Editorial

Cambios con

estabilidad y seguridad

ESTE INVIERNO HA SIDO particularmente lluvioso. En efecto, el mes en curso ha sido el agosto más pluvioso de los últimos cinco años, en medio de la aguda sequía imperante.

En ese sentido, hay un cierto alivio percibido en el país, que ve alejarse –al menos por ahora– el riesgo de racionamiento hídrico y eléctrico. Lo anterior, aunque el semáforo permanece con luz amarilla, considerando que el Decreto Preventivo de Racionamiento implementado para de abordar la estrechez energética que enfrenta el Sistema Eléctrico Nacional (SEN) aún está vigente. Es en este punto donde juega un rol crítico la flexibilidad del SEN, entendiendo este concepto como la “habilidad o característica de un sistema eléctrico para adaptarse a las condiciones de variabilidad e incertidumbre en generación y demanda, de forma confiable y costo eficiente”.

En el contexto de estrechez que afecta al sistema, los esfuerzos transversales perseveran en el objetivo de cerrar el parque termoeléctrico a carbón tan pronto como sea posible, teniendo el año 2030 como punto de referencia señalado por el gobierno. Para ello, según el ministerio de Energía lo anunció al presentar la Agenda de Energía 2022-2026, un eje central será dar mayor impulso a las energías renovables. No obstante, y según expertos, el hecho de migrar hacia este tipo de fuentes para avanzar en la ansiada transición energética no es suficiente. Dicho de otro modo, no basta con desenchufar las termoeléctricas y conectar a la red todas las centrales ERNC que sea posible, para obtener una matriz eléctrica más limpia, esperando que paralelamente el sistema incremente por sí solo sus niveles de seguridad y estabilidad.

En la presente edición profundizamos en este tema junto con especialistas de distintos sectores. Entre otras medidas, plantean la incorporación de tecnologías de almacenamiento energético, la mejora en los pronósticos de generación y la gestión de la demanda, como medida para que el sistema avance en ese ámbito. “La evolución hacia una matriz Por otro lado, la tecnología, eléctrica más limpia requiere de a través de softwares y esfuerzos paralelos para aportar aplicaciones digitales están flexibilidad al sistema”. aportando seguridad y eficiencia a las instalaciones eléctricas, tópico que también desarrollamos en las siguientes páginas. En la misma línea, por estos días se encuentra en proceso de elaboración la Norma Técnica de Ciberseguridad y Seguridad de la Información para el sector eléctrico. De igual modo, los centros de control son clave para la operación segura del sistema, al ser los “cerebros” de las instalaciones y aportar las conexiones neurálgicas hacia el SEN. Todos ellos, bajo la supervisión del Centro de Despacho y Control (CDC) del Coordinador Eléctrico.

MEJORAR PRONÓSTICOS DE GENERACIÓN, USO DE ALMACENAMIENTO Y GESTIONAR DEMANDA Claves para la

Flexibilidad

Expertos comparten visiones acerca del rol de las energías renovables y el de otras herramientas que, de forma conjunta, se estima que aportarían flexibilidad al sistema eléctrico.

La flexibilidad puede entenderse como la habilidad o característica de un sistema eléctrico para adaptarse a las condiciones de variabilidad e incertidumbre en generación y demanda, de forma confiable y costo eficiente.

Foto: Gentileza ENEL. UN CIERTO ALIVIO EN MEDIO de la condición de severa sequía que afecta a nuestro país desde hace más de una década han dejado las lluvias de este invierno. A pesar de eso, continúa vigente hasta fines de septiembre el Decreto Preventivo de Racionamiento implementado por el gobierno anterior con el fin de abordar la estrechez energética que enfrenta el Sistema Eléctrico Nacional (SEN).

Por otro lado, la presencia de las energías renovables no convencionales (ERNC) en la matriz eléctrica continúa su acelerado crecimiento, aunque las actuales capacidades de transmisión no permiten aprovechar esta energía en todo el territorio nacional durante algunas horas del día.

