UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIA
Peumo Repositorio Digital USM https://repositorio.usm.cl
Tesis USM TESIS de Postgrado de acceso ABIERTO
2019
DESARROLLO Y DESAFÍOS DE
PROYECTOS DE GENERACIÓN DE
ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA EN CHILE
LÓPEZ VARGAS, VÍCTOR ANDRÉS
https://hdl.handle.net/11673/47150
UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA Escuela de Negocios Departamento de Ingeniería Comercial
MBA, Magíster en Gestión Empresarial
Desarrollo y Desafíos de Proyectos de Generación de
Energía Solar Fotovoltaica en Chile
Tesina de Grado presentada por
Víctor Andrés López Vargas
Como requisito para optar al grado de
MBA, Magíster en Gestión Empresarial
Guía de Tesina Sr. Cristian Raggio Donoso
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TITULO DE TESINA: “DESARROLLO Y DESAFÍOS DE PROYECTOS DE GENERACIÓN DE ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA EN CHILE”
AUTOR: VÍCTOR ANDRÉS LÓPEZ VARGAS
TRABAJO DE TESINA, presentando en cumplimiento parcial de los requisitos para el Grado de MBA, Magíster en Gestión Empresarial de la Universidad Técnica Federico Santa María.
OBSERVACIONES: _________________________________________
COMISIÓN DE TESINA: Cristian Raggio D. Hugo Osorio Z. José Luis Andías P.
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Todo el contenido, análisis, conclusiones y opiniones vertidas en este estudio son de mi exclusiva responsabilidad.
Nombre: Víctor Andrés López Vargas.
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Resumen Ejecutivo
Durante los últimos años, las energías renovables no convencionales (ERNC) han tenido en Chile un gran crecimiento y dinamismo, la velocidad de su incorporación al sistema eléctrico ha sorprendido a todos los actores del mercado. Dentro de las ERNC destaca la energía solar fotovoltaica, ya que Chile cuenta con la radiación más alta del planeta, lo cual hace muy atractiva la inversión en plantas solares fotovoltaicas en el país.
Existe un acuerdo transversal acerca de la importancia de la incorporación de energías limpias a la matriz energética de Chile. El año 2014 se presentó la “Agenda de Energía”, donde el país estableció como metas la disminución de consumo energético de un 20% y alcanzar un 20% de potencia instalada de ERNC para el año 2025. Durante el año 2015 en la cumbre internacional del cambio climático llevada a cabo en París, el gobierno de Chile se comprometió a reducir en un 30% la intensidad de sus emisiones de dióxido de carbono por unidad de PIB para el año 2030. También el año 2015, se lanza el programa “Energía 2050”, donde se busca que para el año 2050 al menos un 70% de la matriz eléctrica provenga de fuentes renovables, con énfasis en energía solar y eólica.
El presente estudio, analiza el mercado eléctrico nacional, describe los sistemas eléctricos que existen en el país, luego define el concepto de energía solar y grafica las fuentes de generación en el Sistema Eléctrico Nacional (SEN). Posteriormente, se revisan tres tipos de proyectos innovadores con nuevas tecnologías, que consideran generación fotovoltaica más almacenamiento y más adelante se presentan las nuevas tendencias existentes en paneles fotovoltaicos.
Adicionalmente, se desarrolla un caso óptimo de negocio para ser implementado en Chile, donde se realiza un análisis comparativo de tres diferentes alternativas de modelos de negocios, se preparan los flujos de caja estimados, se determina el tamaño de la inversión para cada planta de generación simulada y se obtienen los indicadores: VAN (Valor Actual Neto), TIR (Tasa Interna de Retorno) y CAPM (Modelo de Valoración del Precio de los Activos Financieros) para cada uno de ellos.
Finalmente, se presenta un modelo de negocio con la herramienta “Business Model Canvas”, para un proyecto de energía solar fotovoltaica en Chile. Aquí se definen las actividades clave a considerar, evaluar y ejecutar para el desarrollo de un proyecto.
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Abstract
In recent years, non-conventional renewable energies (NCRE) have had great growth and dynamism in Chile, the speed of their incorporation into the electricity system has surprised all market players. Within the NCRE, photovoltaic solar energy stands out, since Chile has the highest radiation on the planet, which makes investment in photovoltaic solar plants in the country very attractive.
There is a transversal agreement on the importance of incorporate clean energy into Chile's energy matrix. In 2014 was presented the "Energy Agenda", where the country set a goals of 20% reduction in energy consumption and 20% of NCRE installed capacity by 2025. During 2015 in the international climate change summit held in Paris, the Chilean government committed to reduce by 30% the intensity of its carbon dioxide emissions per unit of GDP by the year 2030. Also in 2015, the "Energy 2050" program was launched, where it is expected that for the year 2050 at least 70% of the electricity matrix comes from renewable sources, with emphasis on solar and wind energy.
The present study analyzes the national electricity market, describes the electrical systems that exist in the country, then defines the concept of solar energy and charts the sources of generation in the National Electric System (SEN). Subsequently, three types of innovative projects are reviewed with new technologies, which consider photovoltaic generation plus storage and later the new trends in photovoltaic panels are presented.
Additionally, an optimal business case is developed to be implemented in Chile, where a comparative analysis of three different business model alternatives is carried out, the estimated cash flows are prepared, the size of the investment is determined for each generation plant simulated and those indicators are obtained: NPV (Net Present Value), IRR (Internal Rate of Return) and CAPM (Capital Asset Pricing Model) for each of them.
Finally, a business model is presented with the tool "Business Model Canvas" for a photovoltaic solar energy project in Chile. Here, the key activities to be considered, evaluated and executed for the development of a project are defined.
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Agradecimientos
Agradezco a mi familia, los que están y los que ya no, a mi pareja, mis amigos, colegas, al profesor guía y a todos quienes de alguna forma me apoyaron en este proyecto personal.
