Nuevas Alternativas Tecnológicas Jornadas Nacionales de Alfalfa 2011
PELP y alternativas tecnológicas para la red eléctrica del ...
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28 de septiembre, 2021
PELP y alternativas tecnológicas para la red eléctrica del futuro
Alex Santander GuerraJefe Unidad de Planificación Energética y Nuevas TecnologíasMinisterio de Energía
Tecnologías habilitantes para la descarbonización de la matriz eléctrica
Crisis climática y la importancia del sector energético
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 3
14%INDUSTRIAMinería, industria papelera, otros.
26%TRANSPORTETerrestre, aviación, marítimo, otros.
30%SECTOR ELÉCTRICOCarbón/GNL y otros.
7%EDIFICACIÓN
Residencial, otros.
1%EMISIONES FUGITIVAS
EMISIONES CO2
EN CHILE
77%ENERGÍA
6 % R E S I D U O S6 % P R O C E S O S
I N D U S T R I A L E S1 0 % A G R I C U L T U R A
Todas las referencias hechas a CO2e, se refieren a emisiones de gases de efectoinvernadero (GEI) como: • Dióxido de carbono (CO2) • Metano (CH4)• Óxido nitroso (N2O)• Hidrofluorocarbonos (HFC)• Perfluorocarbonos (PFC) • Hexafluoruro de azufre (SF6) Medidas en unidades de CO2 equivalente
CO2e
Inventario Nacional de Emisiones GEI Chile 2020
Ministerio del Medio Ambiente
Potencial de energías renovables en Chile
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 4
+80 veces la
capacidad instalada actual
Fuente: Ministerio de Energía, agosto 2021Potencial Renovable
PELP 2023-2027
Tecnología Potencial (GW)Solar FV 2,086Eólica 81
Solar CSP 152Geotermia 4
Hidroeléctrica 10Bombeo Hidráulico 42
Total 2,375
Carbono neutralidad antes del 2050
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 5
0
40
80
120
2015 2025 2035 2045
MM tonCO2e Escenario de referencia
Escenario carbono neutral
Eficiencia energética (35%)
Energías Renovables (22%)
Electromovilidad (18%)
Hidrógeno Verde (24%)
Captura Bosques
Captura Bosques Adicional
Carbono neutralidad
130
65
Plan de retiro de centrales a carbón
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 6
T O C O P I L L A M E J I L L O N E S H U A S C O P U C H U N C A V Í C O R O N E LT A R A P A C Á
En camino hacia un futuro renovable y desarrollo sustentable
–65% de capacidad
a carbón al 2025
Informe Preliminar PELP 2023-2027
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 8
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 1de 192
Proyectando juntos el futuro energét ico de Chile
INFORME PRELIMINARVersión para observaciones del Registro de Part icipación Ciudadana
30 de agosto de 2021Informe Preliminar
PELP 2023-2027
pelp.minenergia.cl
Observaciones al Informe Preliminar PELP 2023-2027
Hasta el 5 de octubre
Desarrollo de la transmisión eléctrica
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 9
PLANIFICACIÓN
Plan de Expansión Anual de la Transmisión
Estudio de Franjas
Licitación de Obras de
Transmisión
¿Candidata a franja?
Sí
No Servicio de Evaluación de
Impacto Ambiental
Consejo de Ministros para la Sustentabilidad Trazado
definitivo
Propuesta de Expansión de la Transmisión
Pruebas de conexión y
cumplimiento normativo
Conexión del proyecto a la
red
Solicitudes de acceso abierto
Informe Anual de Variables
Ambientales y Territoriales
Planificación Energética de Largo Plazo
LICITACIÓN CONSTRUCCIÓN
El viaje de la planificación energética
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 10
Escenarios energéticos
Necesidades energéticas
Oferta energética
Infraestructura energética
Modernización de la red eléctrica
ESCENARIORECUPERACIÓN
☺
ESCENARIOCARBONO
NEUTRALIDAD
ESCENARIOTRANSICIÓN ACELERADA
3 ESCENARIOS
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 11
Grupo Factor Recuperación Carbono Neutralidad Transición Acelerada
ExternosCrecimiento económico Bajo Medio AltoPrecio de combustibles fósiles Bajo Medio AltoDisminución de costos de tecnologías ERNC Disminución lenta Disminución media Disminución rápida
Emisiones locales y globales
Compromisos climáticos de mitigación GEI NDC y CN 2050 incierta NDC y CN 2050 NDC y adelanto CN
Disminuircontaminaciónlocal sectorresidencial
Leña seca Alta en zona urbanaAlta en zona urbana
Disminuye uso a largo plazoDisminución substancial uso de leña,
la que queda es secaCalefacción distrital Base Medio AltoRecambio de calefactores Base Medio MedioAislación térmica Base Medio Alto + net zero buildings
