Clase 2 - E Solar en Chile

Clase 2 Energía Solar en Chile

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

1

Energía en Chile

Sources: SEA,CER, CDEC SIC y SING. June 2013

34.1%

19.0%20.5%

6.2%

20.0%

0.1%OIL

NATURAL GAS

COAL

HYDRO

BIOMASS

BIOGAS

WIND

Primary Energy Consumption

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

2

Consumo de Energía Primaria

Source: National Energy Commission, 2012

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

3

SistemasEléctricos

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

4

ERNC Solar energy projects

Wind energy projects

Bioenergy projects

Geothermal projects

Operating(MW)

Under Construction

(MW)

Under Development

(MW)

In evaluation by the environmental authority (MW)

Biomass 431 24 108 6

Wind 302 271 4106 1899Mini-hydro 311 53 273 121Solar 3,5 69 4012 2201Geothermal 0 0 120 0Total 1047 416 8620 4227

• Que son las ERNC??

• Situación Actual J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

5

Resumen Entorno Nacional

• Alta dependencia de energía primaria:• >78% de nuestra energía es importada.• Merma de suministro real y alza de precio de varias formas de energía.• Escasa capacidad de maniobra por el gas y tardía reacción de los actores del sector.• Ausencia de una política congruente de largo plazo en relación a la sustitución de los recursos

energéticos.• Incertidumbre en los incentivos privados y retardo de obras.• Posible ingreso de actores públicos en un sector eminentemente privado.• Oposición ambiental en ciertos proyectos.• Estudios tardíos en algunas opciones.• Riesgo creciente de black-out.• Consecuencias en la competitividad.

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

6

Source: Ministry of Mining. (Cochilco, 2012)

• It is expected that electricity consumption in mining will grow 97% by 2020, mainly due to the consumption in the mining process.

• Desalination of seawater and pumping, which explains 14% of the consumption.

How much electricity will need the mining industry?...

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

7

How much electricity will need the mining industry?...

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

8

Source: CNE and CER

0

50

100

150

200

250

300

350

Jun0

6Ag

o06

Oct0

6Di

c06

Feb0

7Ab

r07

Jun0

7Ag

o07

Oct0

7Di

c07

Feb0

8Ab

r08

Jun0

8Ag

o08

Oct0

8Di

c08

Feb0

9Ab

r09

Jun0

9Ag

o09

Oct0

9Di

c09

Feb1

0Ab

r10

Jun1

0Ag

o10

Oct1

0Di

c10

Feb1

1Ab

r11

Jun1

1Ag

o11

Oct1

1Di

c11

Feb1

2Ab

r12

Jun1

2Ag

o12

US$/

MW

h

Precio Medio Mensual SIC

CMg Prom. Mensual SIC

CMg Prom. Mensual SING

Precio Medio Mensual SING

… and at what cost? (SING-SIC Prices)

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

9

ALTERNATIVAS ENERGÉTICAS

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

10

Hidroaysén (reservoirs, 2750 MW)

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

11

La Serena, Abril 2009

No a Barrancones (coal, 540 MW)

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

12

Linares, Septiembre 2010

No a Achibueno (run of river, 30+105 MW)

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

13

Ancud, Julio 2011

No a Chiloé (wind park, 112 MW)

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

14

No a Tatio (geothermal, 40-200 MW)

San Pedro, Julio 2010

•15

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

15

POLÍTICA ENERGÉTICA EN CHILE

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

16

Área estratégica en manos del mercado

• 1982: Desregulación del sector eléctrico: privatización y cambio de rol del estado.

• Eficiencia económica mediante competencia en mercado mayorista.

• Tarificación mediante incentivos: empresa eficiente obtiene “rentabilidades adecuadas”.

• Generación separada de distribución.

• 1998: Generación basada en hidroeléctricas.

• Sequía prolongada: racionamiento y cortes.

• 1996: Entrada del gas natural argentino: protocolo intergubernamental, contratos entre privados.

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

17

De Crisis en Crisis• Entrada de centrales Ciclo Combinado.

• 2003: Comienzan reducciones y cortes en el suministro.

• 2005: GN por GNL. Inicio de construcción de plantas de gasificación

• 2007: Cortes totales en suministro, sustitución por petróleo.

• 2010 : Creación del Ministerio de Energía

• 2011 : Agencia Nacional de Energía

• 2012: Estrategia Nacional de Energía

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

18

Política Energética en Teoría“Seguridad de suministro, eficiente y sustentable”.

