UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA Electrotecnia y Dispositivos

“Análisis de la evolución y proyección de la generación eléctrica de centrales

hidráulica en Chile”

Integrantes: Sebastián Araya

Joaquín Castro

Diego Álvarez

Profesor: Roberto Rubilar F.

Fecha: Martes 15 de Julio de 2014

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Indice

Introducción…………………………………………………………………………..…….. Pág. 03

Energía Hidráulica………………………………………………………………..……… Pág. 03

Ventajas y Desventajas…………………………………………………………………. Pág. 03

Tipos de Centrales……………………………………………………………….………… Pág. 04

Componentes………………………………………………………………………..…..…… Pág. 06

Situación en Chile……………………………………………...…………….……..……….Pág. 12

Análisis Económico y Demanda de Energía……………………….……………. Pág. 23

Conclusión……………………………………………………………………..…….……..… Pág. 29

Bibliografía…………………………………………………………………..……….……..… Pág. 29

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Introducción

La producción de energía en nuestro país depende en directamente de la generación de electricidad por medio de centrales hidroeléctricas, debido a lo rico que es nuestro país en recursos hídricos principalmente al sur del país. Por lo tanto es vital estudiar y conocer todo lo relacionado a la producción de energía por este medio, debido a que transformar la energía hidráulica en mecánica para luego obtener electricidad es uno de los métodos más antiguos y por tanto más estudiados para obtener energía segura. Dado que trabajamos con energías tanto mecánicas como eléctricas las centrales de este tipo requieren una fuerte relación de trabajo de ingenieros mecánicos y eléctricos.

Energía Hidráulica

La energía hidráulica se basa en aprovechar la caída del agua desde cierta altura. La energía potencial, durante la caída, se convierte en cinética. El agua pasa por las turbinas a gran velocidad, provocando un movimiento de rotación que finalmente se transforma en energía eléctrica por medio de los generadores.

Es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua y, una vez utilizada, es devuelta río abajo. Su desarrollo requiere construir pantanos, presas, canales de derivación y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad. Todo ello implica la inversión de grandes sumas de dinero, por lo que no resulta competitiva en regiones donde el carbón o el petróleo son baratos. Sin embargo, el peso de las consideraciones medioambientales y el bajo mantenimiento que precisan una vez estén en funcionamiento centran la atención en esta fuente de energía.

Centrales Hidroeléctricas

La función de una central hidroeléctrica es utilizar la energía potencial del agua

almacenada y convertirla, primero en energía mecánica y luego en eléctrica.

Ventajas vs Desventajas

Ventajas de las centrales hidroeléctricas:

1. No requieren combustible, sino que usan una forma renovable de energía, constantemente repuesta por la naturaleza de manera gratuita.

2. Es limpia, pues no contamina ni el aire ni el agua.

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3. A menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego, protección contra las inundaciones, suministro de agua, caminos, navegación y aún ornamentación del terreno y turismo.

4. Los costos de mantenimiento y explotación son bajos.

5. Las obras de ingeniería necesarias para aprovechar la energía hidráulica tienen una duración considerable.

6. La turbina hidráulica es una máquina sencilla, eficiente y segura, que puede ponerse en marcha y detenerse con rapidez y requiere poca vigilancia siendo sus costes de mantenimiento, por lo general, reducidos.

Desventajas de las centrales hidroeléctricas:

1. Los costos de instalación iniciales son muy altos.

2. Su ubicación, condicionada por la geografía natural, suele estar lejos de los centros de consumo y obliga a construir un sistema de transmisión de electricidad, aumentando los costos de inversión y de mantenimiento y aumentando la pérdida de energía.

3. La construcción implica mucho tiempo en comparación con la de las centrales termoeléctricas.

4. El espacio necesario para el embalse inunda muchas hectáreas de terreno.

5. La disponibilidad de energía puede fluctuar, de acuerdo con el régimen de lluvias, de estación en estación y de año en año.

Tipo de Centrales Hidroeléctricas

1) Una central de pasada es aquella en que no hay acumulación apreciable de agua para accionar las turbinas.

En una central de este tipo las turbinas deben aceptar el caudal natural del río, con sus variaciones de estación en estación. Si este es mayor a lo necesario, el agua sobrante se pierde por rebalse.

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En ocasiones un embalse relativamente pequeño bastará para impedir esa pérdida por rebalse:

2) Central Hidroeléctrica con Embalse de Reserva: En este tipo de proyecto se

embalsa un volumen considerable de líquido "aguas arriba" de las turbinas mediante la

construcción de una o más presas que forman lagos artificiales.

El embalse permite graduar la cantidad de agua que pasa por las turbinas. Del volumen

embalsado depende la cantidad que puede hacerse pasar por las turbinas.

Con embalse de reserva puede producirse energía eléctrica durante todo el año aunque el

río se seque por completo durante algunos meses, cosa que sería imposible en un

proyecto de pasada.

Las centrales con almacenamiento de reserva exigen por lo general una inversión de

capital mayor que las de pasada, pero en la mayoría de los casos permiten usar toda la

energía posible y producir kilovatios-hora más baratos.

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3) Centrales Hidroeléctricas de Bombeo: es un tipo especial de central hidroeléctrica que

tiene dos embalses. El agua contenida en el embalse situado en el nivel más bajo —

embalse inferior—, es bombeada durante las horas de menor demanda eléctrica al

depósito situado en la cota más alta —embalse superior—, con el fin de turbinarla,

posteriormente, para generar electricidad en las horas de mayor consumo eléctrico..