Con todo, los proyectos de generación ERNC son los que más están ingresando a evaluación ambiental. No obstante, el hecho de que su contribución se materialice de la mano de una variabilidad hasta ahora no resuelta, plantea cuestionamientos respecto a su aporte efectivo en el SEN y, sobre todo, como opción de recambio de cara al retiro total de las termoeléctricas a carbón.

Sin embargo, y más allá de los análisis, lo importante para los consumidores finales es la continuidad de suministro. Y para que ese propósito se cumpla es clave que el sistema eléctrico tenga flexibilidad.

Capacidad de adaptación

En ELECTRICIDAD, consultamos a tres expertos y al ministerio de Energía con relación a este tema.

“Es importante aclarar que el concepto de flexibilidad se puede entender como la habilidad o característica de un sistema eléctrico para adaptarse a las condiciones de variabilidad e incertidumbre en generación y demanda, de forma confiable y costo eficiente, en todas las escalas de tiempo”, explica Carlos Benavides, subdirector del Centro de Energía de la Universidad de Chile.

En la misma línea, el académico agrega que “esta habilidad que tienen los sistemas está estrechamente vinculada con la regulación del mercado de la generación, los servicios complementarios y los pagos por potencia de cada país. En Chile, los requerimientos de flexibilidad

han sido aportados históricamente por las centrales de generación”.

De acuerdo con Andrés Salgado, Director General de ENC Consultants, Chile ha experimentado una evolución en materia de flexibilidad de su sistema eléctrico. “Antes, teníamos un parque térmico grande, centrales hidráulicas de pasada y de embalse. Estas últimas, muy flexibles, ya que pueden entrar en operación en cuatro a siete minutos, lo que permite inyectar al sistema más de 1.000 MW de forma rápida y, además, son capaces de absorber variaciones horarias”, comenta.

Al respecto, recuerda que alrededor de 20 años atrás la matriz eléctrica del país contaba con muy poca ERNC: “En esa época, gestionar 200 o 300 MW de energía variable no era difícil, pero hoy, cuando se manejan miles de MW instalados de energía renovable la operación se vuelve mucho más compleja. Entonces se hacen necesarios los respaldos y los servicios complementarios, que aportan energía de reserva, pero por sobre todo se necesita perfeccionar cada vez más los pronósticos de la generación de estas centrales variables. En efecto, una predicción equivocada lleva al sistema a incurrir en sobrecostos que se podrían evitar”.

El ingeniero añade que, al observar las curvas de crecimiento referente a cuántos recursos están destinando los clientes a servicios complementarios, advierte que es bastante elevado. “De lo que al comienzo fue un 1 dólar por MW/h, hoy estamos en 6 dólares MW/h. Eso es lo que se les incrementa la tarifa a los clientes a quienes se les traspasan estos costos”, señala.

Las centrales de embalse aportan bastante flexibilidad al sistema, pues son capaces de entrar en operación en solo unos minutos e inyectar a la red más de 1.000 MW.

Aporte de baterías

En la opinión de Andrés Salgado, la situación actual en Chile se debe a que no ha ingresado infraestructura de generación que aporte flexibilidad y otros atributos al sistema eléctrico, como lo pueden hacer las centrales hidráulicas de embalse o las plantas térmicas. “Claramente, en

el escenario actual de descarbonización, es poco probable que se incorporen al sistema centrales térmicas que operan con carbón y, por el contrario, debieran ir retirándose de la operación, lo que espero se haga de forma controlada”, precisa el ingeniero. Sin embargo, subraya que existen otras tecnologías como las turbinas diésel que, operando menos horas al año, imprimen un grado de flexibilidad y confiabilidad importante al sistema eléctrico: “Ese tipo de turbinas ofrece gran flexibilidad porque en solo unos segundos pueden entrar en operación”.

Añade que otra medida que contribuirá cada vez más a la flexibilidad del SEN es la incorporación de baterías de almacenamiento. “Las baterías podrían llegar a incorporarse en el contexto de la planificación de la transmisión o como respaldo de generación renovable intermitente; esto, en la medida de que sus costos de inversión sigan disminuyendo de modo que sean opciones realmente competitivas”, precisa.