Precio al carbono Bajo Medio Alto
Nuevas tecnologías
Electromovilidad Estrategia actual Niveles carbono neutralidad Mayores a Carbono neutralidadHidrógeno verde (H2V) Tendencia natural Niveles carbono neutralidad Estrategia de H2 verdeAlmacenamiento en SEN Medio Alto Alto+
Sistema energético+ descentralizado /roldel usuario
Generación distribuida Base Alta Alta+Gestión inteligente de la demanda
Gestión climatizaciónGestión horaria EM
Gestión climatizaciónGestión inteligente EMGestión climatización
Producción de H2VAntofagasta y MagallanesBajo producción on-grid
Exportación baja
Antofagasta y MagallanesMedia producción on-grid
Exportación media
Descentralización, con más puntos de producción en el país
(Antofagasta-Valparaíso-Biobío-Magallenes)
Alta producción on-gridExportación optimista
Tecnologías de Captura, Uso y Almacenamiento de Carbono (CCUS)
No Sí Sí
Eficiencia energética
Uso eficiente en CPR Ley EE Ley EE+ Ley EE + y Net zero buildings
Uso eficiente en Transporte, Industria y Minería Ley EE Ley EE+Ley EE++ Alta penetración de
renovables en usos térmicos/motrices
Operación del SEN
Uso del gas y diésel Sin restricciones Sólo centrales existentes Operación sin emisiones CO2Cierre de carboneras Actual (2040) Acelerado (2035) +Acelerado (2030)
Integración internacional Importación/exportación de energía Actual Exportación H2
Exportación H2+ y combustibles sintéticos
Factores en los escenarios energéticos
Retiro de carbón e impuesto a las emisiones CO2
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 12
0
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
Cap
acid
ad (M
W)
Actual (2040) Acelerado (2035)
Acelerado+ (2030)
0
20
40
60
80
USD
/ton
CO
2
Bajo Medio Alto
Trayectoria de retiro de centrales a carbón Trayectoria del impuesto a emisiones CO2
Electrificación del consumo energético y calidad de servicio
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 13
2020 2030 2040 2050
Esc Recuperación Lenta Esc Rumbo a la CN
Esc Transición Acelerada
Nivel de electrificación de la matriz de consumo final de energía
47%
58%
73%
24%
La electrificación de usos energéticos,
en transporte, climatización, industria y
minería, requiere redes eléctricas no
sólo confiables sino que resilientes, y
un fortalecimiento de la calidad del
servicio eléctrico.
Comportamiento de la generación eléctrica en los últimos años
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 15
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
50%
0
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
8,000
TWh
Carbón Gas Natural Diésel Biomasa Geotérmica Hidro Embalse
Hidro Pasada Eólica Solar FV %Carbón %ERV
2018 2019 2020 2021
38% carbón12% ERV
37% carbón15% ERV
35% carbón17% ERV
37% carbón19% ERV
Capacidad instalada actual de generación
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 16
0 1 2 3 4 5 6 7
Magallanes
Aysén
Los Lagos
Los Ríos
La Araucanía
Biobío
Ñuble
Maule
O'Higgins
Metropolitana
Valparaíso
Coquimbo
Atacama
Antofagasta
Tarapacá
Arica y Parinacota
GW
Carbón
Diésel
Gas Natural
Biomasa
Hidro Embalse
Hidro Pasada
Minihidro Pasada
Geotérmica
Eólico
Solar FV
19%
15%
15%
2%
13%
11%
2%
9%
14%
27 GW
Capacidad instalada actual de generación
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 17
19%
15%
15%
2%
13%
11%
2%
9%
14%
27 GW
0 1 2 3 4 5 6 7
Magallanes
Aysén
Los Lagos
Los Ríos
La Araucanía
Biobío
Ñuble
Maule
O'Higgins
Metropolitana
Valparaíso
Coquimbo
Atacama
Antofagasta
Tarapacá
Arica y Parinacota
GW
Rotatorio Térmico
Rotatorio Renovable
ERV
Conceptos relevantes en la operación del sistema eléctrico
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 18
Gestión de la demanda
Control de frecuenciae inercia
Control de tensión
Fortaleza de la red
Digitalización y
operación moderna
de la red eléctrica
0
50
100
150
200
250
300
TWh
Base Climatización
EM-Autos EM-Buses
EM-Taxis Producción H2V
0
50
100
150
200
250
300
TWh
Base Climatización
EM-Autos EM-Buses
EM-Taxis Producción H2V
0
50
100
150
200
250
300
TWh
Base Climatización
EM-Autos EM-Buses
EM-Taxis Producción H2V
Evolución de la demanda eléctrica
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 20
Recuperación Carbono Neutralidad Transición Acelerada
Nota: contempla ajuste de demanda por requerimientos de exportación de H2V y grado de conexión on/off-grid variable entre 26% y 43%.