Una Central Hidroeléctrica tiene los siguientes componentes:

BOCATOMA: Es una estructura que permite captar el agua de la fuente hídrica y derivarla hacia el canal de acceso. Debe disponer de componentes que permitan el ingreso del agua sin presencia de elementos extraños, asimismo debe permitir regular el caudal de ingreso tanto en épocas de estiaje y avenidas.

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CANAL DE ACCESO: Conduce el agua desde la Bocatoma hasta la Cámara de Carga y/o desarenador. Sus parámetros de diseño son: Caudal (Q), sección (A), pendiente (S), material (puede ser de tierra o revestido) dependiendo del tipo de suelo, y su longitud (L) desde la bocatoma hasta la Cámara de carga. Su construcción es una decisión técnica y económica.

CAMARA DE CARGA Y/O DESARENADOR: Depósito que alimenta con agua a la Tubería de Presión, evita el ingreso de materiales extraños que puedan perturbar el funcionamiento de la turbina. Se equipa con: compuertas de derivación y limpia, rejillas, rebose y canal lateral para conectar al Canal de Demasías.

CANAL DE DEMASIAS: Permite conducir el excedente de agua que rebosa de la cámara de carga.

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TUBERIA DE PRESION: Es la que conduce el agua desde la cámara de carga hasta la turbina, entregándola a la presión generada por el desnivel de la caída. Si la Tubería es de acero, va instalado sobre apoyos. Si es de PVC, esta necesariamente debe ir enterrada.

La tubería de PVC es una gran alternativa para pequeñas hidroeléctricas, son muy económicos y fácil de instalar. Pueden soportar presiones de hasta 15 Kg/cm2, equivalente a 150 metros de caída.

CASA DE MAQUINAS:

Es el lugar donde se encuentra instalada el grupo hidroeléctrico, conformado por:

Turbina hidráulica, Generador Eléctrico, Tablero de Control, Regulador Automático.

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CANAL DE DESCARGA:

Es por donde el agua después de entregar su energía a la turbina retorna al río, o a otro

canal para continuar con el riego.

SUBESTACION ELEVADORA - LINEA DE TRANSMISION - SUBESTACION DE BAJADA:

En el caso de que el Centro de Consumo se encuentre relativamente distante es

necesario la instalación de este rubro que permite conducir la energía eléctrica desde la

casa de máquina hasta el centro poblado.

RED DE DISTRIBUCION SECUNDARIA:

En el centro poblado o centro de consumo, donde la energía eléctrica será utilizada en

diversas actividades.

Turbinas

Una turbina hidráulica es una turbo máquina motora hidráulica, que aprovecha la

energía de un fluido que pasa a través de ella para producir un movimiento de rotación

que, transferido mediante un eje, mueve directamente una máquina o bien un

generador que transforma la energía mecánica en eléctrica, así son el órgano

fundamental de una central hidroeléctrica.

TIPOS DE TURBINAS

En la actualidad, las turbinas que dominan el campo en las centrales hidroeléctricas son:

· Pelton (de acción)

· Francis (de reacción)

· Hélice y Kaplan (de reacción)

1) Turbina Pelton:

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Una turbina Pelton es uno de los tipos más eficientes de turbina hidráulica. Es

una turbomáquina motora, de flujo trasversal, admisión parcial y de acción. Consiste en

una rueda (rodete o rotor) dotada de cucharas en su periferia, las cuales están

especialmente realizadas para convertir la energía de un chorro de agua que incide

sobre las cucharas. Las turbinas Pelton están diseñadas para explotar grandes saltos

hidráulicos de bajo caudal.

2) Turbina Francis:

Las turbinas Francis son turbinas hidráulicas que se pueden diseñar para un amplio

rango de saltos y caudales, siendo capaces de operar en rangos de desnivel que van de

los diez metros hasta varios cientos de metros. Esto, junto con su alta eficiencia, ha

hecho que este tipo de turbina sea el más ampliamente usado en el mundo,

principalmente para la producción de energía eléctrica mediante centrales

hidroeléctricas.

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3) Turbina Kaplan:

Las turbinas Kaplan son turbinas de agua de reacción de flujo axial, con un rodete que

funciona de manera semejante a la hélice de un barco, y deben su nombre a su

inventor, el austriaco Viktor Kaplan. Se emplean en saltos de pequeña altura. Las

amplias palas o álabes de la turbina son impulsadas por agua a alta presión liberada por

una compuerta.

Alternador: Generador de corriente eléctrica alterna, ya sean monofásicos, bifásicos o

trifásicos según el número de fases de la corriente que proporciona. Convierte la energía mecánica en energía eléctrica. Tanto los alternadores como generadores producen corriente, creando movimiento entre un conductor y un campo magnético. Los principios de electro magnetismo, controlan e indican, como, se produce esta energía. En un alternador, el rotor que crea el campo magnético gira dentro del estator (conductor). La corriente alterna. AC, es inducida en el estator, luego cambiada a corriente directa DC por un puente de Diodos, para luego abastecer las necesidades del vehículo. El proceso de convertir CA en DC se le conoce como rectificación.

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Bobina: La bobina o inductor por su forma de espiras de alambre arrollados, almacena

energía en forma de campo magnético, es diferente del condensador o capacitor en que este último almacena energía en forma de campo eléctrico Todo cable por el que circula una corriente tiene a su alrededor un campo magnético, siendo el sentido de flujo del campo magnético, el que establece la ley de la mano derecha. Al estar el inductor hecho de espiras de cable, el campo magnético circula por el centro del inductor y cierra su camino por su parte exterior. En términos generales, la bobina o inductor es un elemento que reacciona contra los cambios en la corriente a través de él, generando un voltaje que se opone al voltaje aplicado y es proporcional al cambio de la corriente.

