1. Experiencias en Chile
Oscar Núñez Mata
Profesor
Universidad de Costa Rica
Diciembre 2012

2. CONTENIDO
1. Mercado Eléctrico Chileno – Historia, Actualidad,
Desafíos –
2. El DIE de la FCFM – Universidad de Chile –
3. Microrredes – El Futuro de la Red Eléctrica?? –

3. I. MERCADO ELÉCTRICO CHILENO – HISTORIA --
 1851: Telégrafo Santiago – Valparaíso (100km).
 1883: Se ilumina Plaza de Armas en Santiago con lámparas
incandescentes.
 1897: Primera central hidroeléctrica, 500kVA, en Lota, al sur.
 1897: Compañía Eléctrica de Punta Arenas (Magallanes).
 1899: Central Térmica
a Carbón Mapocho en Santiago.

4. PERIODO ANTERIOR A 1935
 Desarrollo privado.
 1904: Primera ordenanza eléctrica.
 1925: Primera Ley General de Servicios Eléctricos.
 1931: Segunda Ley (Regula 15% de utilidad).
 1933: Crisis Mundial
(Se limita el desarrollo eléctrico).

5. 1935-1940: Instituto de Ingenieros y CORFO
 Desabastecimiento por la Crisis.
 1939: Política eléctrica definida por CORFO, gracias a un
estudio del I.I.
 1939-1942: Plan de acción inmediata
 1945: Creación de ENDESA.
 ENDESA desarrolla plan en 3 etapas:
 1: Refuerzos regionales.
 2: Interconexiones.
 3: Grandes proyectos.

6. 1969-1985: GRANDES PROYECTOS
 Rapel – H- 350.
 Bocamina – T – 100.
 El Toro – H – 400.
 Antuco – H – 300.
 Colbún – H – 490 (Último desarrollo).

7. 1985-1995: PRIVATIZACIÓN
 Descentralización.
 Desconcentración.
 Privatización:
 Capitalismo Popular.
 Cías. Distribuidores Locales.
 Generadoras privadas por cada planta.
 Generación-Transmisión.

8. 1995-2005: CONSOLIDACIÓN Y AJUSTES
 Cambio Tecnológico.
 Fuerte competencia y bajos precios.
 Sobreoferta Sistema Norte Grande (SING).
 Globalización y Reconcentración.
 Desabastecimiento 1999.
 Huelga inversiones de los actores privados por diferendo con el
gobierno: Sub oferta Sistema Central (SIC).
 Crisis del Gas Argentino (2004).

9. 1995-2005
 Reacciones de la crisis del gas.
 Desajuste Oferta-Demanda.
 Riesgo racionamiento.
 Inversión Carbón y Diesel.
 Alza de Precios (Uno de los más altos de Latinoamérica).

10. SIC y SING
En el SIC: 500kV, 154kV, 110kV y 66 kV.

11. 1.1 Origen de los mercados eléctricos (I)
MOTIVOS CREACIÓN MERCADOS COMPETITIVOS Tiene validez
universal este
análisis?
Manejo empresarial
Deterioro de ineficiente
infraestructura Crisis
política
económica
Altas tasas
de crecimiento,
Pérdidas T
Servicio
? Tarifas elevadas,
subsidios
Pobre Restricciones
financieras
Nueva Organización
de la Industria
CREACION DE MERCADO COMPETITIVO
1. Introducción

12. 1.1 Origen de los mercados eléctricos (III)
CRONOLOGÍA SISTEMAS COMPETITIVOS
Chile Nueva- Inglaterra Noruega, Perú Suecia, Centro
Zelandia Australia Finlandia, América
Dinamarca
Regulador
Unión Argen- Colombia, Unión Europea Nueva-
Europea tina Bolivia mercado común, Zelandia . . ...
USA (FERC)
1982 1987 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 2000 2005
1. Introducción

13. 1.1 Origen de los mercados eléctricos (IV)
PANORAMA MUNDIAL
Mercados con Estructuras
Competitivos
Mercados Competitivos en
1996 Desarrollo
1991 Proposiciones Concretas de
1995 Reestructuración
1989
EU
1999
1995
1998 >1992
1995
1994 1996
1995 1994
1993
1994
1982 1995 1991
1992
1987
1. Introducción