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Índice de Capítulos
1. Introducción ... 11
2. Origen y Propósito del Estudio ... 13
3. Hipótesis... 14
4. Objetivos ... 15
5. Alcance del Estudio ... 16
6. Metodología de Trabajo... 17
7. Estado del Arte ... 18
7.1 Revisión de Tesis Nacionales y Extranjeras: ... 18
7.1.1 Diseño de un Plan de Negocios para una Empresa Proveedora de Energía Eléctrica Solar Fotovoltaica. ... 18
7.1.2 Análisis de la Operación Interconectada de Centrales Eléctricas en Base a Tecnología Termo Solar de Tipo Concentrador con Torre. ... 19
7.1.3 Design Process Optimisation Of Solar Photovoltaic Systems ... 19
7.1.4 Medición del Impacto de la Penetración de Energías Renovables no Convencionales Intermitentes en los Costos del SIC ... 19
7.1.5 Indicadores de Gestión para Energías Renovables No Convencionales en Chile ... 20
7.2 Revisión de Proyectos en Desarrollo o Construcción en el País, Tradicionales y de Tecnologías Más Innovadoras (Generación Más Almacenamiento) ... 21
7.2.1 Valhalla: Espejo y Cielos de Tarapacá → Generación de energía solar y utilización de un porcentaje de esta para bombear agua y luego generar hidroelectricidad ... 21
7.2.2 Generación de energía termo solar y con esto calentar sales a altas temperaturas para luego generar electricidad (concentrador de torre) → Cerro Dominador de EIG Energy Global Partner ... 22
7.2.3 Generación de energía renovable y con esto almacenar aire en formaciones geológicas, luego con esta presión generar electricidad en turbinas → Etapa de estudio ... 23
8. Desarrollo ... 24
8.1 Descripción del Mercado Eléctrico en Chile ... 24
8.2 Características de Sistemas Eléctricos en el Territorio Nacional ... 25
8.3 Definición de Energía Solar ... 27
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8.5 Revisión de Proyectos en Desarrollo o Construcción en el País, Tradicionales
y de Generación Solar Más Almacenamiento ... 30
8.5.1 Generación de energía solar y utilización de un porcentaje de esta para bombear agua y luego generar de forma hidroeléctrica → Valhalla: Espejo y Cielos de Tarapacá. ... 31
8.5.2 Generación de energía termo solar y con esto almacenar calor en sales para luego generar electricidad (concentrador de torre) → Cerro Dominador. 32 8.6 Nuevas Tecnologías en Paneles Fotovoltaicos... 33
8.6.1 Paneles Policristalinos ... 33
8.6.2 Paneles Bifaciales ... 34
8.6.3 Paneles Orgánicos... 34
8.7 Desarrollar un Caso de Negocio Óptimo para ser Implementado en Chile .. 36
8.7.1 Supuestos utilizados para todas las evaluaciones y desarrollo de los modelos de negocio: ... 36
8.7.2 Flujo de Caja para un Proyecto del tipo → Solar Fotovoltaico “Tradicional” o “Normal” ... 39
8.7.3 Flujo de Caja para un Proyecto del tipo Tecnología Combinada → Solar Fotovoltaica e Hidráulica con Almacenamiento ... 41
8.7.4 Flujo de Caja para un Proyecto del tipo → Concentración Solar ... 44
8.7.5 Análisis de Resultados ... 46
8.8 Modelo de Negocio Canvas para un Proyecto Solar Fotovoltaico ... 47
9. Conclusiones ... 49
9.1 Cumplimiento de Objetivos ... 49
9.2 Análisis de Modelos de Negocio ... 49
9.3 Lo que Sigue ... 50
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Índice de Figuras
Figura 1: Imagen de proyecto solar en construcción, desierto de Atacama
(2017). ... 12
Figura 2: Diagrama proyecto Valhalla. ... 21
Figura 3: Imagen de proyecto en construcción Cerro Dominador. ... 22
Figura 4: Diagrama proyecto generación con almacenamiento de aire. ... 23
Figura 5: Diagrama del mercado eléctrico en Chile. ... 24
Figura 6: Diagrama Tipos de energía mercado eléctrico en Chile. ... 25
Figura 7: Diagrama Sistemas eléctricos en Chile. ... 26
Figura 8: Fotografía de planta solar fotovoltaica, Colina, Región Metropolitana de Santiago. ... 27
Figura 9: Fotografía de planta termo solar, Minera Centinela, Antofagasta, Chile. ... 28
Figura 10: Gráfico de generación eléctrica por tipo de tecnología durante el año 2005 y 2019. ... 29
Figura 11: Diagrama proyecto Valhalla. ... 31
Figura 12: Infografía de proyecto Cerro Dominador. ... 32
Figura 13: Imagen de tipos de paneles solares. ... 33
Figura 14: Fotografía paneles solares bifaciales. ... 34
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Índice de Tablas
Tabla 1: Costos Marginales Reales DIURNOS del SEN. ... 38 Tabla 2: Costos Marginales Reales NOCTURNOS del SEN. ... 38
Tabla 3: Índice de Precio Selectivo de Acciones (IPSA), de la Bolsa de Comercio de Santiago durante los últimos 10 años ... 39
Tabla 4: Información sobre Flujo de Caja para un Proyecto del tipo: Solar Fotovoltaico “Tradicional” o “Normal”. ... 41
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1. Introducción
En 2017 el diario norteamericano The Washington Post catalogó a Chile como la “Arabia Saudita Solar”, pero en los últimos años el desarrollo, construcción y puesta en marcha de proyectos solares fotovoltaicos ha venido disminuyendo su ritmo y la posibilidad del país de convertirse en una potencia solar se ha ido alejando.
Existe un acuerdo transversal acerca de la importancia de la incorporación de energías limpias a la matriz energética de Chile. Las energías renovables no convencionales (ERNC) y la eficiencia energética jugarán un rol clave en el futuro energético del país.
Según lo presentado en la “Agenda de Energía” lanzada el año 2014, Chile estableció como metas la disminución de consumo energético de un 20% y un 20% de la matriz energética basada en ERNC para el año 2025. Por otro lado, en la cumbre internacional del cambio climático llevada a cabo en París en diciembre de 2015, el gobierno de Chile se comprometió a reducir en un 30% la intensidad de sus emisiones de dióxido de carbono por unidad de PIB para el año 2030, lo que sugiere la “descarbonización” de nuestra matriz energética. Al mismo tiempo, la Política Energética de Chile definida en el documento “Energía 2050”, publicada el año 2015, busca que para el año 2050 al menos un 70% de la matriz eléctrica provenga de fuentes renovables, con énfasis en energía solar y eólica.
Si bien el mercado de energías limpias ha crecido significativamente en Chile durante los últimos cinco años, siguen existiendo barreras a la incorporación de estas tecnologías. En particular, existen sectores donde los desarrolladores de iniciativas de energía limpia tienen dificultad de acceso a financiamiento a un costo razonable. Además, la baja que han experimentado los precios de la energía presenta nuevos desafíos para la industria. El acceso a diferentes alternativas y opciones de financiamiento es una de las barreras más significativas para el mayor desarrollo e implementación de este tipo de proyectos y para cumplir con las metas fijadas por la autoridad (Perspectivas del Financiamiento de las Energías Limpias en Chile: ¿Oportunidades para los Bancos Verdes y los Bonos Verdes?,Consejo para la Defensa de Recursos Naturales: NRDC por sus siglas en inglés, abril de 2016).
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Mediante este proyecto de tesina se busca describir las tendencias mundiales en la construcción de proyectos de generación eléctrica solar fotovoltaica, analizar la situación en Chile y presentar un modelo óptimo de desarrollo de una planta solar en nuestro país.
Figura 1: Imagen de proyecto solar en construcción, desierto de Atacama (2017).
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2. Origen y Propósito del Estudio
Chile ha demostrado gran potencial para el desarrollo de energías renovables en Latinoamérica y en el mundo por sus características geográficas, climáticas y de estabilidad institucional. Principalmente se destaca en la generación de energía solar, ya que Chile posee la radiación más alta del planeta, lo cual hace muy atractiva la inversión en plantas solares fotovoltaicas en el país.
El despliegue de plantas de tecnología solar fotovoltaica en Chile ha tenido un enorme dinamismo durante los últimos 5 años. La velocidad de su incorporación al sistema eléctrico chileno ha sorprendido a todos los actores del mercado, desarrolladores, proveedores e inversionistas. No obstante, el dinamismo se ha ido perdiendo.
Un informe llamado “Estudio Benchmarking de Plantas Solares Fotovoltaicas en Chile” encargado por el Comité Solar y realizado por Encare el año 2017, señala que las barreras que impedirían que la energía solar fotovoltaica crezca con la tasa de incorporación que habían tenido los últimos años, y que impida la incorporación de actores nuevos serían, entre otras:
a) Las restricciones de transmisión. Consiste en una barrera crítica sobre la capacidad de implementar proyectos en las zonas de mayor potencial de Chile (regiones de Atacama hacia el norte).
b) El acceso a financiamiento. Estaría condicionado a la contratación de los proyectos, dada la volatilidad del precio de la energía en el mercado spot y su caída en horario diurno.
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3. Hipótesis
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4. Objetivos
Por lo expuesto hasta el momento, se está en condiciones de presentar los objetivos de la tesina:
• Objetivo General
El propósito de este trabajo de investigación es analizar las tendencias a nivel mundial de la industria de generación de energía eléctrica para plantas solares fotovoltaicas y la aplicación de las mejores prácticas y nuevas tecnologías en el mercado chileno. Además, se busca desarrollar un modelo de negocio óptimo, para la construcción y operación de un proyecto de generación competitivo y rentable.