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Inducido: Es la parte de la máquina rotativa donde se produce la transformación de

energía mecánica en eléctrica mediante inducción electromagnética. En las máquinas de corriente continua el inducido es la parte giratoria, y está formado por un tambor construido de chapas apiladas con una serie de ranuras longitudinales en su periferia, en cuyo interior se alojan las bobinas donde se induce la fuerza electromotriz cuando este gira dentro del campo magnético creado por el inductor. En los alternadores, el inducido es la parte fija de la máquina, y está formado por un cilindro hueco de chapas apiladas con las ranuras en la parte interior, donde se alojan las bobinas. En estas se induce la fuerza electromotriz cuando el inductor gira en el interior del inducido. Las bobinas del inducido se conectan a unas bornas que están en el exterior de la carcasa de la máquina con el fin de conectarlas al circuito exterior al que entregan la corriente inducida.

Aplicación del Alternador: La principal aplicación es la de generar energía eléctrica

de corriente alterna para entregar a la red eléctrica, aunque también, desde la invención

de los rectificadores de silicio, son la principal fuente de energía eléctrica en todo tipo

de vehículos como automóviles, aviones, barcos, etc.

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Centrales Hidroeléctricas

En esencia Las centrales hidroeléctricas son aquellas centrales que obtienen la energía

eléctrica o la electricidad a partir de la energía potencial del agua que está retenida en

una represa.

En Chile existen varias centrales hidroeléctricas que abastecen de energía eléctrica al

país, las cuales están representadas por un organismo gremial a cargo de representar, el

cual lleva por nombre “Asociación Gremial de Generadoras de Chile” (AGG),la cual la

componen seis empresas generadoras de energía eléctrica ubicadas en Chile: Colbún,

SN Power, AES Gener, Pacific-Hydro Chile, GDF Suez y Endesa Chile y está encargada de

representar en sus relaciones con los demás organismos de energía, construyendo

confianzas y reconocimiento por parte de todos sus interlocutores relevantes. El interés de la Asociación Gremial es promover el desarrollo de la generación de

energía en el país, basado en los principios de sostenibilidad y sustentabilidad,

confiabilidad y competitividad.

Pero además contribuir a la discusión informada sobre la generación su composición, a

través de un diálogo objetivo y aportar al diseño de políticas sectoriales sustentables y

adecuadas que permitan alcanzar el desarrollo del país, contribuyendo al bienestar de

todos los chilenos”.

Asociación Gremial de Generadoras de Chile

1) AES Gener S.A.: Es una sociedad anónima abierta orientada fundamentalmente a la generación de electricidad en Chile. Sirve al Sistema Interconectado Central,

SIC, a través de cuatro centrales hidroeléctricas de pasada, tres centrales termoeléctricas a carbón ubicadas en Ventanas, tres centrales turbogas a

petróleo diésel, una central a petróleo diésel y una central de cogeneración, todas pertenecientes directamente a Gener. También sirve al SIC mediante una

central de ciclo combinado a gas natural y una central a petróleo diésel pertenecientes a su filial Sociedad Eléctrica Santiago; una central termoeléctrica

perteneciente a su filial Eléctrica Campiche, ubicada en Ventanas y cuatro centrales termoeléctricas a carbón pertenecientes a la coligada Empresa

Eléctrica Guacolda. La compañía es también proveedora de energía del Sistema Interconectado del Norte Grande, SING, a través de sus filiales Norgener con dos

centrales termoeléctricas a Carbón, Angamos con dos centrales termoeléctricas a carbón y TermoAndes con una central de ciclo combinado a gas natural

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ubicada en Salta, Argentina. A través de sus filiales también está presente en

Argentina y Colombia. Gener es controlada por la estadounidense AES

Centrales Potencia Declarada (MW)

Ubicación

Inicio de Actividades

Tipo Turbina

Tipo Central

Alfalfal 178,0 RM, San José de Maipo

1991 Pelton Pasada

Maitenes 30,8 RM, San José de Maipo

1923-1989 Francis Pasada

Queltehues

48,9 RM, San José de Maipo

1928 Pelton Pasada

Volcán 13,0 RM, San José de Maipo

1944 Pelton Pasada

2) Colbún: Es una compañía chilena que se dedica a la generación de energía eléctrica. Tiene 15 centrales hidroeléctricas, 7 termoeléctricas, 852 Kms. de

líneas de transmisión y 26 subestaciones en 4 regiones. La empresa contribuye con 2.962 MW de capacidad (43% hídrica y 57% térmica) al Sistema

Interconectado Central (SIC), en el cual es la segunda generadora más grande según el CDEC. Colbún es controlada por el Grupo Matte a través de su filial

Minera Valparaíso.

