Energía Eólica: La Generación Eólica

Capítulo 4
ENERGÍA
EÓLICA
LA GENERACIÓN
EÓLICA
Por Hugh Rudnick Van De Wyngard,
Profesor Titular Pontificia Universidad Católica de
Chile.
Coigüe: Habita desde la Región de O´Higgins a la Región de
Aisen. Uno de los árboles más altos del sur de Chile y hogar
del los changles, hongo que junto a los digueñes que viven
en el roble conforman parte de la alimentación mapuche.
Foto Gentileza Ing. Gustavo Lagos
Foto Gentileza Ing. Gustavo Lagos
El parque eólico Canela se encuentra ubicado en la zona costera de la Región de Coquimbo, y es una
experiencia pionera en el aprovechamiento de la energía del viento en nuestro país, que inyecta unos
18 MW al SIC desde Diciembre del año 2007.
La construcción de los primeros parques eólicos
en el país, respondiendo a las exigencias de Energías Renovables No Convencionales (ERNC),
ha motivado a muchos a pensar en emprender
desarrollos propios, particularmente aquellos
propietarios de tierras donde hay una fuerte presencia de viento. Pero cuidado, la sola impresión
cualitativa sobre la intensidad del viento no es
suficiente para decidir la inversión en sistemas
de generación eólica. El propietario del terreno
debe estudiar acabadamente el comportamiento
del viento (intensidad y estacionalidad); y para
ello deberá instalar una torre de medición durante un periodo mínimo de un año. Además deberá
considerar otros factores como cercanía al punto
de conexión eléctrico, centros de consumo y calidad las vías de acceso disponibles.
En este capítulo se exponen los aspectos básicos
relacionados con la realización de proyectos de
centrales eólicas. Es importante tener presente
que la evaluación de un proyecto eólico involucra
el desarrollo de diversos estudios; especial mención merecen los relacionados con la caracterización del viento.
En primer lugar se presentan los conceptos básicos relacionados con centrales de generación
eólicas, luego se exponen algunos aspectos técnicos. Además, se presentan las principales consideraciones relacionadas con la construcción y se
revisan las principales variables a considerar en
un análisis económico.
4.1 Aspectos básicos de la generación eólica
La energía eólica se origina del movimiento de
las masas de aire, es decir, el viento. Al igual que
la mayoría de las fuentes de energía renovables,
proviene del sol, ya que son las diferencias de
temperatura entre las distintas zonas geográficas de la tierra las que producen la circulación
de aire.
Desde el punto de vista de la energía eólica, la
característica más importante del viento es su variabilidad, tanto desde el punto de vista geográfico como temporal. A gran escala, la variabilidad
espacial describe el hecho de que en el mundo
existen diferentes zonas climáticas, algunas con
mayor disponibilidad de recursos que otras, determinadas fundamentalmente por su latitud.
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Dentro de una región específica, existen variaciones en menor escala, dictadas fundamentalmente por las condiciones geográficas (cercanía
al mar, extensión del terreno, presencia de montañas, etc.). El tipo de vegetación también es un
factor determinante. Las características topográficas, sin duda, afectan la cantidad de viento en
una escala más local.
Para una zona determinada, la variación temporal
de largo plazo significa que la intensidad de viento
puede variar en una escala de años o décadas. En
la actualidad, este tipo de variaciones no es bien
entendido; por lo que es difícil predecir con gran
precisión el desempeño económico a largo plazo
de parques eólicos. Estudios realizados en Dinamarca revelan que este tipo de variación está en
torno al 9 o 10% (1).
En escalas de tiempo menores que un año, las
variaciones estacionales son mucho más predecibles; y dependiendo de la localidad, es posible
encontrar variaciones considerables, incluso, a lo
largo del día. Estas últimas son extremadamente
importantes desde el punto de vista de la integración de los sistemas eléctricos.
En las Figura 1 y Figura 2 se muestra un ejemplo
de la variabilidad estacional y diaria del viento
para una localidad de la IV región con los datos
adquiridos a una altura de 10 metros.
