Potencial y desafíos para un desarrollo eficiente del almacenamiento

[Editorial] Para el cumplimiento de la meta de carbono neutralidad a más tardar a 2050, Chile va a requerir de profundas transformaciones en diversas áreas de su economía, incluyendo transporte, energía, minería, construcción y agricultura. En esta transformación, la transición a un sistema eléctrico bajo en emisiones, junto con la electrificación de áreas y procesos como el transporte y climatización, permitirá el cumplimiento de dichas metas de manera oportuna y costo eficiente. Además, según indican estudios recientes, la electrificación también entregará importantes co-beneficios locales por la reducción de la contaminación de las ciudades¹.

La transformación de la matriz de generación eléctrica está avanzando a una velocidad sin precedentes. Además de los casi 7.400 MW de capacidad instalada de generación hidroeléctrica, a la fecha las empresas generadoras han instalado 3.800 MW de generación eólica y 6.300 MW de generación solar. Todo este desarrollo responde a la abundancia, diversidad y excelente calidad de recursos renovables disponibles en el país, junto con su apertura económica, mercados competitivos y seguridad jurídica que sigue permitiendo atraer inversión en este tipo de infraestructura. Hoy el 98% de la capacidad de los proyectos de generación en construcción es renovable, a lo que debemos adicionar que el 99,9% de los proyectos en proceso de evaluación ambiental son también renovables.

Esta profunda transformación de la matriz de generación eléctrica no está exenta de desafíos, ya que para continuar garantizando una operación segura, resiliente y eficiente del sistema se requieren de elementos adicionales al desarrollo de generación renovable. Para acomodar los crecientes volúmenes de generación a partir de fuentes solares y eólicas es necesario desarrollar infraestructura habilitante que permita por una parte transportar esta energía desde los centros de producción hasta los centros de consumo y, por otra, gestionar su variabilidad en el tiempo.

La transmisión de electricidad involucra primero el desarrollo oportuno y proactivo de infraestructura, la cual es, en su mayoría, planificada por la Comisión Nacional de Energía (CNE). Esta planificación considera también insumos como Polos de Desarrollo identificados en el Proceso de Planificación Energética de Largo Plazo (PELP) liderado por el Ministerio de Energía. Por otro lado, la gestión de variabilidad requiere la instalación de infraestructura de almacenamiento de energía, cuyo desarrollo responde principalmente al diseño y regulación de los mercados de energía, servicios complementarios y potencia, así como también a procesos de planificación en que se puedan identificar oportunidades para la instalación de almacenamiento operando como activo de transmisión.

Los sistemas de almacenamiento pueden entregar múltiples servicios al sistema eléctrico, siendo, tal vez, el arbitraje de energía entre distintos periodos de tiempo la prestación más esencial de estos dispositivos. Este arbitraje puede realizarse a nivel local, como mecanismo interno para gestionar la variabilidad de un proyecto renovable (e.g., almacenamiento de energía durante horas de abundancia de generación solar para su posterior uso durante la noche), o también como un servicio de arbitraje a la red eléctrica en su conjunto.

Además del arbitraje de energía, prestaciones técnicas como la capacidad de responder a consignas de carga o descarga de energía en breves periodos de tiempo abre a algunos sistemas de almacenamiento, como las baterías, la posibilidad de participar de mercados de servicios complementarios tales como la regulación de frecuencia, regulación de tensión y la recuperación de servicio. Dependiendo de su capacidad, los sistemas de almacenamiento también pueden contribuir a la suficiencia del sistema eléctrico a través del suministro de energía en horas punta, pudiendo así participar de mercados o esquemas de remuneración de potencia firme.

El sistema de transmisión también puede complementarse con sistemas de almacenamiento. Un dimensionamiento y ubicación estratégica de estos equipos en la red eléctrica puede permitir liberar capacidad de transmisión de energía que originalmente está reservada para hacer frente a posibles fallas del sistema eléctrico, sin requerir la ampliación de infraestructura de transmisión que puede requerir extensos plazos para su desarrollo.

A pesar de todos los posibles servicios que pueden entregar los dispositivos de almacenamiento, su incorporación a gran escala en los sistemas eléctricos de todo el mundo ha sido relativamente lenta producto de los costos relativos de estas tecnologías en comparación a otras alternativas, como el desarrollo de nueva infraestructura de generación o transmisión. Sin embargo, esta tendencia está cambiando ya que, según datos de Bloomberg², a 2022 se observan reducciones de costos de casi un 90% respecto a los valores observados en 2010 para dispositivos como baterías de iones de litio, las cuales también jugarán un rol habilitante en la electrificación del sector transporte.

En Chile, a abril de 2022, el Sistema Eléctrico Nacional cuenta con 65 MW de capacidad instalada de baterías en operación. En desarrollo se identifican 50 MW de capacidad de almacenamiento autónomo y más de 300 MW declarados de proyectos híbridos que se incluyen como parte de proyectos de generación renovable con aprobación ambiental. Además, en el Informe Técnico Final del Plan de Expansión Anual de la Transmisión año 2021 de la CNE, publicado en marzo de 2022, se recomienda incluir sistemas de almacenamiento por 500 MW con 15 minutos de duración en las subestaciones Parinas y Seccionadora Lo Aguirre³, lo que permitiría casi duplicar la capacidad de transmisión de este corredor que hoy opera con hasta 500 MVA.