Centrales Potencia Declarada (MW)

Ubicación

Inicio de Actividades

Tipo Turbina

Tipo Central

Los Quilos 39 V región, San Esteban

1943-1989 Pelton Pasada

Blanco 60 V región, Los Andes

1993 Pelton -----

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Juncal 29 V región, Los Andes

1994 Pelton ------

Juncalito 1 V región, Los Andes

1994 Pelton ------

Hornitos 55 V región, Los Andes

2008 Pelton Pasada

Chacabuquito 29 V Región, Los Andes

2002 Francis Pasada

Carena 9 RM, Curacaví

1935 Francis ------

Colbún 474 VII región, Colbún

1985 Francis Embalse

Machicura 95 VII región, Colbún

1985 Kaplan Embalse

San Ignacio 37 VII región, Colbún

1996 Kaplan Pasada

Chiburgo 19 VII región, Colbún

2007 Francis --------

San Clemente 5,6 VII región, Colbún

2010 Kaplan Pasada

Rucúe 178 VIII región, Quilleco

1998 Francis Pasada

Quilleco 71 VIII región, Quilleco

2007 Francis Pasada

Canutillar 172 X región, Cochamó

1990 Francis Embalse

3) Endesa: Compañía chilena dedicada a la generación y comercialización de energía eléctrica. Endesa Chile y sus sociedades filiales operan 181 unidades en

cuatro países en Sudamérica, con una capacidad instalada total de 13.794 MW, y si se considera Brasil la potencia alcanza a los 14.781 MW. En Chile opera un

total de 5.571 MW de potencia, lo que representa el 30% de la capacidad instalada del país. De este total, el 62% de la energía es hidráulica, el 36% es

térmica y el 2% renovable no convencional. En el exterior, por medio de sus filiales, la empresa alcanza los 3.652 MW de capacidad en Argentina, 2.914 MW

en Colombia, 1.657 MW en Perú y 987 MW en Brasil. Endesa Chile es filial Enersis y forma parte del Grupo Enel.

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Centrales Potencia Declarada (MW)

Ubicación

Inicio de Actividades

Tipo Turbina

Tipo Central

Los Molles 18 IV región, Ovalle

1952 Pelton Pasada

Rapel 377 VI región, Las Cabras

1968 Francis Embalse

Sauzal 76,8 VI región, Rancagua

1948 Francis Pasada

Sauzalito 12 VI región, Rancagua

1959 Kaplan Pasada

Cipreses 106 VII región, San Clemente

1955 Pelton Embalse

Isla 68 VII región, San Clemente

1963-1964 Francis Pasada

Curillinque 89 VII región, San Clemente

1993 Francis Pasada

Loma Alta 40 VII región, San Clemente

1997 Francis Pasada

Pehuenche 570 VII región, San Clemente

1991 Francis Embalse

Abanico 136 VIII región, Antuco

1948-1959 Francis Pasada

Antuco 320 VIII región, Antuco

1981 Francis Pasada

El Toro 450 VIII región, Antuco

1973 Pelton Embalse

Ralco 690 VIII región, Santa

2004 Francis Embalse

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Bárbara Pangue 467 VIII

región, Santa Bárbara

1996 Francis Embalse

Palmucho 32 VIII región, Santa Bárbara

2007 Francis Pasada

Ojos de agua

9 VII región, San Clemente

2008 Francis Pasada

4) International Power GDF SUEZ: Es una empresa internacional de energía y servicios que se concentra en electricidad y gas, incluyendo generación,

comercialización, transporte y distribución de electricidad y gas. Respecto de Latinoamérica, la compañía tiene activos en Argentina, Chile, Brasil, Panamá y

Perú. En febrero de 2011, GDF Suez se transformó en el accionista mayoritario (70%) de la empresa International Power.

5) Pacific Hydro: Es una compañía líder en la generación de energía limpia y

renovable, proveniente de recursos naturales. Durante 20 años, hemos cumplido nuestra visión- potenciar a un mundo más limpio- mediante la identificación,

ejecución y operación de proyectos de energía renovable, así como también suministrando a nuestros clientes en todo el mundo energía limpia, y productos

y servicios de alta calidad para reducir el carbono. Con nuestros proyectos de energía hidroeléctrica, eólica, solar y geotérmica en

distintas etapas de desarrollo, construcción y operación en Australia, Brasil y Chile, continuamos respetando y contribuyendo al cuidado del medioambiente, y

beneficiando a nuestras comunidades locales e inversionistas.

Pacific Hydro es una empresa subsidiaria de propiedad del Industry Funds

Managment (IFM) Australian Infrastructure Fund. IFM es una administradora de inversiones especializada en la administración de productos de inversión, tales

como capitales privados, infraestructura, deuda y portafolios de capitales

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transados. IFM, a través de Industry Super Holdings Pty Ltd, es de propiedad de

un gran número de fondos de pensiones australianos.

Dada su estructura, Pacific Hydro proporciona oportunidades de inversión en el

rubro de la infraestructura sustentable a alrededor de cinco millones de australianos, miembros de “Industry Superannuation Funds” (Fondos de

Pensiones de Industrias).

Centrales Potencia Declarada

(MW)

Ubicación

Inicio de Actividades

Tipo Turbina

Tipo Centr

al Coya y Pangal

76 VI región, Machalí

2004 (1911, 1921)

------ Pasada

La Higuera 155 VI región, Valle del Tinguiririca

2010 Francis Pasada

La Confluencia

156 VI región, Valle del Tinguiririca

2010 Francis Pasada

Los Chacayes

111 VI región, Machalí

2011 Francis Pasada

6) SN Power: La compañía fue fundada en junio del 2002 por la empresa estatal Statkraft, la mayor generadora de hidroelectricidad de Noruega y principal

generadora de energía renovable de Europa, propietaria del 60% y; por Norfund, fondo de inversiones para mercados emergentes, con un 40%.En 2005 se

instala en Chile, donde construyó y actualmente tiene operando, el Parque Eólico

Totoral (Región de Coquimbo, 46 MW) y las centrales hidroeléctricas La Higuera y La Confluencia (Región del Libertador Bernardo O’Higgins, 310 MW en total).