Figura 1: Variabilidad estacional del viento
Figura 2: Variabilidad diaria del viento
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Lo indicado anteriormente implica que será de
vital importancia la caracterización detallada del
recurso eólico, para lo cual existen una serie de
instrumentos prácticos y teóricos. Generalmente se debe realizar un estudio de explotación del
recurso eólico, el que involucra la instalación de
una o más torres de medición, dependiendo del
tamaño del proyecto. Cada torre debe tener una
altura mínima de 40 metros, con sensores ubicados en diferentes niveles; tres idealmente. Los
sensores utilizados corresponden a anemómetros, veletas y sensores de temperatura. Además,
se deben considerar sistemas de adquisición y
almacenamiento de datos, sistemas de alimentación y respaldo, enlaces de radio o celular, etc.
La velocidad y dirección del viento debe ser me
dida en base a promedios horarios de modo de
poder estimar los ciclos productivos de la planta. La duración del estudio corresponde generalmente a un año e idealmente un año y medio.
Este parámetro se ve muy influenciado por el tamaño del parque a instalar. El resultado del estudio es esencialmente una serie de datos de los
cuales es posible determinar la distribución de
probabilidad de la intensidad de viento, es decir, la probabilidad de obtener una intensidad
de viento determinada durante el año. Generalmente, se obtiene que la intensidad de viento se
distribuye de modo similar a una distribución de
probabilidad de Weibull (ver Figura 3).
Figura 3: Función de distribución de Weibull con media y factor de forma 8 y 2
respectivamente
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Para mostrar la información sobre las distribuciones de velocidades del viento y la frecuencia
de variación de las direcciones de este, puede utilizarse una rosa de vientos.
En la Figura 4 se presenta el esquema típico de
una rosa de vientos utilizado para estos propósitos.
Figura 4: Rosa de Vientos
Durante la última década la capacidad instalada
de sistemas eólicos a nivel mundial ha aumentado considerablemente. A fines del 2008, las
instalaciones habían alcanzado los 121 GW, con
turbinas instaladas en más de 60 países y donde
Europa concentra el 54% de las instalaciones (2).
La Figura 5 ilustra la evolución de los sistemas
de generación eólica durante la última década.
La generación eólica a fines del año 2008 había
alcanzado una penetración de mercado equivalente al 1,3%. Dinamarca es un caso especial, ya
que actualmente estos sistemas cubren cerca del
20% de la demanda.
Figura 5: Capacidad instalada en energía eólica mundial y europea
Fuente: EWEA
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Foto Gentileza Ing. Javier García
En los paisajes de Zapallar se puede apreciar como la camanchaca aporta humedad para crear condiciones favorables para una abundante fauna criolla.
La tecnología se ha desarrollado rápidamente
y actualmente es posible encontrar turbinas de
menor costo, más potentes y eficientes. La altura
de las torres ha aumentado considerablemente,
al igual que el largo de las aspas; logrando una
mayor utilización viento y así producir más energía. LaFigura 6 muestra la evolución de los generadores eólicos en los últimos 20 años; se puede
ver que actualmente existen unidades de 5 MW
con torres de altura superior a 120 metros.
Figura 6: Evolución en tamaño de los generadores eólicos comerciales
Fuente: EWEA
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Desde el punto de vista operacional, la mayoría
de las turbinas comienzan a generar electricidad
con vientos de intensidades entre 3 y 4 m/s, la
capacidad nominal se alcanza a 15 m/s y son detenidos, por seguridad, cuando el viento alcanza
25 m/s.
El esquema de funcionamiento de una planta eólica es el siguiente: el viento pasa sobre las aspas
ejerciendo una fuerza sobre ellas. Esto produce
un movimiento de rotación el cual es amplificado mediante una caja de cambios o engranaje
multiplicador que aumenta la velocidad de rotación del eje del generador. El generador utiliza campos magnéticos para convertir la energía
cinética (energía mecánica) en energía eléctrica.
