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Title: Propuesta metodológica para la evaluación integrada de escenarios eléctricos a largo plazo en Chile
Authors: Zaror Zaror, Claudio , supervisor de grado
Vega Coloma, Mabel Ivonne
Keywords: Recursos Energéticos Renovables
Producción de Energía Eléctrica
Sistema Interconectado del Norte Grande (Chile)
Issue Date: 2018
Publisher: Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería
Abstract: En las últimas décadas, Chile ha experimentado un significativo crecimiento económico y social, basado en un incremento de la producción de productos primarios en los sectores mineros, forestal, marino y agro-pecuario. Este proceso ha ido acompañado de un crecimiento similar en el consumo de electricidad y combustibles en todos los sectores de la economía y la sociedad civil. Más aún, las proyecciones futuras indican que el consumo eléctrico seguirá incrementando llegando a duplicarse respecto a los niveles actuales para el 2050. Si bien el progreso ha significado un mejoramiento generalizado del estándar de vida de la mayoría de los habitantes, los efectos negativos derivados de la contaminación ambiental son considerables. En efecto, la contaminación atmosférica derivada del uso de combustibles representa uno de los principales desafíos en gran parte del territorio nacional, debido a sus serios efectos sobre la salud y calidad de vida de la población. A ello se debe agregar el impacto negativo sobre la calidad y disponibilidad de los recursos hídricos, derivado de los procesos de generación eléctrica y refinación de combustibles fósiles, en un contexto de creciente variabilidad climática. Estos aspectos han generado cuestionamientos acerca de la sustentabilidad del desarrollo económico, en general, y del sector energético en particular. A nivel global, las últimas 3 décadas han estado marcadas por un énfasis en políticas públicas que fomenten el desarrollo sustentable en un contexto de globalización creciente, abordando diferentes desafíos en las dimensiones ambientales, económicas y sociales. En Chile, ello ha resultado en el fortalecimiento de la institucionalidad ambiental y en iniciativas públicas y privadas alineadas con los acuerdos internacionales en materias socio-económicas y ambientales. Como consecuencia, se constatan importantes cambios en las prioridades tanto en las decisiones gubernamentales como en las empresas privadas, orientadas a abordar los desafíos del desarrollo sustentable. Como ejemplo ilustrativo, se puede mencionar el creciente impacto que han tenido los Objetivos de Desarrollo Sustentable 2015-2030 establecidos por las Naciones Unidas, sobre las políticas públicas y las decisiones empresariales. En este contexto, en el año 2014 el Estado de Chile asumió el desafío de establecer una Hoja de Ruta Energética al 2050, con participación de la industria, academia y sociedad civil, y delinear estrategias para lograr un sector energético sustentable. El documento final, denominado “Hoja de Ruta 2050: Hacia una Energía Sustentable e Inclusiva para Chile”, define diversos atributos con los que debería contar el sector energético y los lineamientos generales para alcanzar los objetivos estratégicos. Allí se definen varios escenarios probables que presentan diferentes implicancias tecnológicas, ambientales, económicas y sociales. Desgraciadamente, no se cuenta con propuestas metodológicas ni se han publicado trabajos que permitan evaluar con mayor profundidad y sistematicidad dichos cursos de acción, con vistas a apoyar la toma de decisiones estratégicas públicas y privadas. Esta Tesis de Doctorado se enmarca en este contexto e intenta llenar los vacíos metodológicos y de información, necesarios para una evaluación sistemática de los potenciales atributos ambientales, sociales y económicos que son determinantes para la sustentabilidad del sector energético nacional. El trabajo tiene como objetivo general desarrollar una metodología cuantitativa para evaluar integradamente las implicancias ambientales, económicas y sociales de los escenarios futuros de generación eléctrica en Chile, que sirva como herramienta de apoyo para decisiones estratégicas. Se postula que la integración de los atributos ambientales, económicos y sociales permite determinar cuantitativamente el nivel de sustentabilidad de diferentes escenarios de generación eléctrica. Los objetivos específicos asociados son los siguientes:  Evaluar los atributos ambientales, económicos y sociales de cada una de las tecnologías de generación eléctrica relevantes a la realidad chilena, para determinar su nivel de sustentabilidad comparativa.  