mínimo de operación: BAJO

Tasas de toma de carga: ALTO

Potencia mínima técnica: BAJO

Demanda: variabilidad horaria

Disponibilidad de embalses Mayor flexibilidad

Presencia de cuellos de botella podría limitar la flexibilidad

Importante variabilidad interanual

Diferencias entre SIC y SING


Realidad operativa es diferente en ambos sistemas (SIC y SING)

Sistema Interconectado Norte Grande Centrales turbo-vapor:

Tiempos de partida: ALTO

Tiempos mínimo de operación: ALTO

Tasas de toma de carga: BAJO

Potencia mínima técnica: ALTO

Demanda: alta variabilidad intra-horaria

Parque térmico Baja flexibilidad

Diferencias entre SIC y SING


El sector eléctrico chileno

Fuente: CDEC-SIC

Sector ha evidenciado una serie de situaciones que han estresado al sistema eléctrico. Fuertemente afectado por condiciones hidrológicas secas


El sector eléctrico chileno Fuertemente afectado por condiciones hidrológicas secas Decaimiento importante de la energía total embalsada en el SIC

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Ene

rgy

in r

ese

rvo

irs

[GW

h]


El sector eléctrico chileno Comportamiento de la señal de precio de corto plazo

0

50

100

150

200

250

300 1

2

5

49

7

3

97

1

21

1

45

1

69

1

93

2

17

2

41

2

65

2

89

3

13

3

37

3

61

3

85

4

09

4

33

4

57

4

81

5

05

5

29

5

53

5

77

6

01

6

25

6

49

6

73

6

97

7

21

Spo

t p

rice

[U

SD/M

Wh

]

Horas

Spot price Cardones 220 kV 24 per. Mov. Avg. (Spot price Cardones 220 kV)

Enero/2014: Cardones 220 kV


Agenda de Energía Un desafío país, progreso para todos


Agenda de Energía

Parte de las 50 medidas de los 100 primeros días de gobierno.

Diálogo interministerial y colaborativo con diversos actores: Sociales Políticos Parlamentarios Municipalidades Empresas ONGs Academia

Es necesario llevar a cabo un cambio de paradigma: un rol más activo del ESTADO.

Es una política de largo plazo: se impulsarán políticas y acciones para lograr avances sustanciales en los próximos diez años en los diversos ámbitos de esta transición energética

Lanzamiento Agenda de Energía – Mayo 2014


Agenda de Energía Disponer de energía es una condición necesaria para el crecimiento, desarrollo económico y

avanzar a una mayor inclusión social.

CONFIABLE SUSTENTABLE

INCLUSIVA DE PRECIOS RAZONABLES

Pilares


Agenda de Energía OBJETIVOS:

Reducir los costos marginales durante este período de Gobierno en un 30%.

Reducir los precios de las licitaciones de suministro eléctrico en un 20%.

Energías Renovables a un 20% al 2025.

Eficiencia energética: 20% al 2025

ENAP como actor protagónico del desarrollo eléctrico del país

Desarrollo de una Estrategia de Desarrollo Energético (2035 – 2050)


Agenda de Energía - Ejes

Energías renovables tienen un rol importante en el desarrollo futuro de nuestra matriz energética


Agenda de Energía - Ejes

Potenciar el desarrollo de energías renovables

Modificaciones en licitaciones de suministro para energías renovables

Diversificar el desarrollo de fuentes renovables

Desarrollo de energía geotérmica para el desarrollo local

Desarrollo de regiones aisladas

Desafíos de la calefacción y el uso de dendroenergéticos

03 DESARROLLO DE RECURSOS ENERGÉTICOS PROPIOS


Agenda de Energía

Integración de las Energías Renovables en los Sistemas Interconectados

Analizar implicancias operacionales y económicas de las energías renovables sobre los sistemas eléctricos, con el fin de generar evidencia

para la definición de la política energética nacional.

Energías Renovables en Chile


Potencial de Energías Renovables

Potencial de Energías Renovables es 100 veces mayor a la potencia de

generación actualmente instalada

Solamente considera potencial con alto factor de planta (Eólico: ≥ 30%, PV fijo: ≥ 24%, CSP: >50% (incl. 7,5hrs. almacenamiento), Hidroeléctrico: ≥ 50%)

Excluye zonas protegidas, centros urbanos y poblados, caminos, cuerpos de agua, etc.

Considera limitaciones geográficas especificas para cada tecnología (como altitud, pendiente, etc.)


Energías Renovables y Política Energética El desarrollo de las energías renovables no es un objetivo en si mismo, sino un instrumento para el logro de los objetivos superiores de la política energética:

Modularidad y tamaños menores disminuyen barreras de entrada a mercados.

¿¿ Costos competitivos ??