La energía producida pasa a través de un transformador eléctrico, que eleva la tensión desde
nivel de generación (cercana a 700 V) a la tensión
de transmisión o de distribución (en este último
caso es típicamente de 23.000 Volts). La red de
transmisión o de distribución transmite la energía generada a los consumidores.
Desde el punto de vista operacional, la turbina
eólica puede afectar la calidad de servicio en la
red eléctrica. Muchas veces el término calidad
de servicio no es bien definido, pero se refiere
básicamente a la cantidad de reactivos, nivel de
voltaje, flickers, armónicos y regulación de frecuencia. La preocupación se ha concentrado en
el potencial impacto que producen los generadores eólicos en la calidad de servicio de los sistemas eléctricos; no encontrando, en la práctica,
que las perturbaciones introducidas sean significativas, incluso en sistemas eléctricos en donde la
energía eólica tiene una alta presencia.
4.2 Aspectos Técnicos
Una vez caracterizado el viento, se debe obtener la energía y la potencia que el sistema será
capaz de generar en las condiciones dadas. En
esta etapa es necesaria la utilización de otros datos como: curva de generación de la máquina,
temperatura y densidad media del aire en el lugar
de emplazamiento, entre otros. La energía anual
generada, para un viento caracterizado por una
velocidad promedio y un factor de forma, dependerá de dos variables; la potencia generada
por la turbina (3) cuando ésta es expuesta a una
velocidad de viento dada y la probabilidad de
que, durante el año, se obtenga dicha velocidad
de viento. Luego, la energía anual generada será
igual a la suma de las energías generadas esperadas, para todo el rango de velocidades de operación de la máquina. Para su determinación es
necesario contar con la función de probabilidad
ajustada que caracteriza al viento y la curva de
generación de la máquina.
Para determinar la energía real generada por la
turbina en el lugar de emplazamiento se debe
realizar un ajuste por la temperatura promedio
ambiental, altura geográfica del emplazamiento
(densidad de aire) y pérdidas misceláneas. Para
ello se definen tres factores: coeficiente de ajuste
por altura (Ch), coeficiente de temperatura (Ct)
y coeficiente de ajuste por pérdidas misceláneas
(Cp). La siguiente expresión muestra como se
determina la energía final generada al aplicar estos coeficientes.
E g = Ev~ ⋅ ch ⋅ ct ⋅ c p
En donde el coeficiente de ajuste por altura queda determinado por la razón entre la presión atmosférica promedio en el lugar de emplazamiento y la presión atmosférica promedio estándar
(101,3 kPA).
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Del mismo modo, el coeficiente de corrección
por temperatura corresponde a la razón entre
la temperatura promedio estándar (20º C) y la
temperatura promedio en el lugar de proyección.
Finalmente el coeficiente de pérdidas misceláneas está formado por un coeficiente de pérdidas
eléctricas, mantención, disposición espacial (en
caso de haber más de un generador), etc.
La Figura 7 ilustra la generación anual esperada
ante distintas condiciones de viento para un generador de 850 kW.
Figura 7: Generación anual esperada para un generador de 850 kW
En la Figura 8 se muestra el factor de capacidad
que alcanzaría la unidad en función del viento al
que está expuesta (velocidad del viento a altura
del rotor).
Se concluye que la instalación se hace técnicamente atractiva para velocidades medias anuales
superiores a 7 m/s, en donde la unidad alcanza
factores de utilización superiores a 30%
Figura 8: Factor de capacidad de un generador de 850 kW en función del viento
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4.3 Aspectos Medioambientales
Las centrales eólicas poseen grandes ventajas
desde la perspectiva medio ambiental que tienen que ser consideradas durante el proceso de
evaluación. El beneficio principal es el desplazamiento de generación con centrales que utilizan
combustibles fósiles, pues la generación eólica
está libre de emisiones de gases. Si se considera
el desplazamiento de generación por una central
a carbón, la generación eólica estaría mitigando,
por cada MWh producido, la emisión de 0,9 toneladas de CO y 0,045 toneladas de SO .