En cuanto a esta opción tecnológica, actualmente existen los sistemas BESS (Battery Energy Storage System, por su sigla en inglés). Se trata de los sistemas de almacenamiento electroquímico, o simplemente baterías, que guardan energía para suministrarla a futuro en distintos usos. Entre ellos, sistemas eléctricos para almacenar grandes volúmenes de energía.

“Compartimos que los sistemas BESS son una de las soluciones para aportar flexibilidad al SEN. Nuestros análisis muestran que los ingresos esperados por arbitraje de energía, potencia y servicios complementarios aseguran su rentabilidad”, puntualiza Céline Assémat, responsable de Análisis y de Modelación del Mercado en DNV Chile y directora de ACERA.

Agrega que los aportes de la tecnología BESS son variados: “Permite disminuir el vertimiento, tener más energía renovable disponible de noche, contribuir con prestación de servicios complementarios y aliviar el sistema de transmisión. Además, el fallo del panel de expertos a favor de la Comisión Nacional de Energía (CNE), a principios de agosto, confirma

Debido a la variabilidad del recurso y otras características, la masificación de las tecnologías solar y eólica ha traído consecuencias sobre la operación del sistema, como un aumento de los niveles de requerimientos sistémicos para el control de frecuencia”, Carlos Benavides, subdirector del Centro de Energía U. de Chile.

Foto: Gentileza Centro de Energía U . de Chil e .

Carlos Benavides, subdirector del Centro de Energía U. de Chile. que los sistemas BESS se pueden implementar en el sector de la transmisión en Chile”.

Por su parte, Carlos Benavides coincide con la especialista, argumentando que “efectivamente, debido a su rápida respuesta para inyectar o retirar energía, las baterías pueden aportar flexibilidad al sistema por medio de su participación en el mercado de la generación, su contribución a los servicios complementarios (tanto a nivel de generación como a través de la gestión de la demanda) y su aporte a la potencia de suficiencia”.

Otros mecanismos

Los expertos coinciden en que es necesario poner en ejecución un conjunto de mecanismos simultáneos para sumarle flexibilidad al SEN. “Dentro de las otras soluciones técnicas y de gestión que existen, podemos distinguir la generación, la demanda y el mercado. En el ámbito de la generación, es importante revisar que las tecnologías actuales entreguen toda la flexibilidad que puedan, mediante la revisión de sus parámetros técnicos. Además, existen tecnologías renovables que pueden aportar flexibilidad y complementariedad con las tecnologías existentes, como la Concentración Solar de Potencia (CSP)”, afirma Céline Assémat.

Agrega que, desde el ámbito del consumo eléctrico, se puede trabajar en incentivos para que la demanda sea más flexible, como ya existe de forma muy simple con el horario punta en invierno.

“La demanda de electricidad por producción de hidrógeno verde debería también aportar flexibilidad”, detalla la profesional.

Estrategia de Flexibilidad

Entre septiembre de 2019 y septiembre de 2020, durante el segundo mandato de Sebastián Piñera, se convocó a la conformación de una mesa de trabajo para abordar la flexibilidad del sistema eléctrico, con participación del ministerio de Energía, la CNE y el Coordinador Eléctrico. De este trabajo surgió una Estrategia de Flexibilidad. Johana Monteiro, jefa División Mercados Eléctricos de la cartera de Energía, señala que “luego, en el contexto de la Mesa de Descarbonización, que como gobierno hemos levantado para acelerar el cierre de las centrales a carbón, donde participan los equipos técnicos de las tres instituciones antes mencionadas, se ha evaluado el avance de la Estrategia de Flexibilidad estableciéndose algunas prioridades respecto de los hitos más urgentes en iniciativas clave para la descarbonización”. La representante de la cartera agrega que “la estrategia de flexibilidad se visualiza como un eje relevante para el desarrollo de una matriz basada en energías renovables, con el fin de tener energía más segura, eficiente y sostenible para nuestro país, algo necesario para el cumplimiento de las metas de descarbonización que nos hemos trazado”. En esta materia, Céline Assémat comenta que “la estrategia de flexibilidad presentada por el ministerio de Energía en septiembre 2020 contemplaba un plan de trabajo, que lamentablemente ha sufrido varios retrasos. Sin embargo, el diagnóstico y las medidas presentadas siguen vigentes”.