• Objetivos Específicos
1) Describir el mercado eléctrico en Chile. Cómo funciona y dimensionamiento de la industria.
2) Analizar el mercado nacional e internacional respecto de los proyectos de generación de energía solar fotovoltaica. Conocer las nuevas tecnologías disponibles en el mercado.
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5. Alcance del Estudio
Con los objetivos expuestos anteriormente, el presente estudio busca analizar y comprender el mercado de la generación de energía eléctrica de fuentes renovables no convencionales, más específicamente en los proyectos solares fotovoltaicos en la industria local. Se busca que esta investigación sea una guía para el desarrollo de proyectos rentables en Chile, intentando dar apoyo a la toma de decisiones de inversión.
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6. Metodología de Trabajo
Para que este estudio sea realmente una guía para el desarrollo de proyectos de generación de energía solar fotovoltaicos, será necesario llevar a cabo una investigación se realizará en distintas etapas que se detallan a continuación:
• Explicar cómo funciona el mercado eléctrico en Chile, dimensionar su tamaño y comprender el escenario actual. Esto se realizará con una investigación principalmente en sitios web de instituciones oficiales y también de organismos asociados a la industria.
• Investigar respecto de nuevas tecnologías y tendencias a nivel mundial en la industria de la energía solar, a través de revisión de bibliografía especializada.
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7. Estado del Arte
Respecto a proyectos de generación de energía eléctrica solar fotovoltaica, se ha recopilado información, que podemos clasificar en dos grupos:
7.1 Revisión de Tesis Nacionales y Extranjeras:
Se ha realizado una revisión de tesis que estén relacionadas a los temas a desarrollar, según el objetivo general y los específicos. La revisión se realizó por internet, consultando los portales de algunas universidades nacionales y en buscadores para el caso de las extranjeras. Hubo algunos filtros relacionados principalmente por los temas desarrollados, pero además se consideró importante la antigüedad de estas tesis, principalmente porque los cambios en tecnología de los paneles fotovoltaicos, los precios de la energía y los modelos de negocio para una planta de generación han venido cambiando sustancialmente durante los últimos 5 años.
A continuación, un pequeño resumen de las tesis que inicialmente serán consideradas como interesantes de analizar, para el desarrollo de este estudio.
7.1.1 Diseño de un Plan de Negocios para una Empresa Proveedora de Energía Eléctrica Solar Fotovoltaica.
Autor: Constenla Kasat, Valentina. Año 2012, Universidad de Chile.
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7.1.2 Análisis de la Operación Interconectada de Centrales Eléctricas en Base a Tecnología Termo Solar de Tipo Concentrador con Torre.
Autor: Hunfan Blas, Nicolás Guillermo. Año 2011, Universidad de Chile
Analiza la tecnología del tipo termo solar de tipo concentrador con torre y evalúa su instalación en el desierto de Atacama. Se simula la operación de una planta de esta tecnología, para centrales de 9 y 50 MW. El resultado indica que el tamaño óptimo es de 50 MW (para este análisis), pero a un costo de energía estabilizado de USD 98/MWh, que en el escenario actual no es viable. Se concluye que esta tecnología tiene el potencial de instalarse en Chile, logrando una rentabilidad positiva, gracias a las condiciones económicas y geográficas de la región. Finalmente, hoy en día se construye un proyecto con esta tecnología, denominado “Cerro Dominador”, que analizaremos más adelante en esta investigación.
7.1.3 Design Process Optimisation Of Solar Photovoltaic Systems
Autor: Gross, Brian. Año 2015, Loughborough University – United Kingdom
Busca el diseño óptimo de una planta solar, con mínimo capital, bajos costos, máximo rendimiento. Posteriormente realiza análisis y descripciones más bien técnicas y complejas, describe diferentes tipos de paneles, configuraciones de planta, yield, etc. Realiza la descripción de diferentes tipos de celdas solares, luego de panel solar fotovoltaico, cómo se conforma un sistema de paneles solares, el
performance de ellos y finalmente muestra cómo calcular la parte financiera de un proyecto de esta naturaleza.
7.1.4 Medición del Impacto de la Penetración de Energías Renovables no Convencionales Intermitentes en los Costos del SIC
Autor: Urzúa Manchego, Ignacio Alejandro. Año 2014, Universidad Católica de Chile
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7.1.5 Indicadores de Gestión para Energías Renovables No Convencionales en Chile
Autor: Herrera Jeno, Rodrigo Patricio. Año 2011, Universidad de Chile
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7.2 Revisión de Proyectos en Desarrollo o Construcción en el País, Tradicionales y de Tecnologías Más Innovadoras (Generación Más Almacenamiento)
En esta etapa, se hizo una revisión consistente en conocer qué tipo de nuevas tecnologías se están desarrollando en Chile. Se encontraron interesantes ejemplos de nuevos tipos de centrales de generación de energía que utilizan modelos ya exitosos en otros países, pero a penas incipientes en el país.
Se describirán más en profundidad, en el en apartado del Desarrollo de esta tesis más adelante. A continuación, una breve descripción de los proyectos más interesantes de observar y analizar:
7.2.1 Valhalla: Espejo y Cielos de Tarapacá → Generación de energía solar y utilización de un porcentaje de esta para bombear agua y luego generar hidroelectricidad
La energía solar generada será utilizada para consumo residencial e industrial, y además para bombear agua de mar a la parte superior de un farellón costero y acumular en cuencas naturales, con el objetivo de generar energía hidroeléctrica, en los períodos de intermitencia en la generación.
Figura 2: Diagrama proyecto Valhalla.
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7.2.2 Generación de energía termo solar y con esto calentar sales a altas temperaturas para luego generar electricidad (concentrador de torre) → Cerro Dominador de EIG Energy Global Partner
El complejo solar Cerro Dominador estará formado por una planta fotovoltaica con una capacidad de 100 MW y por la primera planta termosolar de América Latina, con 110 MW de capacidad y 17,5 horas de almacenamiento térmico. En conjunto, el campo solar del complejo alcanza las 1.000 hectáreas.
Esta planta poseerá un sistema de almacenamiento térmico de sales fundidas que permitirá entregar energía de forma estable durante las 24 horas del día.
Figura 3: Imagen de proyecto en construcción Cerro Dominador.
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7.2.3 Generación de energía renovable y con esto almacenar aire en formaciones geológicas, luego con esta presión generar electricidad en turbinas → Etapa de estudio
Se trata de utilizar el excedente de energía (eólica o solar) para poder comprimir aire y almacenarlo en una cueva subterránea.
Cuando sea necesaria la obtención de energía, el aire se libera y a través de una turbina se generará electricidad.
Figura 4: Diagrama proyecto generación con almacenamiento de aire.
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8. Desarrollo
En base a los objetivos específicos y la metodología en este capítulo se desarrolla el tema.
8.1 Descripción del Mercado Eléctrico en Chile
El mercado eléctrico en Chile, desde el lado de la oferta de energía, está compuesto por tres sectores cuyas actividades hacen posible la disposición de la energía eléctrica en los distintos puntos del mercado. La interconexión física de los componentes de cada uno de estos sectores se denomina sistema eléctrico. Fuente:
http://generadoras.cl/generacion-electrica-en-chile [Accesado 17.12.2018].
Generación: Tiene como función la producción de la energía eléctrica a través de distintas tecnologías tales como la hidroeléctrica, termoeléctrica, eólica, solar, entre otras.
