pelp y alternativas tecnológicas para la red eléctrica del

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

PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LARGO PLAZO | 2

Contexto energético

Crisis climática y la importancia del sector energético


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


+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


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


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


El futuro de la energía

Informe Preliminar PELP 2023-2027


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

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


Escenarios energéticos

Necesidades energéticas

Oferta energética

Infraestructura energética

Modernización de la red eléctrica

ESCENARIORECUPERACIÓN

☺

ESCENARIOCARBONO

NEUTRALIDAD

ESCENARIOTRANSICIÓN ACELERADA

3 ESCENARIOS


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


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


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.


Sistema eléctrico actual

Comportamiento de la generación eléctrica en los últimos años


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


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


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


Gestión de la demanda

Control de frecuenciae inercia

Control de tensión

Fortaleza de la red

Digitalización y

operación moderna

de la red eléctrica


Proyección y desafíos del sector eléctrico

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


0

50

100

150

200

250

300

TWh

Base Climatización

EM-Autos EM-Buses


Evolución de la demanda eléctrica


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



Evolución de la capacidad instalada



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


70% ERV


76% ERV

Evolución de la generación eléctrica



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


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


-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



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


-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




Modernización hacia una red eléctrica dominada por la

electrónica de potencia

Proyección de los cumplimientos de inercia


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.


Reconversión de centrales termoeléctricas


Condensadoressincrónicos

Generación con hidrógeno verde /

combustibles sintéticos

Centrales a carbóny gas natural

Pavimentando el camino a la red eléctrica del futuro


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

pelp y alternativas tecnológicas para la red eléctrica del

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