Evaluar la evolución histórica de los atributos ambientales, económicos y sociales de la matriz de generación eléctrica chilena.  Comparar los atributos ambientales, económicos y sociales de los escenarios futuros de generación eléctrica incluidos en la Hoja de Ruta 2050, y sus niveles de sustentabilidad. Los atributos ambientales se estimaron en base a indicadores ambientales estandarizados internacionalmente, utilizando un enfoque de ciclo de vida basado en el marco metodológico establecido por las normas ISO 14.040-44:2006. Esto permite incorporar los aspectos ambientales en las diferentes fases del ciclo de generación eléctrica, incluyendo las etapas de extracción y refinación de los combustibles primarios, construcción de las instalaciones y equipamiento, transporte, generación de energía eléctrica y fin de la vida útil. Para ello, se utilizaron datos primarios obtenidos de diferentes fuentes nacionales, complementados con datos internacionales contenidos en la base de datos Ecoinvent v2.2. Se utilizaron 8 indicadores ambientales de impacto intermedio propuestos por la metodología CML 2000 v2.05, a saber; potencial de acidificación, potencial de agotamiento de la capa de ozono, potencial de calentamiento global, potencial de eutrofización, oxidación fotoquímica y ecotoxicidad marina, acuática y terrestre. Estos son impactos ambientales genéricos, independientes de una ubicación geográfica específica y se han estandarizado internacionalmente con fines de evaluación comparativa. Se utilizó el software SimaPro™v7.3.3 para realizar el análisis de inventario, evaluación de impacto ambiental y normalización de los indicadores respectivos. Cabe señalar que el perfil ambiental de las diferentes tecnologías se realizó de manera diferenciada para el SING y el SIC cubriendo el período 1995-2015. La caracterización económica de cada tecnología se realizó en base a 4 indicadores, a saber; costo total de capital, costo anualizado total, costo eléctrico nivelado y sensibilidad a precios del combustible. Por su parte, los atributos sociales se caracterizaron en base a los 7 indicadores siguientes: dependencia a la importación, provisión de empleo, importación de combustibles potencialmente evitados, diversificación de suministro de combustible, índice de corrupción, agotamiento de recursos abióticos y toxicidad humana. Estos dos últimos son de naturaleza ambiental, pero se han estandarizado como parte de los atributos sociales de las tecnologías y es el enfoque que se les ha dado en el presente trabajo. Los indicadores económicos y sociales fueron calculados a partir de fuentes de información nacional y, debido a limitaciones de datos disponibles, se cubrió el período 2005-2015. Los atributos ambientales, económicos y sociales se integraron mediante la metodología de análisis multicriterio, con el apoyo del software web-HYPRE asignando la misma ponderación para cada dimensión e indicador. Ello permite obtener indicadores cuantitativos que sirven para comparar el nivel de sustentabilidad entre diferentes opciones tecnológicas y/o escenarios de generación eléctrica. Los resultados obtenidos en este estudio, demuestran claramente que las centrales de generación eléctrica en base a combustibles fósiles poseen la mayor carga ambiental, destacando particularmente las centrales a carbón. Dentro de las tecnologías en base a fuentes primarias renovables, las centrales a biomasa son las que presentan menor desempeño ambiental. Para todas las tecnologías evaluadas, la ecotoxicidad marina y en agua fresca están dentro de las categorías de impacto más relevantes, particularmente debido a los efectos de las etapas de conversión de energía en el caso de las centrales térmicas, y la etapa de infraestructura en el caso de las centrales renovables. Durante los últimos 10 años se advierten cambios significativos en varios indicadores ambientales de las centrales en base a combustibles fósiles, atribuibles a la entrada en vigencia de nuevas normativas ambientales para emisiones atmosféricas en termoeléctricas y cambios en el suministro de gas natural en