Transmisión: Tiene como función la transmisión, en niveles altos de voltaje, de la energía producida a todos los puntos del sistema eléctrico.
Distribución: Tiene como función el distribuir, en niveles de voltaje más reducidos que los de Transmisión, la energía desde un cierto punto del sistema eléctrico a los consumidores que este sector atiende.
Estas actividades son desarrolladas por completo por empresas privadas, las que realizan las inversiones necesarias dentro de la normativa específica que rige para cada uno de estos sectores. Así, la Transmisión y Distribución se desarrollan dentro de un esquema regulado, por la característica de monopolio que tienen ambos sectores, mientras que Generación lo hace bajo reglas de libre competencia.
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8.2 Características de Sistemas Eléctricos en el Territorio Nacional
El mercado eléctrico chileno está compuesto por tres sistemas independientes:
Sistema Eléctrico Nacional (SEN): Sistema compuesto por los antiguos sistemas Interconectado Central (SIC) e Interconectado del Norte Grande (SING). A abril de 2019 contaba con una capacidad instalada neta de 23.218,2 MW. El 47,47% de la capacidad instalada correspondía a fuentes renovables (28,39% hidráulica, 10,26% solar, 6,56% eólico, 2,16% biomasa y 0,1% geotérmica) mientras que el 52,53% corresponde a fuentes térmicas (20,69% carbón, 19,11% gas natural y 12,73% petróleo). El aumento de la generación renovable ha sido importante en los últimos años, pasando de un 35% en 2011 a 47,47% en 2019. De igual forma, la penetración de las tecnologías solar y eólica ha aumentado drásticamente pasando de un 1% en 2011 a un 16,82% de energía solar a abril 2019.
Sistema de Aysén (SEA): Sistema que produce electricidad para abastecer la Región de Aysén del General Carlos Ibañez del Campo. A diciembre de 2017 poseía una capacidad instalada neta de 64 MW, con un 57% diesel, 37% hidráulica y 6% eólica.
Sistema de Magallanes (SEM): Sistema que produce electricidad para abastecer las Región de Magallanes y de la Antártica Chilena. A diciembre de 2017 poseía una capacidad instalada neta de 107 MW, con un 82% gas natural, 15% diésel, y 3% eólica.
Fuente: http://generadoras.cl/generacion-electrica-en-chile [Accesado 17.12.2018].
Fuente: http://energiaabierta.cl/visualizaciones/capacidad-instalada/ [Accesado
11.05.2019].
Figura 6: Diagrama Tipos de energía mercado eléctrico en Chile.
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Figura 7: Diagrama Sistemas eléctricos en Chile.
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8.3 Definición de Energía Solar
Es una energía renovable que utiliza la radiación electromagnética proveniente del sol. La cantidad de energía solar que incide por unidad de área y tiempo (kWh/m2 al día) corresponde al principal criterio para seleccionar el lugar de ubicación de una planta solar. La zona norte de Chile posee la mayor incidencia solar del mundo, principalmente en el desierto de Atacama y zonas próximas.
Capacidad instalada energía solar: Durante las últimas décadas los costos de la tecnología solar han disminuido y por ende la capacidad instalada ha aumentado notablemente. En el mundo en 2010 (Ministerio de Energía, Energía Abierta, 2017 y WEC, World Energy Resources - Solar, 2016) existían 250 GW de instalaciones solares mientras que en 2015 esta cifra alcanzó los 430 GW. En Chile a diciembre de 2018 existían 2.442,46 MW de instalaciones solares, logrando una penetración cercana al 10% en el sistema (Coordinador Eléctrico Nacional, 2018).
Existen dos tipos de centrales solares:
• Sistemas fotovoltaicos (PV): Generación de energía eléctrica a través de paneles fotovoltaicos que captan la energía luminosa del sol para transformarla en energía eléctrica. Para conseguir la transformación se emplean células fotovoltaicas fabricadas con materiales semiconductores. En el mercado se han desarrollado diversas tecnologías, siendo la tecnología de silicio policristalino la predominante.
Figura 8: Fotografía de planta solar fotovoltaica, Colina, Región Metropolitana de Santiago.
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• Sistemas térmicos: En las centrales térmicas el calor de la radiación solar se utiliza para producir electricidad. Los colectores térmicos utilizan fluidos, tal como agua, aceite, sales, aire y dióxido de carbono, para producir la energía a través de un ciclo termodinámico convencional. Los colectores concentradores utilizan espejos para enfocar la energía del sol en un tubo que contiene alguno de los fluidos mencionados.
Existen sistemas que se utilizan para baja temperatura (hasta 180°C) con aplicaciones como calentar agua, calefacción y piscinas y paneles de alta temperatura utilizados para procesos industriales o generación de electricidad. Respecto a los sistemas de alta temperatura destacan torre concentradora, colector o platos parabólicos y reflector Fresnel línea.
Fuente: Generadoras de Chile -http://generadoras.cl/tipos-energia/energia-solar
[ Accesado el 17.12.2018 ]
Figura 9: Fotografía de planta termo solar, Minera Centinela, Antofagasta, Chile.
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8.4 Fuentes de Generación en el Sistema Eléctrico Nacional (SEN)
El siguiente gráfico representa la generación de energía en el Sistema Eléctrico Nacional (SEN). Aquí se comparan los años 2005 y con 2019. De esta forma se espera representar la penetración de ERNC y ver la comparación de ambos escenarios.
Es interesante analizar este gráfico, para comprender que aún cuando exista un gran desarrollo de fuentes de energía renovables y menos contaminantes, nuestro país sigue siendo dependiente de fuentes térmicas (carbón, gas y diesel).
Figura 10: Gráfico de generación eléctrica por tipo de tecnología durante el año 2005 y 2019.
Fuente: Elaboración propia a partir de información obtenida en el Ministerio de Energía, Anuario Estadístico de Energía años 2005 y 2019.
18%
29%
2%
32%
18%
1% 0% 0% 0% 0%
21%
19%
13%
14% 12% 2% 7% 10%
2%
0% 0%
5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40%
Generación Eléctrica por Tipo de Tecnología
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8.5 Revisión de Proyectos en Desarrollo o Construcción en el País, Tradicionales y de Generación Solar Más Almacenamiento
En Chile existen algunos interesantes proyectos en desarrollo, algunos en etapa de construcción o en búsqueda de financiamiento y otros solos en exploración.
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8.5.1 Generación de energía solar y utilización de un porcentaje de esta para bombear agua y luego generar de forma hidroeléctrica → Valhalla: Espejo y Cielos de Tarapacá.
Espejo y Cielos de Tarapacá. Ambos ubicados cercanos a la ciudad de Iquique, provincia de Tarapacá. Propietario: Grupo de accionistas, buscando financiamiento, liderado por Juan Andrés Camus y Francisco Torrealba, entre otros.
Espejo: Consiste en una central hidráulica de bombeo de 300 MW que opera con agua de mar. Es un enorme sistema de almacenamiento de electricidad que permitiría eliminar la intermitencia de fuentes de ERNC.
Cielos: Es una planta solar fotovoltaica de 600 MW. El proyecto es de 1.650 hectáreas, generará 1.800 GW al año.
Figura 11: Diagrama proyecto Valhalla.
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8.5.2 Generación de energía termo solar y con esto almacenar calor en sales para luego generar electricidad (concentrador de torre) → Cerro Dominador.
El complejo solar Cerro Dominador estará formado por una planta fotovoltaica con una capacidad de 100 MW y por la primera planta termosolar de América Latina, con 110 MW de capacidad y 17,5 horas de almacenamiento térmico. En conjunto, el campo solar del complejo alcanza las 1.000 hectáreas. El propietario del proyecto es EIG Global Energy Partners, fondo de inversiones estadounidense.