Por otra parte, la instalación de sistemas de generación eólica podrían producir una serie de impactos
medioambientales los que, sin duda, son considerablemente menores a los producidos por de otros
sistemas de generación, pero no por ello menos
importantes. El impacto generado estará determinado principalmente por el número de unidades
instaladas y el tamaño de cada una de ellas. Los
impactos ambientales más comunes a los sistemas
eólicos pueden resumirse en: extensa ocupación
de terrenos, impacto sobre la flora, impacto sobre
la fauna, impacto visual, y efecto sombra.
4.4 Planificación de un proyecto
La instalación de un sistema de generación eólica
involucra la realización de una gran cantidad de
actividades: estudios de prefactibilidad y factibilidad; obtención de permisos legales y ambientales; y desarrollo del proyecto, que entre sus fases principales considera la selección de equipos
mayores, ingeniería básica, ingeniería de detalles,
licitación de contratos, construcción y puesta en
servicio. A continuación se describe dos actividades centrales al desarrollo de un proyecto eólico,
elección del lugar y puesta en servicio.
4.4.1 Elección del lugar de emplazamiento y potencia a instalar
Una actividad inicial central del proyecto es la
selección de las áreas geográficas de interés para
la implantación de la central. Esta selección debe
considerar el análisis de los siguientes aspectos:
intensidad y estacionalidad del viento, orografía y topografía de las localidades, sismicidad y
calidad de los suelos de fundación, disponibilidad de terrenos, plan regulador, restricciones
municipales, factibilidad de cambio de uso de
suelos, accesos, entorno local, conflicto con terceros (agricultores, comunidades, turismo, etc.),
ubicación y distancia al sistema de distribución,
subtransmisión o transmisión troncal, facilidades para la construcción (energía de faenas, agua
potable e industrial), e impacto medio ambiental.
Además, se debe generar información estadística de base para las áreas anteriores. Con este fin
se deben instalar torres de medición para evaluar
la real factibilidad. Los procesos de medición se
deben realizar por un periodo mínimo de un año,
dependiendo del tamaño de la central a proyectar.
Para determinar la potencia a instalar, se deben
evaluar las condiciones de producción de electricidad de la generadora, a través de un estudio de
análisis de la energía generable por la central según
las características del viento en la zona y la revisión de criterios de asignación de potencia firme
para estimar el impacto que la central pueda tener
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en su inserción en el sistema eléctrico y en la demanda propia de la zona de concesión de la distribuidora.
La elección de la tecnología a utilizar en el proyecto dependerá básicamente de las condiciones atmosféricas (intensidad y estacionalidad del viento)
y topográficas del terreno. Por otra parte, es relevante tener presente que los costos incrementales
de las instalaciones de transmisión son decrecientes al aumentar la energía, es decir, el pago por las
instalaciones en pesos por kilowatt hora ($/kWh),
en función de la energía que fluye por la línea, se
reduce drásticamente al aumentar la energía generable de la central.
Los procedimientos, metodologías y requisitos
técnicos para la conexión y operación de los medios de generación menores a 9 MW, conectados
a las redes de distribución, están establecidos en la
Norma Técnica de Conexión y Operación.
En esta fase se deben considerar también los siguientes puntos: estimación de costos de inversión; tamaño de planta y holguras del diseño;
costo de operación y mantenimiento; costo de los
recursos humanos de administración, operación y
mantención; impacto ambiental; potenciales certificados de carbono por tratarse de proyectos de
Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL).
Foto Gentileza Enel Chile
La evolución de la tecnología para el aprovechamiento de la energía eólica ha llevado a la aparición de
turbinas altamente eficientes, capaces de producir energía eléctrica incluso con velocidades modestas.
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4.4.2Puesta en servicio y operación
Otra etapa central al desarrollo del proyecto es
la de puesta en servicio, en la cual se deben realizar pruebas de puesta en marcha de los equipos:
pruebas de carga de los generadores; pruebas
de rechazo de carga; coordinación y verificación de protecciones; verificación de aislaciones;
medición de resistencia de bobinas, resistencia
a tierra; medición de parámetros de calidad de
servicio: potencia máxima generada, potencia
reactiva, flickers, medición de armónicos; medición del factor de capacidad de la planta; etc.