14. 1.1 Origen de los mercados eléctricos (VII)
CAMBIO DE PARADIGMA
Desintegración Vertical:
Sector Integrado
Generación, Transmisión,
Verticalmente
Distribución
Procesos de Toma de
Toma de Decisiones por
Decisiones
Múltiples Agentes del Mercado
Centralizadas
Areas de
Acceso Libre de Redes
Concesión
a Terceros
Cerradas
Paradigma: Direcciona el pensamiento y excluye cualquier protesta.
1. Introducción

15. 1.1 Origen de los mercados eléctricos (VIII)
DESINTEGRACIÓN VERTICAL
Integración Vertical Desintegración Vertical
IPP
Generación Generación
Competencia
Transporte Broker Transporte
Broker
Distribución Distribución
Competencia
Consumidor Consumidor Oferta de Consumidor Consumidor
Servicios
1. Introducción

16. 1.3 Tendencias a nivel internacional (VII)
TENDENCIAS DEL SECTOR
Presente Futuro
Areas Integradas Verticalmente Desintegración: Generación, Transporte, Distribución
Costos Precios
Minimización de Costos Maximización de Beneficios
Solución matemática clara Estrategias de negocios diversas
Cobertura de costos Precio de mercado resultante de competencia
Monopolio Competencia
Producto Uniforme Diversificación del producto
Precios Medios Precios flexibles, ofertas de corto plazo
Subsidios Inexistencia de Subsidios
Obligación de servicio Desprendimiento económico de carga
1. Introducción

17. 1.4 Productos y tipos de mercados (I)
MODELOS DE MERCADOS
Productos Eléctricos
• Potencia
• Energía Rol de los Sistemas de Transmisión
• Servicios Complementarios
Tipos de Mercado
• Mercado Diario/Intradiario
• Mercado Intradiario de
Servicios
Complementarios,
• Mercado de Contratos
Bilaterales,
• Mercado de Instrumentos
Financieros para la
Cobertura de Riesgos
• Mercado Minorista Posibilitar la Existencia no
Discriminatoria de estos Mercados
1. Introducción

18. 1.4 Productos y tipos de mercados (II)
SERVICIOS COMPLEMENTARIOS
Servicios
Complementarios
Control Compensación Control Capacidad de Operación
De de de arranque en de la
Frecuencia Pérdidas Voltaje Negro Red
Reserva Definición de niveles Medición
de potencia de los de tensión
Generadores
Administración
Reserva Provista por
de giro generadores
• Potencia Reactiva
Standby Dispositivos de • Regulación de Frecuencia
Arranque rápido compensación
• Reserva en Giro
Standby • Reserva Operativa
Arranque lento • Reserva fría
• Capacidad de Almacenamiento
1. Introducción

19. 2.3 Modelo marginalista en el sector eléctrico (I)
TEORIA MARGINALISTA
Consumo
P1 P2 Png
...
PD
horas
• Pi: Potencia instalada MW
• ai: Costo de inversión + COYM $/MW
• bi: Costos de operación variable $/MWh
2. Conceptos Económicos

20. 2.3 Modelo marginalista en el sector eléctrico (II)
TEORIA MARGINALISTA
• Pi: Potencia instalada MW
• ai: Costo de inversión + COYM $/MW
• bi: Costos de operación variable $/MWh
Consumo
Fun. Objetivo
NG   NB
NG 
Z   ai Pi   bi   Gij N j  
i 1 i 1   j 1
 
Dj
Inversión
Operación
Nj horas
2. Conceptos Económicos

21. RECAUDACIÓN TEORIA MARGINALISTA
NG   NB NG
Min Z   ai P   bi   Gij N j  
i
i 1 i 1 
  j 1 
s.a: NG
P  i Dmax o
i 1
NG
G
i 1
ij N j  Dj N j j
P  Gij  0
i
P , Gij  0 
i
w
Variables Duales
NG NG   NB *  NB
 ai Pi*   bi   Gij N j    Dmax o    * D j N j
i 1 
*
  j 1 
j
i 1  j 1
Inversión Operación Recaudación Teoría
Marginalista