La planta fotovoltaica, con una potencia instalada de 100 MW, constará de 392.000 paneles que captarán la energía del sol para transmitirla directamente a la red.
La planta termosolar tendrá 10.600 heliostatos con una superficie total para el campo solar de más de 700 hectáreas. Los heliostatos concentran la radiación solar en un punto, el receptor, ubicado en la parte superior de una torre de 250 metros de altura. La radiación del sol se emplea para calentar sales fundidas que se utilizan para generar vapor con el que se alimenta una turbina de 110 MW que genera electricidad limpia.
Figura 12: Infografía de proyecto Cerro Dominador.
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8.6 Nuevas Tecnologías en Paneles Fotovoltaicos
A continuación, se muestran de manera muy resumida algunas tecnologías que son sumamente interesantes y con gran potencial de aplicación en Chile. Algunas de ellas son bastante incipientes, pero otras ya están en uso en otros países. Sin duda el desarrollo de tecnologías más eficientes y a menores precios, permitirá el crecimiento de la industria solar en nuestro territorio, aprovechando de mejor manera los recursos de radiación existentes y mejorando la rentabilidad de nuevos proyectos.
8.6.1 Paneles Policristalinos
En el International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV) del año 2018, se indicó que han bajado en un 35% entre 2016 y 2018 los precios de los cuatro elementos principales de los módulos de paneles fotovoltaicos “policristalinos”, que se basan en células de silicio policristalino “Mc-Si”: silicio, obleas, celda y módulo fotovoltaico. El “Mc-Si” ha sido una verdadera revolución en la producción de paneles, ya que reduce considerablemente el precio en comparación con el “sc-Si”, basado en células de silicio monocristalino.
Figura 13: Imagen de tipos de paneles solares.
34 8.6.2 Paneles Bifaciales
Durante 2018 la empresa Phineal anunció una alianza con el Dictuc y el Centro Avanzado de Ingeniería Eléctrica y Electrónica (AC3E) de la Universidad Técnica Federico Santa María en Valparaíso, para desarrollar mediciones de desempeño de tres tecnologías de módulos fotovoltaicos: silicio policristalino, bifacial de silicio y capa fina (CdTe).
Dentro de éstas, los paneles bifaciales cobran más fuerza en Chile y el mundo y se han convertido en una de las grandes promesas de la industria. Los resultados preliminares de las mediciones permiten ver que la producción de los módulos bifaciales genera sobre un 25% más de energía diaria por mt2 que los de silicio policristalino y capa fina, lo que indica que estamos frente a una tecnología muy prometedora, al analizar la densidad de energía por unidad de superficie de los módulos, lo que se traduce directamente en mayores ingresos por unidad de superficie.
Figura 14: Fotografía paneles solares bifaciales.
Realización propia: López V. 14-03-2019.
8.6.3 Paneles Orgánicos
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El punto de inflexión de este avance se produjo en 2015, cuando el Centro de Investigación Técnica de Finlandia desarrolló un método que permite la producción masiva de paneles solares orgánicos flexibles y decorativos, mediante técnicas de impresión, los que tienen un grosor aproximado de 0,2 mm. Y algo no menor, terminada su vida útil pueden reciclarse.
Figura 15: Imagen de tipos de paneles solares orgánicos.
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8.7 Desarrollar un Caso de Negocio Óptimo para ser Implementado en Chile
Se ha realizado la simulación de modelos de negocios de tres proyectos de generación de energía solar, con el fin de determinar el modelo óptimo de negocio y el escenario más conveniente para invertir en una planta de tecnología solar de ERNC.
Se evaluaron las siguientes opciones:
Solar Fotovoltaica → Se simuló un tamaño óptimo para una planta solar fotovoltaica “Tradicional” o “Normal”.
Tecnología Combinada → Se utilizó como ejemplo la información publicada del proyecto Espejo y Cielos de Tarapacá, de Valhalla (descrito en punto 8.5.1). Corresponde a una planta Solar Fotovoltaica e Hidráulica con Almacenamiento.
Concentración Solar → Se utilizó como ejemplo la información publicada del proyecto Cerro Dominador, de EIG Global Energy Partners (descrito en punto 8.5.2).
8.7.1 Supuestos utilizados para todas las evaluaciones y desarrollo de los modelos de negocio:
• Se modelaron los flujos de caja y los proyectos a 25 años.
• Se consideró depreciación lineal por la vida útil del proyecto (25 años).
• Se estima contar con una línea de transmisión troncal a no más de 60 kms del proyecto.
• Se espera que al momento del desarrollo de alguno de estos proyectos, los problemas de curtailment (limitación en la inyección de energía al sistema por sobreoferta y capacidad en las líneas de transmisión), que existe actualmente en la zona norte del país, ya estén resueltos. Se estima que terminada la línea en construcción Cardones-Polapaico, ya no haya pérdidas significativas, como hoy, por este concepto.
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por el Ministerio de Bienes Nacionales, pero también aplican algunos cálculos para valores de mercado de terrenos privados.
• Para determinar los costos directos, se realizó el análisis para el desarrollo de un proyecto estándar y se utilizó esta base para calcular proporcionalmente los costos de una planta de la escala deseada.
• Para los costos que tienen un límite máximo, como la patente comercial, se aplicó el tope real vigente actualmente.
• Se consideró una tasa de impuesto del 27%, que es la válida actualmente para empresas acogidas al Régimen Semi Integrado (Artículo 14 B), que es el estándar más utilizado en la industria de energía, para empresas locales medianas, grandes y también por inversionistas institucionales nacionales y extranjeros.
• Los flujos de caja son “puros”, es decir, no consideran financiamiento.
• Para esta simulación, no se consideran tampoco pago de dividendos a accionistas.
• Se estima una degradación anual de la eficiencia de los paneles fotovoltaicos y de toda la planta de un 0,3%. Es decir, una pérdida en la capacidad de generación.
• Se consideraron precios de potencia por disponibilidad de las plantas, de USD 7,5 por MW de capacidad reconocida por el CEN. Estos valores son acordes al escenario vigente actualmente.
Los precios de la energía por MW, fueron calculados utilizando como base la información del Coordinador Eléctrico Nacional, en su sección Sistema de Información Pública, se seleccionó el indicador “Costo Marginal Real”, donde se publican los resultados del Sistema Eléctrico Nacional utilizado para la determinación de las transferencias económicas. De aquí se extrajo la información para cinco barras (nodos) ubicadas en las zonas de interés y análisis para los proyectos evaluados, estas corresponden a: Crucero, Cardones, Cóndores, Diego de Almagro y Francisco, todas ubicadas entre la I y III región de Chile. Los datos obtenidos corresponden al precio marginal de todas las horas del día (desde la 00 hasta las 23) entre el 1° de enero y el 31 de diciembre de 2018.
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Tabla 1: Costos Marginales Reales DIURNOS del SEN.
Fuente: Elaboración propia, con datos obtenidos del CEN.
Tabla 2: Costos Marginales Reales NOCTURNOS del SEN.
Fuente: Elaboración propia, con datos obtenidos del CEN.
Considerando los resultados obtenidos, se determinó que los precios adecuados para la energía serían los siguientes:
• Se consideraron precios por energía de USD 40 por MWh para los dos primeros años y de USD 45 por MWh para los años restantes, en los bloques horarios diurnos (de 8:00 a 17:59 hrs), cuando hay sobreoferta de energía de fuentes ERNC en el norte del país *
• Se consideraron precios de energía de USD 65 por MWh para los dos primeros años y de USD 70 por MWh para los años restantes, en los bloques horarios nocturnos (de 18:00 a 7:59 hrs), cuando hay gran demanda y menor oferta de energía de fuentes ERNC en el norte del país *
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Tabla 3: Índice de Precio Selectivo de Acciones (IPSA), de la Bolsa de Comercio de Santiago durante los últimos 10 años
Fuente: Elaboración propia, con datos obtenidos de Yahoo Finance.