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Clasificación de las centrales: Según su capacidad, las centrales pueden clasificarse en

cuatro tipos: las grandes centrales, con una potencia superior a los 5MW (MW o

Megavatio equivale a un millón de vatios); las pequeñas centrales, que poseen una

potencia mayor a 1MW pero inferior a los 5MW; las minicentrales con potencia superior

a los 100 KW (KW o Kilovatio equivale a 1.000 vatios) pero menor a 1MW; las

microcentrales son las que tienen una potencia mayor a 1,5 KW e inferior a los 100 KW y

los hidrocargadores, cuya potencia es menor que 1,5KW y generan electricidad en

corriente continua (para cargar baterías).

Algunas ventajas y desventajas: Entre las ventajas de esta energía están la alta calidad

de la energía útil y los bajos costos operacionales y de mantenimiento, las plantas tienen

casi nula contaminación del ambiente, las represas ayudan a prevenir inundaciones y la

regulación del flujo de agua permite aprovecharlo para regadío. Entre las desventajas

está el que al establecer un embalse se inundan y destruyen terrenos, se altera el

paisaje y sus especies naturales.

Centrales de pasada: En estas plantas no hay acumulación de agua antes de las turbinas

y así, estas aprovechan el caudal de aguas tal como viene. A nivel mundial este tipo de

centrales son la mayoría, ya que su construcción es más barata y rápida que las de

represa y son ecológicamente sustentables pues no se inundan terrenos.

En Chile, 26 de las 35 hidroeléctricas son de pasada (como Molles, Peuchén, etc.).

Además, varias empresas del rubro están evaluando levantar otros proyectos.

Proyectos de Centrales Hidráulicas

Central Hidroeléctrica Angostura El proyecto Central Hidroeléctrica Angostura, cuyo titular es Colbún S.A., es una central de embalse. En términos de la concepción de ingeniería, el proyecto Angostura considera la ejecución de una presa emplazada unos 700metros aguas arriba del puente El Piulo, cercana a la confluencia de los ríos Bío Bío y Huequecura, lo que generará un embalse de 5 kilómetros de largo por el río Huequecura y de 16 kilómetros de largo por el río Bío Bío. El proyecto está diseñado para un caudal de 700m3/s, con una altura neta de caída de 50mts, y una potencia instalada de 316Mw, y generación media anual de 1.542GWh. Consta de 3 estructuras principales: Presa central, caverna de máquinas y túneles de abducción. La puesta en marcha del proyecto se estima para el 2° semestre de 2013.

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Central Hidroeléctrica Pangui

El proyecto Central Hidroeléctrica Pangui considera la construcción y operación de una

mini central hidroeléctrica de pasada en el río del mismo nombre ubicado en la comuna

de Curarrehue, Provincia de Cautín, Región de la Araucanía. Esta central permite

generar 9 MW.

El proyecto consiste en la instalación de una bocatoma en el cauce del río Pangui, para

conducir las aguas captadas mediante una aducción en tubería de baja presión hasta

una chimenea de equilibrio y luego, por una aducción en tubería en presión, hacia

la casa de máquinas ubicada en la ribera del río Relicura, la que a su vez se conecta con

una obra de devolución que restituye las aguas al río.

Futuros proyectos hidroeléctricos Pacific Hydro Además de la adquisición y toma de control de las centrales de pasada Coya y Pangal en 2004 de manos de la minera estatal CODELCO, Pacific Hydro también adquirió derechos de agua en el Valle del Alto Cachapoal por 600MW. La central hidroeléctrica de 111MW, Chacayes, representa el comienzo de la etapa de desarrollo de proyectos de nuestra compañía en este Valle. La cartera de proyectos de Pacific Hydro en el Valle del Cachapoal incluye, además, otros proyectos que podrían concluirse en el futuro con una capacidad instalada de alrededor de 500MW. Entre ellos está Nido de Águila y Los Arándanos. Juntos, todos estos proyectos una vez que entren en operaciones, podrían evitar la emisión de más de un millón de toneladas de gases de efecto invernadero cada año. Ellos también ayudarán a satisfacer la creciente demanda energética de Chile y contribuir al crecimiento económico del país y al desarrollo sustentable de las comunidades locales.

Los Hierros II, Obras de Generación y Transmisión

Las obras de generación corresponden a la ejecución de obras civiles y una unidad

generadora de pasada con una potencia instalada de 5,1 MW, una altura neta de caída

de 24,57 m y una energía generable estimada de 29,9 GWh/año, para ser entregada al

Sistema Interconectado Central (SIC).

La Central producirá energía eléctrica mediante el uso no consuntivo de recursos

hídricos provenientes del río Melado (provincia de Linares), para lo cual se aprovecharan

los caudales derivados de la restitución de las aguas de la Central Hidroeléctrica Los

Hierros.

Hidroeléctrica de Pasada Collil

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Está localizado en un sector rural de la comuna de Chonchi, Chiloé, en la Región de Los

Lagos y utilizará las aguas del río Collil con una vida útil de 50 años. Será operada

mediante un acueducto cerrado y con una capacidad para conducir 2,5 m³/s de agua.

Busca proveer de energía limpia y renovable al SIC. La generación promedio total del

proyecto es de 22,77 GWh/año.

Central Hidroeléctrica de Pasada Alto Renaico

El proyecto consiste en la construcción y operación de una central hidroeléctrica de

pasada, la cual utilizará el caudal del canal Biobío Sur, que tiene una capacidad de riego

de 40.000 hectáreas.