estado gaseoso a gas en estado licuado. Por su parte, las centrales eólicas presentaron el mejor desempeño económico, mientras que las en base a combustión de biomasa se sitúan entre las peores de las diferentes alternativas tecnológicas. Es importante mencionar que los indicadores económicos asociados a las centrales eólicas y fotovoltaicas experimentaron cambios significativos favorables en la última década, debido a la baja de los precios de estas tecnologías en los mercados internacionales. Por otro lado, las centrales en base a biomasa muestran el mejor desempeño social debido al impacto positivo de la generación de empleo asociada a la obtención del combustible, mientras que las plantas en base a gas natural presentan los peores atributos sociales. En general, las tecnologías renovables no combustibles mostraron los mejores índices de sustentabilidad en el período 2005-2015, siendo las centrales eólicas las de mejor desempeño general, mientras que las termoeléctricas a carbón presentan los índices de sustentabilidad más bajos. El desempeño ambiental, social y económico de las matrices eléctricas en la última década presenta una evolución temporal que refleja directamente los cambios en la composición de dichas matrices, afectando a todas las dimensiones y categorías de impacto. Más aun, debido a su naturaleza fósil, los indicadores de impacto ambiental del SING en todas las categorías son significativamente mayores que las del SIC. A su vez, el índice de sustentabilidad de la matriz eléctrica chilena en ese período, se redujo en un 10%, lo cual estuvo determinado por el reemplazo de generación hidroeléctrica por carbón. Los atributos ambientales, económicos y sociales asociados a los escenarios eléctricos propuestos al año 2050 mostraron importantes mejoras en la mayoría de los indicadores, evidenciando una clara tendencia a la sustentabilidad a través de la incorporación masiva de las energías renovables. En efecto, los índices de sustentabilidad de todos los escenarios evaluados al 2050 son significativamente superiores a los índices históricos de la matriz eléctrica nacional, con incrementos del orden de 25-45% respecto a los niveles actuales, con mayores incrementos en el caso de altos niveles de reemplazo de fuentes fósiles por renovables eólicas y fotovoltaicas. Particularmente, el escenario de bajos costos de inversión para las ERNC, altos precios de combustibles e incorporación masiva de electricidad en todos los sectores productivos y doméstico (Escenario E2+Electrificación) presenta el mejor desempeño ambiental y social al año 2050, mientras que un escenario de costos similares, pero con mayor eficiencia energética en lugar de electrificación masiva (Escenario E2+Eficiencia energética) presenta el mejor desempeño económico. A pesar de su menor significancia comparativa, el potencial de calentamiento global es uno de los principales indicadores utilizados en el ámbito público y privado para calificar los atributos ambientales de las diferentes opciones tecnológicas. Al respecto, este estudio confirma la mayor huella de carbono de las tecnologías basadas en combustibles fósiles derivadas de la fase de conversión energética, comparada con las de fuentes renovables. Ello se refleja en la evolución histórica del potencial de impacto de calentamiento global mostrado por las matrices eléctricas del país. Más aún, los escenarios de generación eléctrica propuestos para el 2050 muestran reducciones del orden de 80% en la huella de carbono de la electricidad del sistema eléctrico nacional, respecto a los valores actuales. Finalmente, es importante señalar que este trabajo es el primero en reportar indicadores cuantitativos pertinentes a la realidad chilena, obtenidos en base a una metodología sistemática, permitiendo contar con una línea de base robusta acerca del desempeño ambiental, económico y social del sistema de generación eléctrica en Chile, a partir de la cual se pueden proyectar los atributos de sustentabilidad para escenarios futuros. Más aún, si bien este estudio se enfoca en el sistema de generación de electricidad, su base metodológica es extrapolable para estudios similares en otros sectores productivos.
Description: Doctor en Energías Universidad de Concepción 2018
URI: http://repositorio.udec.cl/jspui/handle/11594/3542
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