La determinación de la Tasa Libre de Riesgo (Risk Free Rate o RF) fue realizada en función de la tasa sobre los bonos soberanos de los Estados Unidos a 10 años, vigente actualmente al 1° de mayo de 2019, donde el índice es de 2,502%. Fuente: Yahoo Finance https://finance.yahoo.com/quote/%5ETNX?p=^TNX [Accesado el 01.05.2019].
A continuación, un análisis y resultados para los tres modelos y tipos de proyectos simulados:
8.7.2 Flujo de Caja para un Proyecto del tipo → Solar Fotovoltaico “Tradicional” o “Normal”
El primer proyecto a analizar es el correspondiente a una planta de generación de energía solar fotovoltaica. Se establece que lo más conveniente para este caso, es la construcción de un proyecto con tecnología de seguimiento solar, donde los paneles (policristalinos) sean instalados orientados hacia el norte (esto aplica para el hemisferio sur) los que van siguiendo la trayectoria del sol, desde el amanecer hasta el atardecer, de oriente a poniente. Este tipo de tecnología ha venido disminuyendo su costo durante los últimos años y se obtienen mejoras significativas en el desempeño de una planta de esta naturaleza, cercanas al 30% mayor a las de paneles fijos, según el informe “Comparativa entre la eficiencia de un sistema fotovoltaico con seguimiento solar y la de un sistema fotovoltaico fijo”, realizado por la Revista Iberoamericana de Ciencias Biológicas y Agropecuarias, México, año 2017.
Se utilizaron valores vigentes en el mercado internacional, en el caso de los bienes que deben ser importados, tales como: paneles solares, tracker (seguidores solares), inversores (transforma corriente continua en alterna), etc.
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EPC), interconexión, costos de desarrollo e imprevistos, se utilizaron valores actuales para el mercado en Chile.
Dados los supuestos indicados anteriormente (8.7.1) y las características del modelo simulado, realizamos los cálculos de distintos tamaños de planta hasta lograr un resultado óptimo y eficiente. Nos arroja como resultado que el tamaño adecuado para este tipo de proyectos, es de 100 MWp (Cien Mega Watt de potencia), como máxima producción en un momento determinado para planta generadora de energía. Esta definición se refiere a la combinación de todos los paneles solares conectados en la planta de energía solar y se utiliza para definir la potencia máxima de salida de los paneles en condiciones de prueba estándar (STC) o en condiciones ideales.
Este tamaño de planta implicaría una inversión de USD 58.195.000. El cálculo de traer los flujos de caja futuros a valor presente, nos arroja una Tasa Interna de Retorno (TIR) del 13,2%, lo que es bastante adecuado para un proyecto de esta naturaleza y lograría ser atractivo para inversionistas y para empresas generadoras.
Se ha decido utilizar una tasa de descuento de 8,74%, según lo recomendado en el informe: “Méritos Económicos, riesgos y análisis de competencia en el mercado eléctrico chileno de las distintas tecnologías de generación de electricidad", realizado por Asset Chile, asesores y administradores de activos, año 2017.
Se utilizó como supuesto para este modelo, una irradiancia sobre el plano (kWh/m2) estimada en 3.800, este dato fue obtenido desde el Explorador Solar Ministerio de Energía (http://www.minenergia.cl/exploradorsolar/ Accesado el 31.03.2019). Este valor aplica para algunas zonas del desierto de Atacama y en este ejemplo, en un emplazamiento cercano a la ciudad de Copiapó, lugar óptimo para este tipo de proyectos.
El CEN considera para los proyectos fotovoltaicos operativos en la zona de Atacama, un reconocimiento de capacidad del 15% aproximadamente, sobre el tamaño de la instalación. En este caso, sobre los 100 MW del proyecto modelado, se espera un pago por disponibilidad del orden de los USD 7,5 por MW mensual.
Los cálculos obtenidos en función de los datos expuestos arrojan los siguientes resultados:
Evaluación en Miles de USD
Inversión Inicial 58.195
TIR 13,2%
TASA VAN
13,2% 0 5,74% 46.831
8,74% 22.336
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Break Even año 1 PRC año 8
CAPM
Beta 0,70 Tasa de mercado (RM) 7,65%
Tasa libre de riesgo (RF) 2,50%
CAPM 6,11%
Tasa de descuento 8,74%
Tabla 4: Información sobre Flujo de Caja para un Proyecto del tipo: Solar Fotovoltaico “Tradicional” o “Normal”.
Fuente: Elaboración propia.
Es decir, este proyecto a los actuales niveles de tarifas ES RENTABLE, pues el VAN es de un valor positivo de USD 22.336.000 y la TIR resulta ser de un 13,2%, siendo superior a la tasa de descuento (8,74%) mínima esperada.
Los cálculos y detalles de los Flujos de Caja, se adjuntan como anexo en un CD en el archivo Excel denominado: “Flujo de Caja - Tesina V. López", donde se encuentra la memoria de cálculo de todos los flujos, éste se considera parte integral de la presente tesina.
8.7.3 Flujo de Caja para un Proyecto del tipo Tecnología Combinada → Solar Fotovoltaica e Hidráulica con Almacenamiento
El segundo proyecto a evaluar, corresponde al descrito en el punto 8.5.1, Valhalla: Espejo y Cielos de Tarapacá. Tal como se mencionó anteriormente, este innovador proyecto, consiste en dos plantas de energía trabajando en conjunto. Una central hidráulica de bombeo de 300 MW que opera con agua de mar y una planta solar fotovoltaica de 600 MW.
Se han utilizado los supuestos mencionados en el punto 8.7.1. Respecto a la inversión para este proyecto, se ha obtenido la información directamente de lo declarado en el sitio web de la empresa (http://valhalla.cl/es/), el monto para el desarrollo de esta planta ascendería a USD 950.000.000.
Cabe destacar que está en etapa de desarrollo y cuenta con su Estudio de Impacto Ambiental (EIA) aprobado. Actualmente sus creadores se encuentran en búsqueda de financiamiento en el mercado nacional e internacional.
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represa, lo que reduciría los costos de construcción y lo podría convertir en un proyecto competitivo frente a otras fuentes de generación. El proyecto utilizaría 1.650 hectáreas y generaría 1.800 GW al año, aproximadamente.
Para determinar los ingresos de este proyecto, se ha estimado que el 50% de la generación solar fotovoltaica es utilizada para bombear el agua hacia el reservorio (300 MW). Este cálculo parte de la base de que se realizará durante el bloque horario diurno, cuando hay una sobreoferta de energía de fuentes renovables no convencionales en la zona norte del país, lo que hace bajar a precios mínimos la energía. Impulsar esta agua en este horario, permitirá destinarla a generar e inyectar energía hidráulica al sistema en bloques horarios nocturnos, donde existe una alta demanda, poca oferta de ERNC y mejores precios por MWh. De esta forma, los ingresos aumentan considerablemente para este tipo de generación.
Se utilizó como supuesto una eficiencia del 80% para la planta de generación hidráulica. Otro supuesto aplicado para este modelo, fue la irradiancia sobre el plano (kWh/m2) estimada en 3.600, este dato fue obtenido desde el Explorador Solar Ministerio de Energía (http://www.minenergia.cl/exploradorsolar/ Accesado el 31.03.2019). Aplica para la zona cercana a Iquique, lugar donde estaría ubicado el proyecto, según información de los desarrolladores.