1. Política no incluye planificación: Rol regulatorio en función de rentabilidades.

2. Ley Corta I y II: Reduce barreras de entrada.

3. Mecanismos de subsidio para proyectos de energía renovable.

4. Objetivo gubernamental: 15% de nueva capacidad de generación en base a ERNC al 2010 (350 MW, < 1% capacidad nacional). A la fecha se han instalado 1GW.

5. 5% of de la energía eléctrica (kWh) deberán ser producidos en base a ERNC desde 2010 a 2014 .

6. Desde 2015, incremento anual de 0.5% para llegar a 10% en 2024.

¿Seguridad de suministro, eficiente y sustentable?

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

19

Six fundamental pillars:

1. Energy Efficiency 2. Deployment of NCRE3. Increase the share of large hydropower in the energy

matrix4. Public Power grid5. Improve competitiveness in the power market6. Regional interconnection

National Energy Strategy 2012-2030

•* ENE 2012-2030 is available on the website of the Ministry of Energy as a pdf file in English and Spanish (http://www.minenergia.cl/estrategia-nacional-de-energia-2012.html)

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

20

Agenda Energética 2014

• Rol del estado• Reducción de Precios

• Competencia• GNL

• Desarrollo de recursos propios• Conectividad• Gestión de consumo• Impulso a la inversión• Ciudadanía y ordenamiento

territorial

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

21

Aporte de ERNC

20%

En discusión en el parlamento

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

22

Eficiencia energética

Medidas específicas por sector productivo:• Minero• Transporte• Edificación• Residencial• Calefacción -> Leña

Sello Eficiencia energética

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

23

The energy challenge: Evolution GDP – Electricity cons. 1980-2008

Source: Min Ener.

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

24

Subsidios y aportes estatales en ERNC

• CONICYT:• FONDAP: Geotérmica, Solar y de los Mares.• PRI Energía

• CORFO• Innovación en ERNC• Pilotos de ERNC• Concurso CSP• Estudios de preinversión

• FIA • ERNC para autoconsumo

• CNR• ERNC aplicada a tecnologías de riego

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

25

POTENCIAL DE ENERGÍA SOLAR EN CHILE

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

26

Potencial de Energía Solar en Sudamérica

• Resultados de SWERA muestran un gran potencial en Sudamérica, con los mayores promedios en el norte Chileno.

• La energía solar no es considerada para instalaciones de gran escala en Chile, en parte debido a la carencia de datos confiables.

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

27

Evaluación de Recurso Solar en Chile

• Datos públicos existentes:• Mediciones de estaciones solarimétricas, almacenadas en el Archivo Nacional

Solarimétrico: “compre nuestro libro”.• Dirección Meteorológica: “Compre nuestros datos”• Otras fuentes: SWERA, Meteonorm, Censol, RETscreen.

• Todas las fuentes en medias mensuales, no existe un TMY* para Chile.

* ¿Qué es un TMY?

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

28

• Publicados en varios libros del Prof. Pedro Sarmiento, UTFSM• Medidos en una red de 89 estaciones, con piranógrafos y aparatos de Campbell-Stokes.• Consideran series temporales incompletas en el periodo1961- 1984.

Archivo Nacional Solarimetrico

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

29

• Datos parciales, sin información acerca de las series temporales (es necesario revisar un antiguo y oscuro artículo de 1984 presentado en conferencia Chilena).

• Sin información acerca de niveles de incertidumbre o registro acerca del procedimiento de medición.

• Distribución espacial menos que óptima.

Total radiation, horizontal plane, monthly mean Kcal/m2 día

Location Lat Long JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEPT OCT NOV DEC ANN

1 Arica -18.50 -70.17 5066 5065 4608 3647 3048 2576 2373 3014 3642 4447 4916 5026 3952

2 Chuqui -22.32 -68.93 6613 5531 5206 4419 3551 3439 3616 4929 5003 5950 6447 6600 5109

3 Quillota -32.17 -71.27 5244 4784 3676 2427 1758 1545 1534 2309 2898 3948 4754 5241 3343

4 Santiago -33.47 -70.65 5544 5016 3926 2697 1813 1403 1411 2289 3042 3935 5036 5606 3477

5 Pucón -39.27 -71.97 5017 4177 3332 2259 1214 955 983 1668 2384 3664 4588 4786 2919

Datos de Estaciones Solarimétricas

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

30

Estándar en Chile, no existe otra fuente de información de difusión amplia.

Publicado en la página del curso.