Finalmente, puntualiza que “se necesita mejorar los incentivos para la flexibilidad de la generación de la demanda: las medidas que contiene la Estrategia de Flexibilidad del ministerio de Energía incluyen por ejemplo dar más resolución a la señal de precios, para capturar mejor los momentos de más necesidad de flexibilidad, y optimizar los pronósticos de generación y demanda, incluyendo además una señal económica para limitar los desvíos”.

Desde otra perspectiva, Benavides propone implementar medidas como el desarrollo de otros tipos de almacenamiento –por ejemplo, centrales de bombeo–, las mejoras en los pronósticos de generación, la participación de los medios de generación distribuidos y las interconexiones de sistemas. “La superación de los problemas en la transmisión también se puede interpretar como una medida de flexibilidad, al ser el mecanismo que favorece el cumplimiento del balance entre la generación y demanda”, sostiene.

El investigador añade que las líneas de acción deberían avanzar asimismo hacia promover la incorporación de nuevos recursos para aportar flexibilidad, tales como la gestión de la demanda de clientes libres y regulados, la forma de operar y coordinar los sistemas eléctricos, reequipamiento de plantas existentes y la participación de las energías renovables variables para que contribuyan con servicios complementarios.

Gentileza ENC Consultants

Andrés Salgado, Director General de ENC Consultants.

Foto: Gentileza Ministerio de Ener gí a .

Johana Monteiro, jefa División Mercados Eléctricos del minsiterio de Energía

ERNC y flexibilidad

Al hablar de flexibilidad es inevitable hablar de las energías renovables, dado el gran aumento que han experimentado en la matriz eléctrica y a las expectativas que se hace en torno a su rol sustitutivo de la energía térmica a carbón y, por ende, en la transición energética.

Al respecto, Andrés Salgado señala que “el sistema que hoy tenemos se ha ido conformando y estructurando a lo largo de los últimos 40 años, por lo que pensar que se puede cambiar en pocos meses me parece difícil; la transición debe ser planificada y tomarse los tiempos que se requieran para no poner en riesgo la seguridad de suministro a los clientes”.

De igual manera, repasa las fortalezas y debilidades del SEN. Una de sus virtudes, según estima, es que sigue siendo un sistema muy variado y que posee diversos tipos de centrales, que permiten absorber distintas presiones sobre la red. Así, a lo largo del territorio nacional se pueden encontrar centrales de generación a carbón, ciclo combinado de gas, hidráulicas de embalse y de pasada, además de eólicas, solares, geotérmicas y de cogeneración de respaldo.

De hecho, resalta que en Chile, cuando se han producido blackouts, los consumos se pueden recuperar en pocos minutos debido a los diferentes recursos con que se cuenta. “Sin embargo, en los últimos años ha entrado principalmente generación eólica y solar fotovoltaica las que, si bien aportan a la descarbonización y energía de bajo costo, no

Las baterías podrían llegar a incorporarse en el marco de la planificación de la transmisión o como respaldo de generación renovable intermitente, ello en la medida que sus costos de inversión sigan disminuyendo de modo que sean opciones realmente competitivas”, Andrés Salgado, Director General de ENC Consultants.

contribuyen a la flexibilidad del sistema, debido a su variabilidad, incrementando así las necesidades de reservas operacionales y menor inercia”, asevera el consultor.

Por otra parte, para el experto, es necesario tener presente que los recursos energéticos en general no se encuentran cercanos a las grandes ciudades, por lo que siempre se requerirá construir líneas de transmisión para transportar la energía hasta las casas de los clientes. Sin embargo, actualmente las centrales eólicas y solares se construyen en plazos acotados, de 1 a 2 años, mientras que los sistemas de transmisión se demoran entre 6 y 8 años. “Esto hace que el crecimiento en transmisión vaya siempre rezagado”, sostiene Salgado.

