Aislamiento y optimización energética híbrida insular en Chile: una propuesta para la sustentabilidad energética insular.

Abstract

En el presente trabajo se evalúa la idoneidad de sistemas híbridos de generación eléctrica, con enfoque particular en islas, tanto del mundo como de Chile, y la posibilidad de cuantificar el nivel de aislamiento energético de estas unidades a partir del diseño de un índice de aislamiento energético insular. El trabajo se divide en 3 partes: (1) Se realiza una revisión bibliográfica de la experiencia en optimización de sistemas híbridos en islas alrededor del mundo; (2) Se identifican características que convierten a las islas en unidades geográficas especiales desde el punto de vista energético; (3) Se plantea la construcción de un índice que refleje las condiciones de aislamiento energético a las que se ven sometidas las comunidades insulares. Para abordar el punto (1) se realizó una extensa revisión bibliográfica en revistas indexadas, que incluyeran un proceso de optimización de sistemas híbridos (o Hybrid Renewable Energy System, por sus siglas en inglés). La muestra consideró un total de 73 islas, distribuidas por todo el mundo, incluyendo pequeñas comunidades insulares (como Mykines y Eigg), así como islas con alto grado de desarrollo y población (como Canarias o Hainan). El trabajo permitió recolectar información relacionada con: aspectos demográficos y geográficos de las islas, nivel de demanda eléctrica y metodologías de obtención de perfiles de carga, metodologías de evaluación del potencial energético renovable, objetivos de optimización, metodologías y herramientas de optimización, mix de generación y almacenamiento de energía. En el trabajo se discuten elementos comunes en los procesos de optimización, así como los principales desafíos de su diseño. Además, se identificó de manera preliminar una relación de potencia, con exponente superior a 1 entre las variables de población y consumo eléctrico, elemento que fue analizado en la segunda parte de esta tesis. Para el punto (2) se sugirió una ley de potencia entre las variables de población y consumo eléctrico anual para islas. En este caso, se escogió una muestra de 51 islas distribuidas por todo el mundo, pero que cumplieran con criterios que aseguraran su aislamiento. El resultado demostró que el consumo energético seguía una relación de potencia con exponente 1.12 y un coeficiente de determinación 𝑅 2 = 0.91. La relación demostró ser significativa estadísticamente, mientras que las variables se distribuyen de manera normal. Los resultados fueron comparados con los obtenidos para otras entidades geográficas, en particular, países y pequeños estados insulares en desarrollo (SIDS), verificándose una diferencia significativa para ambos casos. Se hipotetizó tanto en los alcances de este resultado, como las posibles explicaciones de la diferencia entre las distintas entidades geográficas. Algunas posibilidades serían: ineficiencias en el transporte de la electricidad, existencia de deseconomías de escala, la distribución espacial de los asentamientos insulares y finalmente el efecto que aspectos políticos pudiesen tener en el consumo eléctrico. Finalmente, para abordar (3) se planteó el diseño de un indicador compuesto, al que se llamó Índice de Aislamiento Energético Insular” y que permite evaluar “La carencia en el acceso a un conjunto de fuentes y/o servicios energéticos, propiciado por las condiciones territoriales inherentes de una isla”. Se identificaron 4 dimensiones para abordar esta problemática, a partir de las cuales se definieron 8 indicadores. El índice se sometió a un análisis de incerteza y sensibilidad para evaluar la robustez del mismo y finalmente ser aplicado a una muestra de 58 islas chilenas con asentamientos permanentes.