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

31

LATITUD LONGITUD ELEVACIÓNARICA 18° 21' S 70° 19' O 58 m Dic 1995 a May 2002/ Nov 2006 a 2008CALAMA 22° 29' S 68° 54' O 2270 m Ene 1996 a Dic 1999/ Oct 2004 a 2008ANTOFAGASTA 23° 26' S 70° 26' O 135 m Enero de 1988 a 2008COPIAPO 27° 18' S 70° 25' O 291 m Ene 1988 a Oct 2003DESIERTO DE ATACAMA 27º 15' S 70º 46' O 204 m 07.Jul 2006 a 2008VALLENAR 28° 35' S 70° 46' O 469 m Ene 1988 a Oct 2003SANTIAGO (PUDAHUEL) 33° 23' S 70° 47' O 475 m Ene 1988 a Dic 2005SANTIAGO (QTA. NORMAL) 33º 26' S 70º 40' O 520 m 04.Ene.2006 a 2008HIDANGO 34° 06' S 71° 45' O 296 m Jun 1989 a Mar 2004CURICO 34° 58' S 71° 14' O 228 m Septiembre de 1995 a 2007CAUQUENES 35° 58' S 72° 20' O 142 m Ene 1990 a Ene 2001CONCEPCION 36° 46' S 73° 03' O 8 m Ene 1992 a 2008LOS ANGELES 37° 24' S 72° 26' O 109 m Ene 1996 a Dic 2001TEMUCO 38° 45' S 72° 38' O 114 m Ene 1996 a Dic 2001PUERTO MONTT 41° 25' S 73° 05' O 85 m Nov 1995 a 2008CHAITEN 42° 55' S 72° 43' O 7 m Ene 1996 a May 2001COYHAIQUE 45° 35' S 72° 07' O 310 m Mar 1989 a 2008PUNTA ARENAS 53° 00' S 70° 51' O 37 m Ene 1998 a 2008

STN vigentes

Instrumento: Piranómetro de Precisión EspectralLongitud de onda: 0.285 a 2.8 micrones

Frecuencia lectura: Cada 10 minutos, acumulados y durante las horas efectivas de solUnidad de medición: Whr/m2

ESTACIONUBICACIÓN

PERÍODO DE REGISTRO

Piranometro

Actinografo

Dirección Meteorológica

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

32

Estimaciones Satelitales

• Brazil – SR validado con datos de 80 estaciones terrestres en Brasil, considerando en algunos casos 1995 a 2006. Datos públicos disponibles a través del sitio web de INPE/CPTEC, en forma de series pentadas (promedios de 5 días).

• Modelo desarrollado para las condiciones particulares de clima en Brasil.• Mediciones terrestres son más precisas que las estimaciones satelitales, pero éstas últimas son más precisas en

interpolaciones.

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

33

Mapas de Promedio Anual – Radiación Total en Superficie Horizontal

Datos de Estaciones

Brazil – SR mapa

Comparación

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

34

Datos MensualesEnero Junio

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

35

Explorador Solar

• Mapas generados a partir de modelos atmosféricos y datos satelitales. • Período entre los años 2003 y 2011, • Resolución espacial de un kilómetro.

• Gran esfuerzo computacional y científico, llevado a cabo por el Departamento de Geofísica de la Universidad de Chile, el Ministerio de Energía y GIZ.

• Permite descargar series horarias para los años seleccionados

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

36

Atlas Solar de Chile

Imágenes del satélite GOES13 Histórico de 2,5 años de datos

(imágenes) Medias Anuales y Mensuales

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

37

Solar Global AtlasInternational Renewable Energy Agency

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

38

Conclusiones

• La energía solar parece ser una interesante alternativa para Chile. Su contribución a la matriz energética nacional es, en el mejor de los casos, despreciable.

• No existe una base de datos de alta calidad (baja incertidumbre) y de alta resolución temporal: Base horaria e histórico de datos.

• Aún así, la información existente indica la presencia de altos niveles de radiación en ambas bases de datos, sugiriendo amplio potencial para• CSP, PV, H2OC , refrigeración solar y otros procesos.

• Es evidente la necesidad de contar con una evaluación adecuada de recurso solar

• Pero,….si quiero iniciar un proyecto solar hoy en día ¿Qué hago?

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

39

Empresas especializadas

• IrSOLaV

• Geomodel J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

40

Empresas especializadas

• GisSolar

• FocusSolar

• Meteonorm

• Estos modelos pueden entregar informes de datos con incertidumbre conocida - Validación

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

41

Recurso Solar

• Resulta fundamental para determinar el desempeño técnico y económico de un sistema de energía solar, conocer en profundidad el recurso disponible

RADIACIÓN SOLAR

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

42

Clase 2 Energía Solar en Chile

J.M. C

arde

mil

CII-2

252

Sist

emas

Sol

ares

-Cl

ase

2

43