Bajos impactos locales Impactos reversibles Bajas emisiones CO2 Bajo impacto sobre otras

actividades económicas

Disminuyen dependencia externa

Diversificación de suministro

Distribución geográfica Costos de generación

estables

Eficiencia

Sustentabilidad Seguridad


Energías Renovables y Política Energética Ya están las condiciones para el desarrollo de las Energías Renovables en Chile:

Mercado eléctrico pequeño +

Potencial elevado aún sin desarrollar +

Consolidación tecnológica de las energías renovables +

Aumento de precios de la energía

En Chile existen condiciones para el desarrollo de una cartera amplia de proyectos de energías renovables viables

sin subsidios.


Energías Renovables: Instrumentos regulatorios

Ley Corta I – Ley 19.440 (2004)

Decreto 244 (2006) Incentivos para pequeños generadores (<9 MW)

Ley 10%/2024 – Ley 20.257 (2008)

Sistema RPS: 10% de Energías Renovables al 2024

Ley 20%/2025 – Ley 20.698 (2013)

Sistema RPS: 20% de Energías Renovables al 2025

Ley Netmetering – Ley 20.571 (2013)

Netmetering hasta 100 kW


Estado de desarrollo de Energías Renovables

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Biomasa Biogás Eólica Minihidro PV CSP Geotermia

En evaluación 40 8 2197 199 2591 0 0

EIA Aprobada 94 1 5195 299 7811 760 120

Construcción 0 0 160 129 456 110 0

Operación 461 43 737 343 219 0 0

Cap

acid

ad in

stal

ada

[MW

]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

2010 2011 2012 2013 2014

Nu

eva

cap

acid

ad [

MW

]

Biogas

Biomasa

Eólica

Hidro

Solar

Fuente: CIFES Octubre 2014


Energías Renovables: ¿Implicancias?

Expansión de ERNC en los sistemas interconectados en Chile

Objetivo: Disponer de antecedentes objetivos sobre la viabilidad y el beneficio del desarrollo de las energías renovables, para apoyar la toma de decisiones en política energética

Con información y datos de:


Fase 1: planificación

1-2 meses

Fase 2: visión

1-2 meses

Fase 3: desarrollo de hoja de ruta

2-6 meses 2-8 meses

Fase 4: implementación, monitoreo y revisión

Recurrente


Juicio experto y consenso

Data y análisis

Establecer un Comité Directivo Determinar alcance Seleccionar stakeholders y expertos

Llevar a cabo un workshop para establecer visiones e identificar objetivos de largo plazo

Llevar a cabo workshops para identificar barrera y priorizar la necesidad de tecnologías, políticas y plazos

Llevar a cabo workshops para reevaluar prioridades y plazos en vista del progreso y las nuevas tendencias. Actualizar la hoja de ruta

Obtener datos económicos, ambientales y energéticos para llevar a cabo investigación de línea base

Analizar escenarios futuros para el sector energía y el medio ambiente

Evaluar la potencial contribución al futuro energético y a los objetivos económicos y ambientales

Revisar cambios energéticos y ambientales, como también en factores económicos a medida que la hoja de ruta es implementada

Desarrollar documento de hoja de ruta

Llevar a cabo revisión y consulta cíclica con principales stakeholders

Redefinir y lanzar la hoja de ruta

Proceso MESA ERNC – Energía 2050:

Fuente: IEA 2014


Energías Renovables: ¿Implicancias? Análisis imparcial del desarrollo de los sistemas interconectados en los

próximos 20 años.

Identificación, cuantificación y caracterización de los recursos renovables

Planificación de expansión optima de generación y transmisión bajo criterio de mínimo costo para el sistema y análisis de riesgo (p.ej. precio de gas)

Investigación de la viabilidad técnico-económica de un sistema con alta penetración de energías renovables al año 2020.

Con atención especial a las energías intermitentes (solar PV y eólico)



Relevancia en los datos utilizados:

Consideración de diversos escenarios de costos tecnológico y combustibles

Estudios geofísicos y meteorológicos para obtener data de perfiles renovables (correlación con mediciones reales en sitios)

Caracterización al detalle de aspectos operativos de ambos sistemas.


Energías Renovables: ¿Implicancias? Característica hidrotérmica hace más complejos los análisis

Planificación de Expansión

Coordinación Hidrotérmica (1)

Coordinación Hidrotérmica (2)

Operación horaria

Escenarios plausibles de penetración renovable

Uso óptimo del agua en largo plazo. Fenómenos intranuales.

Uso óptimo del agua en mediano plazo. Fenómenos intramensuales

Determinación de impactos operativos Fenómenos horarios.