Si bien se constatan algunos desarrollos en infraestructura de almacenamiento, además de la recomendación de la CNE de incorporar estos dispositivos como activos de transmisión, los resultados del último informe de la PELP indican que a 2050 será necesario instalar más de 3 GW de capacidad de almacenamiento y cerca de 10 GW de capacidad de centrales de concentración solar que también poseen la capacidad de gestionar energía en el tiempo.

Considerando lo anterior y el gran potencial que tiene Chile en términos de disponibilidad de recursos renovables, creemos que es necesario continuar impulsando el desarrollo oportuno de infraestructura habilitante, como el almacenamiento, para cumplir con la meta de carbono neutralidad a 2050 de manera segura, resiliente y costo efectiva. Para ello es imprescindible trabajar en las brechas regulatorias y de diseño de mercado de manera que se entreguen señales adecuadas para la inversión y posterior operación en los distintos tipos de mercados del sistema eléctrico.

Un punto de partida para perfeccionar la actual regulación sectorial es la habilitación legal para la participación de sistemas autónomos de almacenamiento en los balances de energía y potencia, en línea con lo que se propone en el proyecto de ley aprobado por la Cámara de Diputados y en discusión en el Senado⁴.

En el mercado de energía se ha abierto el debate sobre una posible transición a un mercado basado en ofertas, de manera de permitir a los propietarios de dispositivos de almacenamiento la gestión de riesgos asociados a la operación de estos sistemas. Como se indica en el Informe de Monitoreo de la Competencia 2021 del Coordinador, “...la evolución que está teniendo el mercado eléctrico como resultado de la transición a un sistema basado energías renovables con incorporación de nuevas tecnologías, está evidenciando que el sistema de tarificación marginalista del mercado mayorista actualmente vigente en el país, basado en costos de producción declarados, presenta serias deficiencias e inconsistencias e incluso, desincentiva la incorporación de nuevas tecnologías”⁵. Junto con ello, se podría evaluar también la actual estructura de operación en el mercado spot y aumentar la granularidad temporal en la determinación de los costos marginales del sistema⁶.

Respecto al mecanismo capacidad, se podría avanzar estableciendo una metodología que reconozca el aporte de los sistemas de almacenamiento a la suficiencia del sistema. Por otro lado, también sería valorable evaluar mecanismos que permitan entregar señales de largo plazo como contratos por la prestación de servicios complementarios⁷, reforzando las señales económicas de corto plazo existentes. Sobre lo anterior, también se podría considerar la definición de nuevos servicios con enfoque en entregar una remuneración eficiente por la prestación de atributos de flexibilidad al sistema.

Finalmente, un punto importante a destacar es que la incorporación de los sistemas de almacenamiento dentro de las infraestructuras licitadas y planificadas de forma centralizada permite que estos posean flujos de ingresos regulados debido a servicios de transmisión. Por esta razón se ve necesario mejorar la planificación y modelación del sistema, de manera que permitan la adecuada comparación entre costos y beneficios de las distintas tecnologías disponibles.

Los sistemas de almacenamiento de energía son parte esencial de la transición energética, entre otras cosas como infraestructura habilitante de la descarbonización de la matriz, además de brindar múltiples servicios que nos permitan contar con sistemas eléctricos bajos en emisiones, confiables, resilientes y sostenibles. Consideramos fundamental y urgente acelerar su inclusión eficiente, avanzando entre otras con las adecuaciones legislativas y regulatorias necesarias para dar las señales consistentes con ese fin.

¹ Trayectoria del Sector Energía hacia la Carbono Neutralidad en el contexto del ODS7, 2020.

² This is the Dawning of the Age of the Battery, Bloomberg, 17 de diciembre de 2020.

³ De acuerdo al Informe Técnico Final del Plan de Expansión Anual de la Transmisión año 2021 de la CNE, “...el equipamiento de almacenamiento a utilizar debe contar con una capacidad de, al menos, 500 MVA/125 MWh en cada subestación, además de la posibilidad de realizar control de tensión en sus respectivos puntos de conexión, mediante el intercambio de potencia reactiva (inyección u absorción, según corresponda). Asimismo, este equipamiento deberá ser diseñado y dimensionado para una operación de, al menos, 10 veces al año”.

⁴ Proyecto de Ley “Promueve el almacenamiento eléctrica y la electromovilidad”, Boletín 14731-08, ingresado a la Cámara de Diputados el jueves 2 de diciembre de 2021.

⁵ Informe de Monitoreo de la Competencia 2021, Unidad de Monitoreo de la Competencia del Coordinador.

⁶ Diseño de mercado para una alta penetración de energía renovable variable en el mercado eléctrico chileno, preparado por IIT Comillas, Synex y EEC, febrero de 2018.

⁷ Por ejemplo, en Australia se han utilizado contratos de largo plazo para remunerar baterías por la provisión de servicios complementarios.