22. COSTO MARGINAL
COSTO MARGINAL: COSTO DE UN kW ADICIONAL.

23. ORGANIZACIÓN DEL MERCADO

24. INTERCAMBIOS

25. Mercado Eléctrico 2011-Generacion Bruta
SING
Cap. Instalada: 4.344 MW
Demanda Max.: 2.162 MW
Generación : 15,9 TWh
G.Térmica: 100%
Población: 6%
Título del gráfico
Carbón
34,7%
SIC
Hídrica
Cap. Instalada: 12.488 MW Derivados Eólica
Demanda Max.: 6.881 MW 0,9%
7,1% 0,5%
Generación : 46,1 TWh
G. Hidro: 45% - 65% ERNC
Población: 92% 2,9%
Gas Natural
22,9% Bioenergía
H. Embalse 1,5%
H. Pasada 20,8%
Convencional
Aysén 11,5%
Cap. Instalada: 49 MW
D Max.: 20 MW
Generación: 134 GWh Total Generación Bruta: 62 TWh
Población: 1%
Potencia Instalada : 17 GW
Magallanes
Cap. Instalada: 89 MW
Demanda Máx.: 40 MW
Generación: 269 GWh
Población: 1% Fuente: CNE, CDEC y CER

26. Mercado Eléctrico– Precios SING-SIC
Fuente: CNE,CER

27. Mercado Eléctrico
Cuánta energía necesita… y ¿a qué costo?

28. GENERACIÓN ELÉCTRICA Y PIB EN CHILE
RELACIÓN HISTÓRICA
Generación Eléctrica vs PIB (per cápita)
260
240
220
200
180
160
140
120
100
80
1993
1994
1995
1996
1997
1998
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
1999
2000
2001
2009
2010
PIB per cápita Generación Bruta (SIC)
Nota: Base 1993 = 100 / Fuente: Estadística de generación del CDEC – SIC y Base de datos del Banco
Mundial

29. ESTRATEGIA 2012-2030
Seis pilares fundamentales :
1. Eficiencia energética
2. Despegue de las energias renovables
3. Mayor preponderancia del recurso
hídrico
4. Carretera eléctrica publica
5. Asegurar mayor competitividad
6. Interconexión Regional

30. PROYECTO HIDROAYSEN: PATAGONIA CHILENA
HidroAysén es un polémico proyecto que contempla la construcción y
operación de cinco centrales hidroeléctricas, dos en el río Baker y tres
en el río Pascua, ubicadas en la región de Aysén, en el sur de Chile.
El complejo requiere una inversión de unos US$ 3.200 millones,
constituyéndose como el proyecto energético más importante que se
haya estudiado en ese país hasta la fecha.
Según la empresa responsable, al año 2020, el proyecto podría cubrir el
21% de la demanda del Sistema Interconectado Central (SIC).
La construcción del proyecto contempla una línea de transmisión que
transportará la energía desde la región de Aysén hasta Santiago, para
ser inyectada al SIC mediante una línea de corriente continua que
posee un tramo submarino entre las comunas de Chaitén y Puerto
Montt.
La administración de Hidroaysén está a cargo de una sociedad
anónima constituida por: ENDESA y Colbún S.A. (51% y 49%)
Ambas empresas pasarán a concentrar el 80% de la generación
eléctrica del país, estableciendo un duopolio del mercado de energía
eléctrica de Chile.

31. PROYECTO HIDROAYSÉN
ANTECEDENTES GENERALES
5 CENTRALES
BAKER 1 BAKER 2 PASCUA 1 PASCUA 2.1 PASCUA 2.2
POTENCIA INSTALADA ENERGÍA MEDIA ANUAL
2.750 MW 18.430 GWh

32. PROYECTO HIDROAYSÉN
ANTECEDENTES GENERALES
REGIÓN DE AYSÉN
CHILE

33. CONFLICTOS SOCIALES
El proyecto fue aprobado el 9 de mayo de 2011 por autoridades del Gobierno de
Sebastián Piñera.
La decisión fue tomada por 11 consejeros, de los cuales 10 fueron votos a favor y sólo
1 fue abstención.
Dicha decisión fue repudiada por un elevado porcentaje de la ciudadanía chilena.
Diversas huelgas se desarrollaron en todo el país luego de conocerse la noticia.
Los principales detractores esperan iniciar acciones legales en contra del proyecto, y
han asegurado que se masificarán las protestas organizadas.
En abril de 2011, el proyecto HidroAysén ya contaba con un rechazo creciente del 61%
por parte de la ciudadanía, a pesar de la enorme campaña publicitaria que han realizado
los responsables para revertir.
El 4 de abril de 2012 la Corte Suprema de Chile falló a favor del proyecto de centrales
hidroeléctricas, desestimando los recursos presentados por grupos ambientalistas.