La central dispondrá de un caudal de 8 m3/s y su emplazamiento le brinda una caída

bruta de 17,5m. El potencial hídrico que ofrece el caudal del canal y la diferencia de

altura será utilizado para la generación eléctrica, a través de turbina Francis acoplado a

un generador síncrono de 1,25 MW de potencia.

Central Hidroeléctrica Neltume

El proyecto Neltume corresponde a una central hidroeléctrica de pasada en la zona

cordillerana de la Región de Los Ríos, con una potencia aproximada de 490 MW y una

generación media anual estimada en 1.885 GWh.

El proyecto contempla la construcción de una bocatoma para captar las aguas del río

Fui, aproximadamente 980 m aguas abajo de su nacimiento, las que luego serán

conducidas hasta la caverna de máquinas mediante una obra de aducción

subterránea de unos 10 kilómetros de longitud.

Mini central Hidroeléctrica Trilaleo 2

Está ubicado en Comuna de Yungay, en la Región del Biobío. Considera una potencia

peak de generación eléctrica de 2,24 MW y una generación de alrededor de 8,4

GWh/año.

Modificación de proyecto Central Hidroeléctrica Butamalal

El proyecto Central Hidroeléctrica Butamalal consiste en la construcción y operación de

una mini central hidroeléctrica de pasada en las aguas del río Butamalal (Región del

Biobío) con una altura de caída neta de 251,45m que generará aproximadamente 9 MW.

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El Servicio de Evaluación Ambiental (SEA), ha decidido abortar el proyecto, ya que no

cumplía con los requisitos establecidos.

Pequeña Central Hidroeléctrica de Pasada Baquedano

El Proyecto consiste en la construcción, instalación y operación de una central de

pasada, sin regulación del caudal del río, que aprovecha el potencial hidroeléctrico del

río Cholguán (Región del Biobío), inmediatamente aguas abajo de la confluencia del

estero Las Mulas en el mismo, y las devuelve al mismo río, aproximadamente 9,4 km

aguas abajo. La Central de Pasada tendrá una capacidad instalada de 17,8 MW.

Proyecto central Hidroeléctrica de pasada Perquilauquén

El Proyecto Central Hidroeléctrico de Pasada Perquilauquén inyectará su energía en el Sistema Interconectado Central (SIC) en San Carlos. El Proyecto consiste en 3 centrales de pasada dispuestas en serie hidráulica, aprovecha las aguas del río Perquilauquén y una caída de 22, 22 y 17 metros, respectivamente. La puesta en marcha del proyecto está prevista para el presente año, y tendría una potencia nominal de 17MW, la cual funcionara con un tipo de turbina Kaplan y que estará ubicada en Parral, región del Maule.

Análisis Económico y Demanda de Energía.

Para realizar el análisis económico y de demanda de energía relacionado con las

centrales hidroeléctricas en Chile a la fecha, es necesario primero analizar el mercado de

la energía (generación/consumo) para dar ciertos márgenes a nuestro trabajo. Los

datos utilizados en esta parte no están del todo actualizados, pero estos tienen a lo más

4 años de antigüedad.

Al año 2011 Chile conto con 16.972,6 MW de capacidad bruta instalada, distribuida en 4

sistemas eléctricos independientes. El sistema interconectado del Norte Grande (SING),

es el sistema que provee y distribuye la energía principalmente a las industrias

relacionadas con la minería y en menor medida para las ciudades del norte, las que

tienen alrededor de un 5% de la población nacional; respecto del total instalado en el

país, este sistema tenía la capacidad de producir 4.343,84 MW correspondientes a un

25,6%. Más al sur, desde la ciudad de Taltal hasta la isla de Chiloé está conectado al SIC

(Sistema interconectado central) con una capacidad de generación instalada de 12.487,9

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MW que corresponde a un 73,6% de la capacidad total con el cual se alimenta el

consumo de un 93% de la población, además de las industrias existentes en este

territorio. Los otros dos sistemas (Sistema Eléctrico de Aysén y el Sistema Eléctrico de

Magallanes) con una capacidad del 0,8 % de la capacidad instalada a nivel nacional.

De este total instalado en el país, se puede separar por el tipo de energía primaria con el

cual se genera la energía eléctrica.

Podemos notar en este grafico la preponderancia de la generación por medio de

termoeléctricas (a gas, diesel, biomasa o carbón) en nuestro país, con un porcentaje de

participación de un 64.8%, mientras que las centrales hidroeléctricas (sean estas de

pasada o por medio de embalses) generan una potencia que ronda el 33.8% del total

generado.

Si analizamos estos datos, podemos inferir la alta dependencia energética de nuestro

país, para con países exportadores de los combustibles fósiles principalmente gas

natural y petróleo diesel, son estos recursos energéticos los que en un futuro próximo

verán en aumentar su valor, para luego agotarse y dejaran de ser transados en el

mercado, por lo tanto, es de primera importancia buscar cambiar la base generadora de

nuestra matriz lo más pronto posible, de esta forma desacoplar nuestra economía a los

vaivenes del mercado de los combustibles fósiles.

Para entender los precios del mercado energético en chile, debemos contextualizarnos

en las relaciones de oferta y demanda de electricidad. Para esto necesitamos saber

cómo se ha desarrollado la evolución de la producción en el país. En el siguiente grafico

se muestran los datos de la potencia generada total por las centrales conectadas al SIC y

25

SING, recordar que estos dos sistemas interconectados representan el 99% del mercado

nacional.