En su opinión, esa condición ha llevado a un encarecimiento de los costos necesarios para mantener la flexibilidad: “Es decir, se debe recurrir a operaciones fuera del orden económico, que hacen que se deba operar centrales generadoras adicionales, lo que encarece la operación”.

Con el desarrollo de nuevas tecnologías, se espera que las centrales renovables variables aporten control de frecuencia, inercia sintética y optimicen los pronósticos de generación. Desde ese punto de vista, añade el docente, “efectivamente se puede interpretar que la introducción de estas fuentes no ha aportado a la flexibilidad del sistema. Sin embargo, con el desarrollo de nuevas tecnologías se espera que las centrales renovables variables aporten control de frecuencia, inercia sintética y optimicen los pronósticos de generación, entre otras mejoras para aportar flexibilidad. Pero estas desventajas no se comparan con los beneficios que han traído dichas tecnologías, como es la disminución del costo de la energía eléctrica”.

Sumado a lo anterior, resalta que existen otras fuentes renovables como las centrales CSP, de bombeo, hidráulicas con sistemas de almacenamiento y geotérmicas, que tienen menor variabilidad del recurso y pueden aportar flexibilidad al sistema mediante el control de frecuencia y la capacidad de regulación.

En la misma línea, Céline Assémat puntualiza que “históricamente, la variabilidad e incertidumbre venían del lado de la demanda y, como la tecnología fotovoltaica genera durante las horas de mayor demanda, su aporte ha sido claro en términos de flexibilidad; en particular, en el contexto de la sequía prolongada que vivimos”.

De igual forma, argumenta que el desarrollo de centrales eólicas en distintas zonas del país

Aporte renovable

Benavides y Assémat tienen una mirada diferente en este tema. De acuerdo con el investigador del Centro de Energía de la U. de Chile, “el concepto de generación renovable variable se ha vinculado principalmente a la generación solar fotovoltaica y a la eólica. Debido a la variabilidad del recurso y a otras características técnicas, la masificación de estas tecnologías ha traído algunas consecuencias sobre la operación del sistema, como por ejemplo que aumenten los niveles de requerimientos sistémicos para el control de frecuencia y disminuya la inercia del sistema”.

permite aprovechar perfiles complementarios de viento. “Es importante recordar que las energías renovables como la fotovoltaica y la eólica son variables, pero predecibles. No obstante, por la falta de flexibilidad de las centrales térmicas y, en particular a carbón, que tienen mínimos técnicos de operación relativamente altos, las renovables experimentan frecuentes episodios de vertimiento, mostrando así flexibilidad para bajar su generación”, detalla la profesional.

Con todo, a su juicio, la transición a un sistema eléctrico con alta penetración renovable impulsa a nuevos desafíos en términos de flexibilidad, para gestionar la variabilidad no solamente de la demanda, sino también del recurso a lo largo del día y del año.

A 2030

El año 2030 se ha planteado como una meta ambiciosa para el retiro definitivo del parque térmico a carbón. Pero, ¿cómo se dará la evolución del sistema eléctrico hacia el fin de la década?

Andrés Salgado estima que para esa fecha el aporte de la generación solar y eólica será bastante importante, lo que es bueno para el suministro de la demanda. “Además, para ese año se espera que esté en funcionamiento la línea de

Actualmente, los proyectos que más se están conectando a la red son solares y eólicos. corriente continua que viene del norte”, indica el consultor, en alusión al proyecto Kimal-Lo Aguirre, que contempla la construcción de una línea de transmisión en corriente continua (HVDC) para unir las regiones de Antofagasta y Metropolitana.

El tendido tendrá una capacidad de 3.000 MW en 600 kV, con una longitud de 1.500 kilómetros y permitirá conectar la energía de los proyectos renovables ubicados en el norte del país.

Sin embargo, su diagnóstico no es igual de auspicioso cuando se hace referencia a la desconexión total de las centrales termoeléctricas. “En la medida de que no exista un plan de retiro de las centrales a carbón que sea razonable, con un reemplazo de sus atributos de energía reactiva y de inercia, el sistema estará complicado y con inestabilidad”, advierte.