3,0x al 205042% nuevos consumos
3,7x al 205051% nuevos consumos
2,3x al 205025% nuevos consumos
Evolución de la capacidad instalada
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 21
Recuperación Carbono Neutralidad Transición Acelerada
0
20
40
60
80
100
120
140
GW
Carbón Diesel Gas Natural Biomasa Hidro Embalse Hidro Pasada Minihidro Pasada Geotérmica Eólico Solar FV Solar CSP Almacenamiento
0
20
40
60
80
100
120
140
GW
0
20
40
60
80
100
120
140
GW
78 GW al 205092% Renovables
69% ERV
103 GW al 205094% Renovables
70% ERV
120 GW al 205095% Renovables
76% ERV
Evolución de la generación eléctrica
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 22
Recuperación Carbono Neutralidad Transición Acelerada
0
50
100
150
200
250
300
TWh
Carbón Diesel Gas Natural Biomasa Hidro Embalse Hidro Pasada Minihidro Pasada Geotérmica Eólico Solar FV Solar CSP Almacenamiento
0
50
100
150
200
250
300
TWh
0
50
100
150
200
250
300
TWh
Nota: Considera uso de combustibles sintéticos
181 TWh al 205094% Renovables
62% ERV
235 TWh al 205098% Renovables
70% ERV
288 TWh al 2050100% sin emisiones*
72% ERV
-2
0
2
4
6
8
10
12
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
1 4 7 10
2020
GW
Producción H2V
Electromovilidad
Climatización
Base
G. Distribuida
0
2
4
6
8
10
12
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
1 4 7 10
2020
GW
AlmacenamientoSolar CSPSolar FVEólicoGeotérmicaMinihidro PasadaHidro PasadaHidro EmbalseBiomasaGas NaturalDieselCarbón
Situación actual 2020-2021
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 23
Enero Abril Julio Octubre
02468
1012141618
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
1 4 7 10
2030
GW
AlmacenamientoSolar CSPSolar FVEólicoGeotérmicaMinihidro PasadaHidro PasadaHidro EmbalseBiomasaGas NaturalDieselCarbón
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
1 4 7 10
2030
GW
Producción H2V
Electromovilidad
Climatización
Base
G. Distribuida
Hacia el año 2030 – Escenario Carbono Neutralidad
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 24
Enero Abril Julio Octubre
0
5
10
15
20
25
30
35
40
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
1 4 7 10
2050
GW
AlmacenamientoSolar CSPSolar FVEólicoGeotérmicaMinihidro PasadaHidro PasadaHidro EmbalseBiomasaGas NaturalDieselCarbón
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
1 4 7 10
2050
GW
Producción H2V
Electromovilidad
Climatización
Base
G. Distribuida
Hacia el año 2050 – Escenario Carbono Neutralidad
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 25
Enero Abril Julio Octubre
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 26
Modernización hacia una red eléctrica dominada por la
electrónica de potencia
Proyección de los cumplimientos de inercia
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 27
Niveles de inercia en el sistema sin considerar restricciones
21
11
0
10
20
30
40
50
60
70
GVAs
0
10
20
30
40
50
0 10 20 30 40 50
Dem
anda
(GW
)
Generación con inversores (GW)
Transición Acelerada - 50% requerimiento
2025 2030 2040 2050
Generación 100% con inversores
Sistema dominado por generación rotatoria
Sistema dominadopor inversores
Alternativas tecnológicas para la red del futuro
0
500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1,000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25C
apac
idad
acu
mul
ada
(MW
)
Cap
acid
ad p
or a
ño d
e vi
da ú
til (
MW
)
Años de vida útil
Parque generador a gas natural • Baterías con inversores.
• Centrales solares fotovoltaicas con inversores.
• Centrales eólicas con inversores.
• Reconversión termoeléctrica (Carnot, condensadores sincrónicos, blending).
• Concentración solar de potencia.
• Otros tipos de almacenamiento.
• Centrales a gas como combustible de transición.
• Volantes de inercia, condensadores sincrónicos.
• Baterías de corta duración para apoyar infraestructura de transmisión (GridBooster).
• Otras tecnologías.
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 28
Reconversión de centrales termoeléctricas
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 29
Condensadoressincrónicos
Generación con hidrógeno verde /
combustibles sintéticos
Centrales a carbóny gas natural
Pavimentando el camino a la red eléctrica del futuro
PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 30
Hoy 2050Transición EnergéticaModernización de la red eléctrica
Indicadores CienciaANID
Science IndicatorsJournal
Investigación en Chile
✓ Ingeniería eléctrica y electrónica área de investigación con mayor fortaleza en Chile (80% superior al promedio mundial).
✓ Área de ingeniería eléctrica y electrónica tienen la mayor participación de investigadores en el 2% mundial
• Control de frecuencia.Inercia + CPF + CSFRecursos en grandes centrales
• Predominancia de fenómenos electromecánicos asociados a máquinas rotatorias.
• Operación clásica y asignación manual de recursos de seguridad.
• Alto nivel de cortocircuito y redes “fuertes”.
• Control de frecuencia.CRF y control centralizadoRecursos distribuidos
• Predominancia de fenómenos electromagnéticos y conmutación de dispositivos de electrónica de potencia.
• Requerimientos de digitalización (bigdata, operación automatizada).
• Menor nivel de cortocircuito y redes “débiles”.
NUEVO PROCESO QUINQUENAL 2023-2027
Planificación Energéticade Largo Plazo
Sitio web: http://pelp.minenergia.clContacto: [email protected]
Septiembre 2021