Los generadores cuya capacidad de generación
no excedan los 9 MW y que estén conectados a
las redes de distribución operarán con autodespacho. Los generadores que estén conectados al
sistema eléctrico a través de instalaciones pertenecientes a un sistema troncal, de subtransmisión o adicional; y cuyos excedentes de potencia
suministrables al sistema sean menores o iguales
a 9 MW, podrán optar operar con autodespacho.
Lo anterior implica que el propietario u operador
del sistema de generación será el responsable de
determinar la potencia y energía a inyectar a la
red de distribución en la cual está conectado.
Sin perjuicio de lo anterior, el propietario u operador del generador deberá coordinar dicha operación tanto con la empresa distribuidora como
con el CDEC respectivo, de acuerdo a las disposiciones señaladas en el Reglamento para medios
de generación no convencionales y pequeños
medios de generación establecidos en la ley general servicios eléctricos.
Por otra parte, los propietarios u operadores de
medios de generación, independiente de su tamaño, tendrán derecho a participar de las transferencias de energía y potencia entre las empresas
eléctricas que se encuentren sujetas a la coordinación del CDEC. Para tal efecto, deberán solicitar a la Dirección de Operación del CDEC que
corresponda, la inclusión en el respectivo balance de inyecciones y retiros. Para la determinación
del balance de inyecciones y retiros señalado, el
propietario u operador del medio de generación
está obligado a informar al CDEC su inyección
horaria en el punto de conexión.
4.5 Análisis Económico
La elaboración de un análisis de factibilidad económica es fundamental para dilucidar la rentabilidad del proyecto y de esa forma atraer el interés
de los inversionistas. En esta línea, el promotor
del proyecto debe dar respuesta a las siguientes
preguntas: ¿Cuáles son los costos del proyecto?
¿Cuáles son los ingresos esperados? ¿Es la tasa
interna de retorno adecuada para el nivel de inversión? ¿Cuáles son las fuentes de financiamiento?
A continuación se expone brevemente los principales aspectos a considerar durante la evaluación.
Costos:
Ilustrar el nivel de costos en que incurre la construcción de una central eólica es una tarea compleja si no se conocen las características del emplazamiento. La estructura de costos depende de
los equipos de generación utilizados (tecnología
y tamaño); los costos de transporte de las turbinas, góndolas, aspas y torres; obras civiles; los
instrumentos asociados y las características de la
conexión eléctrica. Los costos de los equipos de
generación pueden ser considerados de forma
proporcional a la potencia, mientras que los costos de las obras civiles dependen de las características propias del terreno.
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Respecto a la conexión a la red eléctrica, sus
costos están relacionados con el tipo de red y la
distancia al punto de conexión. También deben
ser considerados los costos de desarrollo que involucran los estudios de ingeniería, impacto ambiental y asesorías legales.
Para pequeños generadores, menores a 9 MW,
conectados a la red de distribución; los costos
de conexión serán cargo del propietario y se determinarán mediante un balance entre los costos
adicionales en las zonas adyacentes al generador
y los ahorros, en que podría incurrir la empresa
distribuidora, por la operación de éste.
La inversión en proyectos de generación eólica
está predominantemente establecida por los costos de la turbina (aspas, generador, góndola, torre y transporte). Los costos relacionados con la
turbina representan cerca del 76% del proyecto,
pudiendo existir variaciones significativas (rango
desde 68 a 84%). Otros costos importantes están
relacionados con la conexión a la red eléctrica y la
construcción de las fundaciones de las máquinas.
Respecto al costo por kW instalado, es posible encontrar variaciones significativas entre un país y
otro.
Además de los costos de inversión, se deben estimar los costos de operación y mantenimiento.
Para ello, es necesario determinar los requerimientos de personal, los costos por seguros, los
contratos de mantención, costos de mantenciones
mayores, pago de créditos bancarios, costos misceláneos y los cargos por peajes de transmisión,
según corresponda. Se deben considerar los costos asociados al pago de peajes de los sistemas de
subtransmisión y adicional.