Avances recientes

Carlos Benavides, antes de aventurarse con un pronóstico hacia el final de la década, repasa los avances que a su juicio se han logrado en los últimos años a través de la implementación de nuevas tecnologías y cambios normativos orientados a mejorar la flexibilidad del sistema eléctrico: “Por ejemplo, se instaló la primera central solar CSP; se

han incorporado sistemas de almacenamiento en la planificación de la transmisión; se ha permitido la participación de una central solar en el control de frecuencia; se ha ingresado un proyecto de ley que promueve la incorporación los sistemas de almacenamiento; se han propuestos cambios al reglamento de transferencias de potencias –que busca definir un estándar de suficiencia y una metodología para reconocer el aporte de suficiencia de todas las tecnologías–, y se están desarrollando estudios para avanzar en la digitalización del sector energía, entre otras iniciativas”.

El académico detalla que, “por lo tanto, en los próximos años es esperable que se concreten o retomen estos cambios normativos en trámites y aumente la participación de nuevas tecnologías que aporten flexibilidad al sistema”.

Interconexiones internacionales

Un tema en el que concuerdan los tres expertos es en la importancia de las interconexiones con países vecinos a la flexibilidad del Sistema Eléctrico Nacional. En efecto, a principios de agosto se anunció que Chile y Bolivia iniciaron un estudio con el propósito de “facilitar la información necesaria para tomar decisiones claves respecto a la interconexión de los sistemas eléctricos entre ambos países”, informó el ministerio de Energía.

En este tema, Carlos Benavides estima que “la interconexión de los sistemas contribuye al desarrollo de los sistemas eléctricos en múltiples formas, desde la mejora de la confiabilidad hasta el aumento del tamaño del mercado, facilitando los balances y transferencias entre zonas”.

Asimismo, destaca que este proceso se ha visto como una oportunidad para que Chile se transforme en un exportador de recursos renovables.

Por su parte, Céline Assémat afirma que la interconexión entre sistemas eléctricos de naciones vecinas permite mejorar la flexibilidad global y aumentar los efectos de complementariedad entre tecnologías, disponibilidad de recursos y perfiles de demanda y generación: “Con las interconexiones

En el ámbito de la generación es importante revisar que las tecnologías actuales entreguen toda la flexibilidad que puedan, a través de la revisión de sus parámetros técnicos”, Céline Assémat, responsable de Análisis y de Modelación del Mercado en DNV Chile y directora de ACERA.

Foto: Gentileza Céline Assémat .

Céline Assémat, responsable de Análisis y de Modelación del Mercado en DNV Chile y directora de ACERA. entre sistemas, las necesidades de flexibilidad adicional son menores que si las analizamos país por país. Si bien en junio de 2022 se anunció que se reactivaría la interconexión eléctrica entre Chile y Argentina, las reglas de los intercambios de energía no fueron publicadas en el momento”.

La especialista añade que, en el pasado, los envíos de electricidad se podían hacer a condición de no impactar los costos marginales en el mercado chileno, lo que limitaba los aportes a la flexibilidad que se podían lograr. “Con otros países vecinos, como Perú y Bolivia, existen estudios para avanzar en futuras interconexiones, pero hasta el momento no se ha notado una voluntad política suficiente para realizar interconexiones concretas y significativas, como existen en Europa”, acota.

Coincidiendo con Assémat y Benavides, Andrés Salgado comenta que, “al estar interconectados, el soporte entre países también ayuda a la flexibilidad, ya que es un mecanismo para que consumos se apoyen como ocurre mucho en la interconexión europea”.

Conclusiones

• Pese a su variabilidad, las energías renovables tienen una participación cada vez más gravitante en la matriz eléctrica nacional.

De hecho, hoy son los proyectos que más se están conectando a la red. • Las tecnologías de almacenamiento en baterías, como los sistemas BESS, se proyectan como una opción tecnológica auspiciosa para aportar flexibilidad al SEN. • Chile debe tener un plan de retiro de las centrales a carbón razonable, en términos de plazos, considerando una sustitución de sus atributos de energía reactiva y de inercia, con el fin de evitar inestabilidad en el sistema.