Tal como el proyecto anterior, utilizaremos el supuesto de que el CEN considera para los proyectos fotovoltaicos operativos en la zona de Atacama, un reconocimiento de capacidad del 15% aproximadamente, sobre el tamaño de la instalación. En este caso, sobre los 600 MW del proyecto modelado. Para la parte hidráulica del proyecto, vamos a estimar este reconocimiento en un 35%, es decir, sobre los 300 MW restantes. Así, se espera un pago por disponibilidad del orden de los USD 7,5 por MW mensual.
El cálculo de traer los flujos de caja futuros a valor presente, nos arroja una Tasa Interna de Retorno (TIR) del 4,7%, lo que es un valor bastante menor que el proyecto descrito anteriormente y podría estar bajo las expectativas de inversionistas institucionales, pero quizás podría ser aún atractivo para que empresas generadoras quisieran desarrollar este proyecto.
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Los cálculos obtenidos en función de los datos expuestos arrojan los siguientes resultados:
Evaluación en Miles de USD
Inversión Inicial 950.000
TIR 4,7%
TASA VAN
4,7% - 5,74% -88.005
8,74% -287.222
11,74% -420.575 0,00% 678.010 Break Even año 1 PRC año 15
CAPM
Beta 0,70 Tasa de mercado (RM) 7,65%
Tasa libre de riesgo (RF) 2,50%
CAPM 6,11%
Tasa de descuento 8,74%
Tabla 5: Información sobre Flujo de Caja para un Proyecto del tipo Tecnología Combinada: Solar Fotovoltaica e Hidráulica con Almacenamiento.
Fuente: Elaboración propia.
Es decir, este proyecto a los actuales niveles de tarifas NO es rentable, pues el VAN es < 0 y la TIR < a la tasa de descuento (8,74%) mínima esperada.
Un primer análisis, indica que la inversión en este proyecto es alta, dada las características del mismo (turbinas, excavaciones subterráneas, reservorio de agua, etc.) que no son habituales en un proyecto solar. Según la información proporcionada por la empresa, se estima en USD 1,06 el Watt de potencia instalado, siendo casi el doble que la alternativa 8.7.2.
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Los cálculos y detalles de los Flujos de Caja, se adjuntan como anexo en un CD en el archivo Excel denominado: “Flujo de Caja - Tesina V. López", donde se encuentra la memoria de cálculo de todos los flujos, éste se considera parte integral de la presente tesina.
8.7.4 Flujo de Caja para un Proyecto del tipo → Concentración Solar
El tercer proyecto a evaluar, corresponde al descrito en el punto 8.5.2, Cerro Dominador. De acuerdo a lo comentado anteriormente, este interesante proyecto, consiste en dos plantas de energía trabajando en conjunto. Una planta fotovoltaica con una capacidad de 100 MW y por una planta termosolar de 110 MW de capacidad, convirtiéndose en la primera en su tipo de América Latina.
Al igual que los dos proyectos anteriores, se han utilizado los supuestos mencionados en el punto 8.7.1. El monto de la inversión para esta planta, se ha obtenido directamente desde lo declarado en el sitio web de la empresa
(https://cerrodominador.com/), el monto para el desarrollo de este proyecto
ascendería a USD 1.400.000.000.
Este proyecto sería inicialmente desarrollado por la española Abengoa, que tuvo problemas financieros (durante 2015) y su construcción estuvo detenida durante más de dos años, retomándose el año 2018 de la mano de sus nuevos dueños, el fondo de inversión estadounidense EIG Global Energy Partners.
La primera etapa de este proyecto actualmente se encuentra operativa, correspondiente a la planta fotovoltaica. La construcción sigue a cargo de las empresas españolas Abengoa y Acciona. Esta iniciativa, además de contar con generación durante las horas de radiación solar, cuenta con el potencial de 17,5 horas de almacenamiento térmico, con esto puede generar energía eléctrica durante 24 horas al día, lo que resulta sumamente atractivo y convirtiéndose en un diferenciador frente al mercado.
Para determinar los ingresos de este proyecto, se ha estimado que generaría energía con turbinas durante las 17,5 horas de capacidad declaradas para esta planta, inyectando al sistema eléctrico en alguno de los bloques horarios nocturnos, donde existe una alta demanda, poca oferta de ERNC y mejores precios por MWh. De esta forma, los ingresos aumentan considerablemente para este proyecto.
Se utilizó como supuesto una eficiencia del 80% para la parte de la planta de generación con turbinas impulsadas por vapor de agua. Otro supuesto aplicado para este modelo, fue la irradiancia sobre el plano (kWh/m2) estimada en 3.800, este dato fue obtenido desde el Explorador Solar Ministerio de Energía
(http://www.minenergia.cl/exploradorsolar/ Accesado el 31.03.2019). Aplica para la
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Como ya se mencionó anteriormente, el CEN considera para los proyectos fotovoltaicos operativos en la zona de Atacama, un reconocimiento de capacidad del 15% aproximadamente, sobre el tamaño de la instalación. En este caso, sobre los 100 MW del proyecto modelado. Para la parte de generación vía turbinas del proyecto, vamos a estimar este reconocimiento en un 35%, es decir, sobre los 110 MW restantes. Se proyecta un pago por disponibilidad del orden de los USD 7,5 por MW mensual.
El cálculo de traer los flujos de caja futuros a valor presente, nos arroja una Tasa Interna de Retorno (TIR) del -2,0%, lo que ya de por si (al ser negativo) estaría fuera de las expectativas de cualquier inversionista.
Al utilizar una tasa de descuento de 8,74%, tal como los modelos anteriores, obtenemos una valorización negativa por un monto de USD -976.260.000, lo que dejaría a este proyecto fuera de mercado y de fuentes de financiamiento.
Los cálculos obtenidos en función de los datos expuestos arrojan los siguientes resultados:
Evaluación en Miles de USD
Inversión Inicial 1.400.000
TIR -2,0%
TASA VAN
-2,0% 0 5,74% -844.170
8,74% -976.260
11,74% -1.064.242 0,00% -332.962 Break Even año 1
PRC año n/a
CAPM
Beta 0,70 Tasa de mercado (RM) 7,65%
Tasa libre de riesgo (RF) 2,50%
CAPM 6,11%
Tasa de descuento 8,74%
Tabla 6: Información sobre Flujo de Caja para un Proyecto del tipo: Concentración Solar.
Fuente: Elaboración propia.
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Dado que este proyecto está en construcción, tiene una parte ya operativa y cuenta con financiamiento bancario, suponemos entonces que en su evaluación financiera deben considerar algunos datos importantes de los que no disponemos, como por ejemplo, que el precio de la energía contratada en la licitación que tiene adjudicada sea superior a los estimado en la simulación del modelo, también podríamos inferir que la evaluación está realizada a 30 años o más, no a 25 como los flujos proyectados por nosotros.
Al analizar la información disponible, podemos ver que la inversión en este proyecto es extremadamente alta, probablemente debido a que la tecnología de este tipo de plantas es muy nueva y no se ha masificado en el mundo, por lo tanto es cara. Según la información proporcionada por la empresa, se estima en USD 6,67 el Watt de potencia instalado, siendo once veces más cara que la alternativa analizada 8.7.2 y seis veces más costosa que la alternativa 8.7.3.
Los cálculos y detalles de los Flujos de Caja, se adjuntan como anexo en un CD en el archivo Excel denominado: “Flujo de Caja - Tesina V. López", donde se encuentra la memoria de cálculo de todos los flujos, éste se considera parte integral de la presente tesina.