Finalmente, respecto a los costos de conexión al
sistema de distribución, se debería intentar negociar con la empresa distribuidora local, ya que la
instalación de un generador dentro de las redes
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de distribución produce un ahorro de pérdidas
de distribución, una mejor regulación de voltaje y
una mayor seguridad de suministro a sus clientes.
Además se podría negociar un premio por estar
presente en horas de punta a la hora de demanda
máxima del sistema eléctrico donde se inserta la
empresa distribuidora, si ello implica una menor
contratación de potencia a sus respectivos suministradores de parte de esta última.
Ingresos:
Para estimar la cantidad de energía generada y los
pagos por potencia de suficiencia, es necesario
contar con datos estadísticos que caractericen la
distribución de velocidades del viento y su estacionalidad durante el año. De esta forma, caracterizando el recurso eólico, es posible calcular la
cantidad de energía esperada a vender y la potencia que se le reconocerá a la planta. Los ingresos
estarán determinados por las ventas de energía y
potencia que el generador realice. El inversionista
en generación mediante ERNC debe considerar
y estudiar profundamente el mercado al que pretende vender su energía, y sobre todo, entender la
forma en que la elección de uno u otro segmento
puede influenciar sus ingresos.
El generador podrá tener acceso a las licitaciones que realizarán las empresas concesionarias de
distribución, las cuales por ley estarán obligadas
a licitar contratos de largo plazo para asegurar el
suministro de sus clientes regulados. En este escenario, las ventas de energía se realizarán a precio
de licitación y los excedentes de potencia a precio nudo de potencia. Otra alternativa es vender
la energía en el mercado spot a precio de nudo o
al costo marginal del sistema (en caso de escoger
una de ellas, se deberá mantener la elección durante un periodo mínimo de 4 años); respecto a los
excedentes de potencia, éstos serán valorizados al
precio nudo de potencia. Finalmente, se pueden
establecer contratos de venta con los clientes libres a un precio pactado.
Foto Gentileza Ing. Gustavo Lagos
En la costa de la Región de Coquimbo, el parque eólico Canela aprovecha la energía de los abundantes
vientos costeros de la zona.
La estimación del nivel de precios a que estará
expuesto el generador es una tarea compleja, más
aún con los niveles de incertidumbre imperantes
hoy en Chile. Variables como los precios de combustibles (carbón, diesel, GNL), la hidrología, la
tasa de crecimiento de la demanda, etc. deben ser
consideradas en un análisis que requiere de una
consultoría especializada.
Además, para aumentar la rentabilidad del proyecto el generador de ERNC puede optar a la
venta de bonos de carbono. El aporte que recibe
un proyecto gracias a los MDL, esta dado por
la cantidad de dióxido de carbono equivalente
(CO eq) que es capaz de desplazar, el CO eq representa el símil en CO de cualquier otro gas
de efecto invernadero, la unidad de valorización
es es en US$/CER, en que CER es la unidad de
certificación y equivale a una tonelada métrica de
CO o de su equivalente en el caso de otros gases),
actualmente su valor transado oscila entre los 10
y 15 US$/CER (4). Se debe tener presente que el
valor de la transacción puede ser negociado antes
de la certificación de la reducción, donde se asegura la venta, o después de la certificación de la
reducción de emisiones, donde el proyecto corre
con los riesgos y costos de toda la tramitación,
pero puede obtener un mejor precio.
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Por lo tanto, a la hora de emprender un proyecto
de energías renovables y no contaminantes se deben considerar los posibles flujos positivos producto de un MDL, tomando en cuenta además,
que existen costos asociados a la tramitación y
consecución de un proyecto de este tipo., ya que
las reducciones transadas deben ser adicionales,
es decir, deben ser extras con respecto a las inversiones que ocurren diariamente en los países
en vías de desarrollo, y es el proceso de demostrar esta adicionalidad el que puede durar aproximadamente un año; con un costo en tre 70.000
y 110.000 dólares (Ref.: International Bank for
Reconstruction and Development).