Al analizar este grafico podemos notar un cambio en la pendiente de la curva de

generación desde el año 2011, pero proporcionalmente, la pendiente de la curva no es

muy alta, por lo que si se hace una proyección lineal de los datos, al año 2020 la

potencia generada rondaran los 65.293,56 [GWh]. Del último año muestreado, 20.583

[GWh] fueron generados en centrales hidroeléctricas sean estas de pasada o con

embalse, esto corresponde a un 33.23% del total generado, esto esto se puede entender

ya que durante el periodo de estudio se está desarrollando un ciclo de sequía en las

regiones del país, las que no se divisan cambios climaticos que puedan mejorar los

índices de lluvia caida. Si esto lo miramos bajo la lupa de los efectos producidos por la

excesiva emisión de gases de invernadero, lo que según variadas publicaciones

científicas, se proyecta con una probabilidad de un 95% un aumento de 5 °C de aquí al

2050 haría que cambiara drásticamente el clima, y los comportamientos fluviales en la

región, ya que habrá sectores donde no se formaran los hielos de temporada, que son

las masas de agua con las que se alimentan los ríos, en los cuales se genera la energía,

con los que también se riegan los campos de la industria agropecuaria que nos

alimentan. Es importante utilizar de la mejor forma los recursos hídricos que

dispongamos, ya que en la actualidad, ya existen embalses con escasos niveles de agua.

Se debe realizar una discusión con perspectivas del bien común futuro de las

comunidades que se desarrollan a lo largo del país.

El grafico histórico de la potencia consumida muestra una imagen de las fluctuaciones

de las actividades realizadas en el país, y es necesario conocer su tendencia para

55.920,44

56.306,67 56.644,46

58.256,74

59.384,83 y = 887,88x + 54639

53.000,00

54.000,00

55.000,00

56.000,00

57.000,00

58.000,00

59.000,00

60.000,00

2009 2010 2011 2012 2013

Pot. Generada (GWh)

Pot. Generada

Lineal (Pot. Generada)

Polinómica (Pot. Generada)

26

proyectar la economía del país, ya que existe una relación entre la producción y el gasto

energético que conllevan los procesos productivos.

Podemos notar en el grafico un cambio en la pendiente el año 2011 y se corresponde

con la reactivación económica luego de que se iniciara la crisis económica el año 2008

en EUA y que luego esta fuera contagiada a las demás economías del globo. Aunque

también podemos ver como ese primer impulso, se ve amortiguado por la economía, y

como sabemos por la prensa, la reactivación económica no fue tal y para nuestro país,

donde el principal exportador e importador de mercancías (La republica popular de

China) anuncio la disminución en su tasa de crecimiento económico debido a las

incertidumbres crediticias en el mercado de capitales, además del control virtual de la

inflación que han llevado parte de las economías más grandes del mundo.

Ahora si agregamos ambas curvas y además las comparamos con la curva de Potencia

Instalada en [GWh] podremos analizar cómo se comporta el mercado energético en el

país, también la inversión en materia energética en relación a su proyección en

producción y finalmente poder entender los precios a los cuales se transa la energía en

Chile.

52.638,0

52.799,5

53.056,8

54.852,6

56.083,2

y = 894,35x + 51203

50.000,0

51.000,0

52.000,0

53.000,0

54.000,0

55.000,0

56.000,0

57.000,0

2009 2010 2011 2012 2013

Pot. Consumida

Pot. Consumida

Lineal (Pot. Consumida)

27

Podemos notar como existe un cierto acoplamiento entre las curvas de consumo y

generación de energía eléctrica, no así con la curva de potencia instalada. Esto lo

podemos explicar entendiendo la baja generación que han tenido las centrales

hidroeléctricas, debido a la falta de caudales de agua, además de que en el último

tiempo se han llevado a cabo varios proyectos de generación por medio de

combustibles fósiles, los cuales debido a la legislación vigente están llamados a ser

puestos en servicio en el último lugar de prioridades, debido a los altos niveles de

contaminación que producen en su funcionamiento, al no existir mayor demanda de

energía, no son puestas en marcha.

Los costos de producción son variables dependiendo del tipo de tecnología, de los

costos mismos de la inversión y los años en que se proyectó la devolución de los

capitales invertidos, ya que existe un periodo donde la inversión se incluye en los costos

para luego ser amortizados y que los costos se correspondan con los costos directos de

esta generación eléctrica, en la siguiente tabla se muestran estos datos.

Tipo de central Costo de producción (MWh instalado)

Hidroeléctrica US $30 Térmica US $78 Geotérmica US $107 Eólica US $141 Solar US $237

Son estos costos los que se traspasan a los consumidores por medio de los precios de

venta de la energía generada. Los cuales tienen diferentes valores si su consumo es de

52.000,00

54.000,00

56.000,00

58.000,00

60.000,00

62.000,00

64.000,00

66.000,00

68.000,00

1 2 3 4 5

Grafico comparativo de potencia (GWh)

Pot. Generada

Pot. Consumida

Poty. Instalada

Lineal (Pot. Generada)

Lineal (Pot. Consumida)

Lineal (Poty. Instalada)

28

carácter residencial o industrial. Al año 2011 el precio de venta para el sector

residencial fue de 55.910 [$/MWh] y para el sector industrial de 44.728 [$/MWh], lo que

significa una ganancia para el productor de $39.680 pesos por cada MW producido por

cada hora en una central hidroeléctrica.