8.7.5 Análisis de Resultados
Realizado el análisis de las condiciones y de los resultados financieros para estos tres modelos de negocio, se estima que el óptimo a desarrollar, bajo las condiciones iniciales y la realidad del mercado eléctrico en Chile, sería la primera alternativa descrita en el punto 8.7.2, correspondiente a una planta solar fotovoltaica de 100 MWp, la que debiera contar con alrededor de 350 mil paneles solares, que debieran ser distribuidos en una superficie aproximadamente de entre 200 y 300 hectáreas.
Una planta de este tamaño podría producir energía suficiente para suministrar electricidad a 110.000 hogares aproximadamente y permitiría reducir las emisiones en 100.000 toneladas de CO2, equivalentes a sacar de circulación a 22.000 vehículos propulsados por combustibles fósiles.
Conseguir inversionistas o financiamiento para hacer una inversión de esta envergadura sin duda exigiría retornos económicos y financieros, dados al menos por una tasa del 8,74% anual, los cuales cumpliría.
El análisis de los flujos de caja estimados futuros, considerando las condiciones actuales del mercado chileno, los precios de la energía, la tecnología disponible, los precios de los insumos y construcción de una planta, etc., nos muestra que un modelo adecuado, eficiente y rentable, por ahora, es el descrito en el primer ejemplo.
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En el caso de Cerro Dominador, probablemente tiene precios de venta de energía adjudicados vía licitación (año 2015) que lo hacen viable, pero en el entorno actual, sería muy difícil de llevar a cabo un proyecto con estas características. En el caso de Valhalla, la evaluación económica nos indica que será muy difícil que se concrete, debido principalmente a la gran inversión necesaria y a no contar con un PPA firmado o una licitación adjudicada, de no lograr obtenerlos y con las condiciones vigentes en el mercado, se estima casi imposible su ejecución.
8.8 Modelo de Negocio Canvas para un Proyecto Solar Fotovoltaico
A continuación, vamos a presentar un análisis realizado con la herramienta para definir y crear modelos de negocios llamada Canvas. Esta herramienta fue creada por Alexander Osterwalder y se denominada “Business Model Canvas”.
La estructura de este informe, agrupa las áreas fundamentales que deben ser consideradas y evaluadas a la hora de desarrollar un proyecto de energía eléctrica del tipo solar. Aquí se separan las áreas críticas y actividades claves para sustentar un proyecto de este tipo. Se destacan los puntos más importantes y se detallan actividades o ítems importantes a considerar.
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Tabla 7: Modelo de Negocio Canvas para un Proyecto Solar Fotovoltaico.
Fuente: Elaboración propia.
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9. Conclusiones
9.1 Cumplimiento de Objetivos
Al terminar este trabajo de investigación, se puede concluir que se han logrado cumplir con el objetivo general y con los objetivos específicos planteados al inicio de esta tesina, detallados en el punto 4.
Se ha podido determinar que existe un compromiso país en la incorporación de energías renovables no convencionales (ERNC) a la matriz energética en Chile. Se puede concluir que se busca la “descarbonización” en los procesos de generación de electricidad.
Se pudo identificar que, si bien en Chile las ERNC han alcanzado una gran penetración los últimos cinco años, llegando casi a un 20%, aún somos un país con gran dependencia de la generación de energía con fuentes térmicas, relacionadas con combustibles fósiles como el carbón y gas, alcanzando el 40%.
Fue descrito el mercado eléctrico en Chile con sus componentes y principales características, también se definieron los sistemas independientes que existen en el país. Se analizaron las fuentes de generación por tipo de tecnología y se realizó un comparativo con la situación entre los años 2005 y 2019, con el objetivo de cuantificar la entrada de las ERNC a la matriz energética.
Se pudo definir el concepto de energía solar y se investigó respecto de nuevas tecnologías para el desarrollo de este tipo de proyectos, algunos de ellos ya estarían en construcción y otros en etapa de evaluación o en busca de financiamiento, lo atractivo de estos casos es que cuentan con capacidad de almacenamiento.
Al aplicar “Business Model Canvas”, se lograron definir las actividades claves para llevar a cabo un modelo de negocios de energía, este servirá como un “check list” o guía para revisar la factibilidad y eventualmente desarrollar proyectos solares en Chile.
9.2 Análisis de Modelos de Negocio
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El análisis de los resultados de estas tres evaluaciones de flujos de caja, nos permiten concluir que la tecnología solar fotovoltaica “tradicional”, seguiría siendo más económica o conveniente de desarrollar. Se puede inferir con esto que las otras alternativas evaluadas corresponden a tecnologías aún incipientes y caras de implementar.
A continuación, se muestra un resumen de los resultados extraídos de estas evaluaciones. Más detalles se pueden encontrar en el apartado 8.7:
Proyecto Tamaño Inversión
Inicial en Millones de USD
TIR VAN en
Millones de USD con tasa 8,74% Break Even al Año PRC al Año
a) Planta Solar Fotovoltaica Tradicional/Normal
100 MWp
58.195 13,2%
22.336 1 8
b) Planta de Tecnología Combinada (Solar
Fotovoltaica e Hidráulica con Almacenamiento)
600 MWp
Fotovoltaica y 300
MWp Hidráulica
950.000 4,7%
-287.222 1 17
c) Planta de Concentración Solar
100 MWp
Fotovoltaica y 110
MWp Turbinas
1.400.000 -2,0%
-976.260 1 n/a
9.3 Lo que Sigue
Luego de revisar los resultados obtenidos en el presente estudio, queda abierta la posibilidad de seguir realizando mejoras a los análisis financieros y modelos de negocios simulados. Sería importante ir actualizándolos en función de los cambios en el mercado nacional, considerando que hay varios hitos que pueden modificar las estimaciones y supuestos planteados.
Vale la pena destacar que, por ejemplo, será interesante ver como se “estabiliza” la transmisión de energía en el país, desde la zona norte hacia la zona centro y sur, una vez terminada la construcción y puesta en marcha de la línea de transmisión Cardones-Polpaico, cuya finalización podrá generar cambios importantes en el mercado y en los precios spot de la energía. También hay que estar atentos a los precios adjudicados en las próximas licitaciones de generación de energía, que periódicamente realiza el Ministerio de Energía.
51
10. Bibliografía
• The Washington Post
https://www.washingtonpost.com/sf/world/2017/03/31/while-trump-promotes-coal-other-countries-are-turning-to-cheap-sun-power/
• Energía 2050
http://www.energia.gob.cl/sites/default/files/energia_2050_-_politica_energetica_de_chile.pdf
• Ministerio de Energía
http://www.energia.gob.cl/
• Comité Solar
http://www.comitesolar.cl/
• Natural Resources Defense Council (NRDC)
https://www.nrdc.org/content/be-force-nature
• Generadoras de Chile A.G.
http://generadoras.cl/
• Cerro Dominador
https://cerrodominador.com/
• Valhalla
http://valhalla.cl/es/
• Gestiona Energía – Ministerio de Energía
http://www.gestionaenergia.cl/
• Comisión Nacional de Energía
https://www.cne.cl/
• Asset Chile
http://www.assetchile.com/es/
• Universidad de Chile
52 • Universidad Católica de Chile
http://repositorio.uc.cl
• Loughborough University - UK
https://dspace.lboro.ac.uk/dspace-jspui/bitstream/2134/19418/3/Thesis-2015-Goss.pdf
• Renovables Verdes
https://www.renovablesverdes.com/almacenamiento-aire-comprimido-generar-electricidad/
• REVE – Revista Eólica y del Vehículo Eléctrico
https://www.evwind.com/2013/01/03/minera-el-tesoro-inaugura-la-primera-termosolar-de-sudamerica-construida-por-abengoa
• Energía Abierta – Comisión Nacional de Energía
