Análisis técnico económico y ambiental de implementar centrales hidroeléctricas de bombeo complementadas con energía eólica en la Región del BioBío.

Abstract

En Chile el desarrollo de energías renovables de fuente variable (ERFV), como la solar y eólica, es cada vez mayor, pero debido a la naturaleza intermitente de estas fuentes, es decir, que presentan fluctuaciones estacionales, mensuales, diarias y/o horarias en la producción de electricidad, es que surge la necesidad de desarrollar tecnologías de almacenamiento en el país que puedan aportar a la estabilidad y flexibilidad del sistema eléctrico nacional. Diversos autores coinciden en que las centrales hidroeléctricas de bombeo (CHB) son la tecnología más adecuada y rentable para el almacenamiento a gran escala, necesaria para el respaldo de las ERFV. Además, la versatilidad que presenta esta tecnología para completarse con la generación solar y eólica, ha provocado un importante desarrollo en la última década. La Región del Biobío presenta condiciones climáticas favorables para el desarrollo de energía eólica y, además, una geografía con importantes diferencias de elevación y disponibilidad del recurso hídrico, que permite la instalación de energía hidroeléctrica. Por esta razón, en este estudio se evalúa técnica y económicamente la posibilidad de implementar centrales hidroeléctricas de bombeo en complemento con energía eólica (CHB eólicas) en la región, considerando criterios socioambientales. Para determinar la viabilidad técnica de la implementación de CHB eólicas, se generó un modelo programado en el software MATLAB, que permitió generar prediseños y estimar la producción eléctrica anual de esta tecnología. Para ello se utilizó la disponibilidad de viento a escala horaria, obtenidas desde el explorador eólico del Ministerio de Energía; diferencias de altura, obtenidas desde modelos de elevación digital de la NASA; y criterios socio-ambientales, obtenidos desde el Plan Energético Regional de la región del Biobío. La evaluación económica consistió en valorizar los pre-diseños generando flujos de caja netos que permitieron evaluar la rentabilidad de las alternativas comparando los indicadores económicos VAN, TIR, IVAN y PRI (“pay back”). Se evaluaron 9 pre-diseños de CHB en 3 casos de estudio en la región del Biobío, donde la mayor generación eléctrica se obtuvo mediante una CHB eólica costera (296,3 GWh/año), utilizando un tiempo de almacenamiento de 2 días, una turbina reversible de 56 MW y 37 aerogeneradores del modelo Vestas V112. Además, la zona analizada para este proyecto presenta un bajo riesgo de presentar conflictos socio-ambientales. Finalmente, los indicadores económicos mostraron que la CHB eólica más rentable corresponde al caso costero, con un VAN de 344,1 MM US$, una TIR de 23% y un PRI de 4,5 años. El presente estudio, demostró que la implementación de CHB eólicas en la región, es una alternativa atractiva para impulsar y respaldar el desarrollo del recurso eólico disponible en la zona, representando una contribución al aumento de la inyección de energías renovables a la red y un aporte en el proceso de descarbonización de la matriz eléctrica chilena. De esta manera el país podrá avanzar hacia las metas fijadas en la política energética 2050, asegurando la seguridad y estabilidad de la red.