Podemos notar en los graficos del comportamiento historico de los precios tanto para el sector

industrial como para los consumidores residenciales, que los precios en los ultimos años se ha

disparado con respecto a los precios de la energia en los paises desarrollados del globo.

29

Proyecciones.

En las proyecciones que se presentaran principalmente están bajo dos escenarios

posibles, el primero en base a los criterios del mercado, en los cuales no se presentan

cambios radicales en la composición de la matriz energética, y que la generación

predominan las tecnologías hidráulicas y carbón. Principalmente debido a proyectos de

grandes centrales hidráulicas proyectadas en la zona de Aysén. La capacidad instalada

de tecnologías sobre ERNC rondara un 24%.

Podemos notar en el gráfico de torta sobre la

capacidad instalada el predominio de las

centrales hidroeléctricas, y como también

existiría una gran participación de centrales del

tipo térmica. Pero si ese grafico lo comparamos

con el grafico de las proyecciones de generación

para el año 2030, nos daremos cuenta que no

existe mucha relación entre la supuesta matriz

eléctrica con que contara el país, y la

producción misma de energía eléctrica para

esos años.

30

Podemos notar una clara predominancia de la generación hidráulica, llegando al 73%,

como se mencionó antes, esto se debe al ingreso al mercado de grandes centrales

hidroeléctricas instaladas en la zona sur del país, además podemos notar como

disminuye la participación de las centrales térmicas, llegando a un 11% al 2030, esto se

condice con nuestros análisis anteriores, y se estima que este tipo de centrales, no

podrán entrar a competir con el resto de las centrales debido al alto costo de

funcionamiento y sus altos niveles de contaminación, comparado con otro tipo de

tecnologías.

31

El segundo criterio de evaluación sobre el cual se hacen las proyecciones es donde la

inversión se desarrolla en mayor medida en las tecnologías de generación en base a

energías renovables no convencionales. Esto haría que cambiara en gran medida la

conformación de nuestra matriz energética. Este escenario presenta un gran avance en

capacidad de generación con tecnología geotérmica, llegando a valores cercanos al 21%,

y las ERNC en total completan el 42% de la capacidad instalada total, por otro lado

existe una disminución de la capacidad instalada con tecnologías térmicas

convencionales llegando a cifras del orden del 29%. Se estima que para el año 2030 no

haya en funcionamiento proyectos de generación mediante la combustión de Diese

distintos a los que ya funcionan en el año 2013.

32

En cuanto a la generación misma de la energía por parte de la matriz generadora

podemos ver en los gráficos proyectados para el año 2030, que la predominancia de las

tecnologías hidro disminuye para llegar a un 37% al 2030 y a diferencia del gran

aumento en la participación de las tecnologías geotérmicas, también llegando a un 37%,

y en total la generación en base a ERNC llega a un 56%.

33

Conclusión

En los últimos años la continua y creciente demanda de energía ha obligado a utilizar diversos medios de obtención de energía tales como centrales hidráulicas, mediante centrales termoeléctricas a carbón o a combustibles fósiles. Comparando los distintos tipos de opciones para considerar en este ámbito, la generación mediante centrales hidroeléctricas es una de las que presentan mayores ventajas, pues está entre las energías más eficientes y menos costosas. Por otro lado les juega en contra el gran costo de inversión, no obstante estas centrales pueden durar muchos años por lo que el costo de inversión es totalmente recuperado y con creces. Las centrales hidráulicas, como toda fuente de energía perteneciente al ERNC tiene como gran desventaja su alto costo, quizás si en un fututo, los avances tecnológicos pudiesen disminuir los costos y hacer que estas energías fueran eficientes a gran escala, podríamos pensar en ellas como una verdadera opción a considerar que podría desplazar a energías termoeléctricas a combustión e incluso a la misma hidroeléctrica, hoy en día lo que se suele hacer es poner varias centrales en serie por el mismo cauce de agua, de modo de poder aprovecharlas mejor. Chile por contar con grandes recursos hídricos que tienen un gran potencial, debiera impulsar con mayor fuerza este tipo de proyectos con el fin de satisfacer la demanda energética creciente a un bajo costo y mantener el crecimiento económico, siempre y cuando se cumplan todos los permisos y requisitos de modo de no perjudicar en la medida de lo posible el medio ambiente. Pero sabiendo que no podemos depender de un solo tipo de tecnologia para alimentar

nuestra industria y nuestras casa, debemos avanzar en el desarrollo de la mayor cantidad de

tecnologias con las cuales producir energia electrica, a bajo costo monetario y ambiental, asi

poder asegurar la sustentavilidad de nuestro desarrollo en el tiempo.

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Bibliografia.

http://www.sea.gob.cl/

http://www.cdec-sic.cl/datos/anuario2012.pdf

http://www.centralenergia.cl/centrales/

http://antiguo.cne.cl/cnewww/opencms/06_Estadisticas/energia/Electricida

d.html

http://www.minenergia.cl/estrategia-nacional-de-energia-2012.html

http://www.diarioelpulso.cl/index.php?option=com_content&view=article&i

d=15791:central-chacayes-de-pacific-hydro-es-premiada-como-proyecto-

hidroelectrico-del-ano-&catid=17:empresas-&Itemid=35

http://seia.sea.gob.cl/externos/fiscalizacion/archivos/digital__idExp219107

2_idFis16759.pdf

http://generadoras.cl/empresas-asociadas/

http://www.eps.cl/archivos/contenido/3b3367478a8b6e6bf6f6edd17ea4df2

0.pdf

http://escenariosenergeticos.cl/wp-

content/uploads/Escenarios_Energeticos_2013.pdf