34. II. DEI – U DE CHILE
• La universidad se funda en 1842.
• El Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Chile fue creado en 1957
cuando la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas fundó, en conjunto con ENDESA, el
Instituto de Investigaciones y Ensayos Eléctricos (IIEE).
• Dicho Instituto quedó constituido, en ese entonces, por el Laboratorio de Alta Tensión, el
Laboratorio de Electrotecnia y el Laboratorio de Electrónica y Telecomunicaciones. Tres años
más tarde se agregaría el Laboratorio de Computadores y Control Automático.
• En 1965 el IIEE se transformó en el Departamento de Electricidad y en 1981, tomó su
nombre y estructura actual.

35. PROYECTOS Y ACTIVIDADES: CENTRO ENERGÍA
 Se funda en 2009.
 Desarrollar investigación en temas energéticos.
 En él también participarán alumnos de pregrado, magíster y
doctorado.
 Instituciones gestoras: El Centro de Modelamiento Matemático
; el Departamento de Ingeniería Eléctrica y el Instituto Milenio
Sistemas Complejos de Ingeniería.

36. PROYECTOS Y ACTIVIDADES: AUTO SOLAR EOLIAN 2006
 Se construye el primer auto solar chileno.
 29 alumnos (estudiantes de ingeniería y diseño industrial)
 >200MM$ pesos chilenos (universidad, empresa y particulares)
 Primer auto latinoamericano en competir : World Solar Challenge
 14/23

37. PROYECTOS Y ACTIVIDADES EOLIAN 2010-2011
 Nuevo equipo: 40 (estudiantes de ingeniería y diseño industrial)
 Participación en Atacama Solar Challenge y World Solar Challenge
 ~230 MM$ (universidad, empresas, particulares)
 Único auto solar latinoamericano participando en Australia
 Chile: 2/2
 Australia: 22/42

38. PROYECTOS Y ACTIVIDADES: 2011
Veolia World Solar Challenge.
3024 [km]

39. PROYECTOS Y ACTIVIDADES: EOLIAN
•Largo máximo: 5 metros.
•Altura mínima: 70 centímetros.
•Ancho máximo: 1.8 metros.
•Seguridad: baterías aisladas del piloto, barra antivuelco, doble sistema
•de freno, apagado de emergencia del sistema eléctrico, etc.
•Velocidad mínima: 50 [km/hr)
•Radio de giro mínimo: 8 metros.

41. PRUEBAS DE LABORATORIO

42. EMPLAZAMIENTO

43. III. MICRORREDES
Situación actual de la red
SITUACIÓN ACTUAL
• Grandes Unidades de Generación aportando
energía a las redes de transporte.
• Configuración de la red en una única dirección.
PROPÓSITOS
• Mejora en la administración de la red.
• Economías de escala.
Desarrollo de las Microrredes

44. DEFENSORES DEL MODELO
Este proceso sólo se lo pueden permitir grandes
consorcios energéticos mundiales, bajo una
estrecha relación con los gobiernos, y viceversa.
Las materias primas
de las energías
Son transportadas
fósiles y nucleares se Desacoplamiento de
por largos trayectos
encuentran los espacios de:
hasta los centros de
diseminadas por el Extracción-
transformación y
planeta, concentradas Transformación-
luego a los
en el sub suelo: Consumo.
consumidores.
Carbón, uranio,
petróleo, gas natural.

45. MICRORRED
• Más limpia.
• Más eficiente.
Un movimiento
está en marcha,
hacia Red
Eléctrica:
Un Nuevo
• Pequeño.
Concepto de
distribución de
Energía toma
• Localmente generado.
forma:
Microrredes:
• Es básicamente un Ecosistema
Eléctrico auto-contenido.
• Ideales para la integración de fuentes
renovables.