Energías Renovables: ¿Implicancias? Dificultad de definir una hoja de ruta para el desarrollo energético de Chile:

0

2000

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Cap

acid

ad in

stal

ada

(MW

)

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4000

6000

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10000

12000

14000

Cap

acid

ad in

stal

da

(MW

)

Capacidad instalada adicional requerida [MW]

Año 2025 Año 2030

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

2020 2025 2030

Par

tici

pac

ión

ER

NC

Participación de Energías Renovables en Chile


Energías Renovables: ¿Implicancias? Hasta 2020 en el SIC+SING 7.500 MW de energía eólica y solar son

técnicamente viables

Ejemplo de un despacho en 2020: Una semana de inverno con alta participación ERNC

24 48 72 96 120 144 1680

1000

2000

3000

4000Despachos Semana 29 2020: 16-Jul a 22-Jul

Recorte EF

Eólico

Fotovoltaico

CSP

Diesel

Fuel-Oil-No.6

GNL-CCTV

GNL-TG

Carbón

Geotermia

Hidro

24 48 72 96 120 144 1680

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3000

4000

Demanda

Eol+CSP+Ftv

Eólico

Fotovoltaico

CSP

24 48 72 96 120 144 1680

1000

2000

3000

4000Despachos Semana 29 2020: 16-Jul a 22-Jul

Recorte EF

Eólico

Fotovoltaico

CSP

Diesel

Fuel-Oil-No.6

GNL-CCTV

GNL-TG

Carbón

Geotermia

Hidro

24 48 72 96 120 144 1680

1000

2000

3000

4000

Demanda

Eol+CSP+Ftv

Eólico

Fotovoltaico

CSP

Con restricciones V14

Sin restricciones

Perfiles

MW

horas

La suficiencia es aceptable sin requerir respaldo adicional. La expansión de ERNC permite una operación confiable bajo los supuestos siguientes: Criterios de reserva: dinámicos según generación ERNC pronosticada Medidas incorporadas (ejemplos):

Control Automático de Generación (AGC), pronóstico de generación ERNC conjunta e integrada, No desconexión en caso de falla (“fault ride through”), Opción de recorte de generación ERNC

Equipamiento correctivo: p.ej. Statcom, opcionalmente sistemas de baterías o centrales de bombeo


Energías Renovables: Recomendaciones

Aumentar la flexibilidad del sistema a través de una participación activa y coordinada del parque generador en la regulación del sistema

Implementación de pronósticos integrales y coordinados de generación eólica y fotovoltaica.

Cambios en la operación y reservas: AGC y reserva distribuida con participación mayoritaria de las unidades. Monto y asignación de reserva secundaria dinámica.

Mejoramiento de tecnología de comunicaciones, control e inteligencia computacional desde la planificación a la operación en tiempo real.

Mercado eficiente de servicios complementarios.


Reflexiones finales


Discusión final

Chile tiene un potencial de por lo menos 1.865 GW de energía eólica, solar e hidroeléctrica.

En los niveles explorados, una alta participación de energías renovables en el SING y SIC es económicamente eficiente.

Hasta 2020 en el SIC+SING 7.500 MW de energía eólica y solar son técnicamente viables

Con algunas adecuaciones normativas y técnicas se alcanza una operación confiable.

Se cuenta con nuevos antecedentes para apoyar la política energética. El conjunto de trabajos conforma un análisis objetivo e integral y más profundo en este ámbito en Chile.


Discusión final

Además de confirmarse las características inmejorables de la radiación solar en el norte de Chile, se identifican zonas con potencial interesante para desarrollo eólico con factores de planta sobre 35%.

El SING podría desarrollarse sin requerir de nueva capacidad de generación convencional.

Variabilidad de generación eólica y fotovoltaica causan un menor uso de de gas, sin requerir aumento en capacidad de regasificación (no hay necesidad de nuevos terminales al 2020).

Número de encendidos de unidades a gas crece considerablemente (4-5 por semana), pero siempre bajo los máximos aceptables a nivel internacional.

La interconexión SIC-SING mejora la estabilidad de los precios, pero no tiene incidencia significativa en el costo esperado de largo plazo.


Discusión final

Fuente: NREL 2014

Recorte RE Estratégico

Despacho sub-horario

Pronóstico RE

Código de red

OPERACIÓN DE SISTEMA

Co-optimización

Desprender carga (EDAC)

Liquidez Servicios Complementarios

Mejorar diseño mercado

Respuesta residencial

Respuesta comercial e industrial

MERCADO DEMANDA

Rampa carbón

Rampa Gas y CCGT

Rampa hidro

GENERACIÓN

Expansión Transmisión

Refuerzo Transmisión

Manejo avanzado

Transmisión

TRANSMISIÓN

Almacenamiento químico

Centrales bombeo

Almacenamiento térmico

STORAGE

Tipo de intervención

Co

sto

s

Los costos dependen del sistema y evolucionan en el tiempo


Discusión final

Fuente: NREL 2014

Despacho sub-horario

Pronóstico RE

Código de red

OPERACIÓN DE SISTEMA

Co-optimización

Desprender carga (EDAC)

Liquidez Servicios Complementarios

Mejorar diseño mercado

Respuesta residencial

Respuesta comercial e industrial

MERCADO CARGA

Rampa carbón

Rampa Gas y CCGT

Rampa hidro

FLEXIBILIDAD GENERACIÓN

Expansión Transmisión

Refuerzo Transmisión

Manejo avanzado

Transmisión

TRANSMISIÓN

Almacenamiento químico

Centrales bombeo

Almacenamiento térmico

STORAGE

Tipo de intervención

Co

sto

s

Los costos dependen del sistema y evolucionan en el tiempo

Recorte RE Estratégico

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