Suponiendo que el proceso de demostración de
adicionalidad es llevado a cabo sin inconvenientes, se tiene además que calcular y certificar la
cantidad de CO que es desplazado con el nuevo proyecto, para realizar el cálculo requerido la
Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (5), a través de su Panel Metodológico, tiene aprobadas una serie de
metodologías, siendo la más utilizada la “Metodología Consolidada para fuentes de energía renovables
conectadas a redes de energía eléctrica”, que posee
diversos mecanismos, poco sencillos, para el cálculo.
Es importante señalar que los flujos obtenidos
gracias al MDL, permiten en algunos casos convertir un proyecto que no es rentable en uno que
si lo es; de modo que su evaluación resulta ser sumamente importante.
Para analizar la rentabilidad del proyecto se pueden utilizar indicadores financieros como el Valor Actual Neto (VAN), Tasa Interna de Retorno
(TIR), periodo de retorno de inversión (ROI),
razón beneficio costo, etc. El inversionista además debe considerar en el análisis económico los
posibles beneficios producto de postulaciones a
mecanismos de financiamiento de proyectos que
consideran ERNC. Junto a ello, se debe también
considerar la posibilidad de conseguir créditos de
financiamiento.
4.6 Desarrollo de la energía eólica en Chile
A partir de los cambios regulatorios introducidos para estimular las energías renovables no
convencionales en el país (el 1 de abril de 2008
se promulgó la Ley N° 20.257 que fomenta las
ERNC) se pusieron en marcha varios proyectos
en el país.
En particular, se comenzaron a desarrollar diversos proyectos eólicos, concentrados principalmente en la zona centro-norte.
En la Figura 9 se muestra el estado actual de
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las inversiones y proyectos en energía eólica del
país.
Se observa que en la actualidad hay 174 MW de
capacidad instalada en operación, sin embargo,
los proyectos que ya poseen permisos de la autoridad ambiental superan 1 GW, a lo cual se agregan 674 MW en evaluación. La Figura 10 muestra
la ubicación de las centrales en operación, junto
con las centrales con permiso ambiental aprobado en la zona centro-norte del país.
Figura 9: Inversiones y proyectos en generación eólica en Chile (Diciembre 2009).
Ref.: Reportes Systep Ingeniería, 2009
Fuente: Sistema evaluación impacto amobiental (SEIA)
Figura 10: Ubicación geográfica de inversiones en generación eólica
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A partir de los datos disponibles de Canela I,
cuya operación comenzó en diciembre de 2007,
es posible obtener la curva de generación de la
central y un factor de planta promedio para el
año 2009, según se muestra en la Figura 11. El
factor de planta obtenido es de 0,236.
Figura 11: Curva de generación diaria Canela I
Fuente: Balance Nacional de Energía 2006, CNE
4.6 Desafíos para la inversión en energía eólica en Chile
Si bien ha existido un importante interés en invertir en generación eólica por parte del sector
privado, a la fecha permanecen importantes desafíos no resueltos en Chile que mantienen trabada la inversión y la concreción de este tipo de
generación (no es evidente que los proyectos
aprobados ambientalmente finalmente se concreten). A continuación se indican los principales desafíos que se deben resolver para permitir
un mayor grado de competitividad de estas tecnologías en el mercado eléctrico chileno.
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- Financiamiento y contratos
Las características propias del recurso eólico,
esto es una variabilidad tanto estacional como
horaria de su generación, tiene como consecuencia una dificultad para establecer una venta de
energía que permita la obtención de un financiamiento basado en los flujos de caja del proyecto.
Por una parte, el bajo factor de planta de esta
tecnología sumado a su variabilidad en la generación solo permiten la suscripción de contratos de
suministro de energía por una proporción baja
de su generación de energía total, pues de otra
forma se ven expuestos a riesgos excesivos en el
mercado spot, lo que hace insuficiente los flujos
para asegurar el financiamiento. Por otra parte,
la venta de energía directa al mercado spot no
permite una estabilidad de flujos que asegure el
servicio de la deuda.