46. MICRORRED
Definición de Microrred
• Una microrred es un sistema integrado de suministro de energía que consiste en cargas, fuentes
de generación distribuidas y equipos de almacenamiento que funcionando como un sistema
integrado pueden operar conectados al sistema eléctrico o de manera aislada.
• La generación existente en la microrred es capaz de suministrar energía a una parte significativa
de la demanda interna, incluso en situación aislada.
• La microrred posee control independiente y puede pasar a la situación de isla mediante una
interrupción mínima del servicio.

47. MICRORRED
Definición de Microrred de CERTS
• Concepto de Microrred de CERTS (Consortium for Electric
Reliability Technology Solutions de EE.UU.): Una agregación de
cargas y pequeñas fuentes generadoras operando como un único
sistema de potencia y calor .
•Recurso de Generación Distribuida (DER del inglés Distributed
Energy Resources), definido como pequeños generadores de
potencia emplazados en los mismos lugares de los usuarios finales,
donde la energía, tanto eléctrica como térmica, es consumida.

48. VENTAJAS
Comparadas con la red eléctrica tradicional las Microrredes
pueden traer muchos beneficios, dependen del punto de vista
que se analice:
• Según el sistema eléctrico: La toma como una sola entidad
controlada, la cual se combina con una interface a base de
electrónica de potencia, lo que la hace una entidad auto
suficiente, que incluye control, comunicaciones y protecciones
autónomas.
• Según los usuarios: El mayor beneficio es aumentar los niveles
de confiabilidad y seguridad.
• Desde el punto de vista ambiental: El aporte es reducir las
emisiones contaminantes, debido a que facilitan la introducción
de energía renovable.

49. DESAFIOS
 Estabilidad: Carga ≈ Cap. Generadora y E.
Almacenada.
 Generadores con poca inercia: Respuesta
dinámica lenta (Ante cambios de carga).
 Diseño, ej.: CA vs. CD.
 Coordinación de protecciones.
 Operación junto a la Red.
 Selección y control
fuentes de potencia: Off grid.

50. DESAFIOS
• Costos son significativos.
• Herramientas para Planificación Optima.
• Desarrollo de EMS (del inglés Energy
Management System) automáticos.
• Variabilidad presente de los recursos
renovables.
• Aspectos sociales necesitan ser
considerados, en especial Manejo de Carga
y O&M.

51. DESAFIOS
• Barreras regulatorias (Políticas, modelos de propiedad, nivel
de tensión, legalidad, ambientales, territoriales, tarifas,
interconexión, interacción con clientes/usuarios).
• Estrategias de control con gran cantidad de pequeñas y dispersas unidades
de generación.
• Reacción ante condiciones anormales de la Compañía Eléctrica.
• Despacho económico.
• Arquitectura.
• Operación autónoma.
• Control de Potencia y Frecuencia.
• Caída de Potencia vs. Frecuencia.
• Operación inestable cuando fallen componentes almacenadores de energía.
• Alta relación Resistencia/Reactancia en sistemas bajo voltaje (Control de
Voltaje y frecuencia no se puede separar).
• Análisis de Confiabilidad.

52. MICRORRED: ESTUDIO DE CASO
Descripción de la solución en Huatacondo, Desierto de Atacama.

53. MICRORRED: ESTUDIO DE CASO

54. MICRORRED: ESTUDIO DE CASO – OPERACIÓN --
La curva de color anaranjado identificada con la sigla Pd corresponde a la potencia
activa inyectada por el generador diesel.
Las curvas granate (Ps) y verde (Pi) corresponden a la potencia activa inyectada por la
planta fotovoltaica 1 y el inversor respectivamente. A partir de las curvas anteriores, se
obtiene la potencia consumida por el pueblo durante el período (curva color violeta
identificada por Pc.

55. MICRORRED: ESTUDIO DE CASO

56. MICRORRED: ESTUDIO DE CASO

57. MICRORRED: ESTUDIO DE CASO

58. MICRORRED: ESTUDIO DE CASO

59. MICRORRED: ESTUDIO DE CASO

60. RESULTADO: 24 HRS DE ELECTRICIDAD (Antes 8hrs)

62. GRACIAS!!!!