Luego, los proyectos eólicos pueden no concretarse no por un problema de innovación tecnológica o de competitividad de costos, sino que
los instrumentos financieros y las herramientas
disponibles son insuficientes para permitir el financiamiento de proyectos, lo que se constituye
hoy por hoy en la principal traba para la inversión. Las inversiones que se han materializado a
la fecha, y las próximas a concretarse, han sido
desarrolladas por grandes empresas generadoras empleando financiamiento corporativo, con
garantías de su matriz, y aprovechando oportunidad particulares que ha entregado el mercado.
También grandes clientes han desarrollado generación eólica como parte de sus programas de
sustentabilidad con el fin de autoabastecer una
parte de su consumo.
En general es posible caracterizar el mercado de
contratos chileno como cerrado y de difícil acceso para energías renovables. En particular, los
contratos de suministro fruto de las licitaciones
para suministros regulados, son de largo plazo y
por volúmenes importantes de energía, los cuales
tienen una tasa de renovación relativamente baja
en el tiempo. Este desafío no es particular a la
energía eólica, por el contrario es común a todo
nuevo entrante, pero se torna particularmente
difícil de superar para la energía eólica dadas las
características de su generación.
Es posible afirmar que igual situación sucede
para los contratos bilaterales con clientes libres.
En resumen el mercado de contratos es de baja
liquidez y cierra el mercado por horizontes largos de tiempo, haciendo difícil para un nuevo
entrante la obtención de contratos que permitan
viabilizar su financiamiento.
Finalmente, es posible señalar que ha existido un
aprendizaje progresivo de la banca y de fondos
de inversión, quienes han empezado a observar
con interés estos proyectos. De no resolverse
este desafío es posible anticipar un abandono de
los proyectos eólicos aprobados o presentados
por parte de los desarrolladores no tradicionales
de los eléctricos, vendiendo sus proyectos a las
grandes empresas.
- Obtención de permisos
Otro aspecto que se ha convertido en todo un
desafío en la realización de proyectos de generación eólica es la tramitación de permisos sectoriales. Si bien es posible afirmar que en general
la tramitación de permisos es una barrera transversal a todas las tecnologías de generación, la
generación eólica es particularmente sensible a
largos tiempos de tramitación debido al costo financiero que conlleva para los inversionistas no
tradicionales.
En particular, se destacan los largos plazos para
la obtención de permisos ambientales y municipales, con una cuota de incertidumbre sobre este
último.
- Conexión a los sistemas de transmisión
La conexión a los sistemas de transmisión es
siempre una barrera para la conexión de generadores, especialmente en Chile, dada la característica radial de sus sistemas de transmisión que
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han sido desarrollados adaptados a la generación y demanda existente. En particular, las zonas donde se observan altos potenciales de desarrollo eólico requieren de expansiones de los
sistemas de transmisión. Lo anterior, genera un
desafío importante para la planificación y tarificación de los sistemas de transmisión principalmente por dos motivos; primero, por el desfase
en los plazos de inversión en la generación eólica
y la transmisión, pues por una parte un parque
eólico puede ser instalado en 18 meses, mientras
que una línea de transmisión requiere de 4 a 6
años para ser completada; y segundo, la generación eólica puede plantear exigencias máximas a
los sistemas de transmisión en términos de dimensionamiento, pero participar poco en la remuneración dado los bajos factores de planta de
su generación.
- Información de recursos renovables
Por último, si bien se han hecho estudios para
caracterizar el recurso eólico en Chile, en la práctica esta información aun es limitada y requiere
de un importante esfuerzo por parte de privados
para identificar zonas con potencial eólico, agregando una barrera de entrada al mercado para
este tipo de generación.
Referencias
1. Danish Wind Industry Association. http://www.windpower.org
2. European Wind Energy Association. http://www.ewea.org
3. En condiciones de presión atmosférica a nivel del mar- 101,3 kPA y 20º C de temperatura.
4. Precios de futuros en la European Climate Exchange con vencimiento en 2012, enero de 2010.
5. UNFCC: United Nations Framework Convention on Climate Change.
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