Energía solar y su desafío para la minería | Noticias Universidad de Antofagasta

8/18/2019 Energía solar y su desafío para la minería | Noticias Universidad de Antofagasta

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Noticias Universidad de Antofagasta

Dirección de Vinculación y Comunicaciones Universidad de Antofagasta

Energía solar y su desafío para la minería

Por

Marcelo Cortes C. Dr.nvestigador Centro de Desarrollo Energético de Antofagasta

Director del Programa de Magister en Desarrollo Energético

Universidad de Antofagasta

El recurso solar en el norte de Chile alcanza los niveles de radiación más elevadosdel mundo, llegando a valores de radiación global horizontal (GHI) del orden de 2,618 kWh/m2/aen la Región de Antofagasta (Crucero). Por otra parte se tiene, que la más alta radiación en España

presenta en la región de Granada, con un valor de 1,894 kWh/m2/año (GHI). Este nivel de radiaces suficiente para la instalación a gran escala de proyectos de generación de energía eléctrica en baenergía solar, tales como fotovoltaicos (FV) y de concentración solar de potencia (CSP).

En las últimas décadas los constantes incrementos en los precios de los combustibles fósilesdesarrollo de la tecnología y los acuerdos de disminución de emisiones gases de efecto invernadeestán permitiendo que tecnologías que emplean el sol como fuente primaria de energía yconvierten en energía eléctrica y/o térmica se tornen en una alternativa técnica y económicameatractiva para ser utilizada en la producción de energía eléctrica y calórica. Esto es particularmeatractivo en el norte de Chile, puesto que un desarrollo en base al uso de energía solar a gran escpodría permitir un abastecimiento de energía más sustentable, con precios estables e independiende la importación de recursos fósiles.

La economía del norte de Chile gira en torno a la industria minera, la cual para llevar a cabo procesos demanda grandes volúmenes de energía eléctrica, energía térmica y agua. Además, pouna alta demanda de servicios paralelos a la industria, los cuales permiten mantener una zo

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ndustrial activa en la región, Por otra parte, la alta demanda energética que el país requiere pmantener sus niveles de crecimiento lleva consigo la instalación de nuevas centrales de generación

En el caso del Sistema Interconectado del Norte Grande (SING) no se dispone de recurso hídrico,manera que la principal fuente energética primaria es el carbón. La proyecciones de crecimiento dedemanda energética para los próximos 10 años indican que esta crecerá un 80% con respecto aconsumido el 2012 (15,437 GWh). Para enfrentar este crecimiento, el parque de centrales generadodeberá aumentar en 2,300 MW. La pregunta que se puede hacer entonces es ¿Cuál es el espaciocrecimiento que tiene la energía solar en este mercado?.

En el informe de precio de nudo publicado en octubre de 2012, el pronóstico de la CNE fue que 1% (250 MW) del parque requerido será provisto por energía solar. En dicho informe se proyeambién que la matriz energética del SING seguirá siendo dominada por tecnologías en bas

carbón, 59% (3,500 MW).

Tecnología

Hoy existen dos tecnologías que luchan por entran al mercauna es la FV y la otra es la CSP. La tecnología FV está logranser económicamente competitiva en el SING. Sin embartienen la debilidad de tener un bajo factor de planta debido intermitencia del recurso solar (disponible sólo durante el dLa intermitencia del recurso solar impone limitaciones técnisobre este tipo de centrales.

El sistema de despacho de energía consiste en asignar primero las unidades con costo variable mbajo. Debido a que las plantas solares tienen el costo variable más bajo, estás deberán ser puestas ebase durante el día. Sin embargo, el despacho de las unidades se hace minimizando el costo totalproducción para un horizonte entre 24 a 120 horas. Producto de que las plantas fotovoltaicas snyectan energía durante el día, en la noche se debe utilizar centrales con combustible fósil p

cubrir la demanda (concepto denominado respaldo), por lo tanto, existe un límite de inyecciónenergía FV y éste es hasta que el costo de producir con unidades de respaldo sea igual al ahorro qe produce al inyectar con energía fotovoltaica.

En efecto, en el informe publicado en octubre del año 2012 por el CDEC, estableció que con actuales condiciones tecnológicas, la capacidad máxima de energía FV que puede ser instalada en

SING al año 2014 es 450 MW. De esta manera se tiene que las centrales FV enfrentan ciertas barreecnológicas para la penetración a gran escala en el SING. Esta limitación se irá reduciendo enmedida que se incorporen mejoras tecnológicas en los centros de control del sistema, tales comounción de Control Automático de Generación (AGC).

Un escenario alternativo y más favorable para las centrales FV es la aparición de una interconexentre los dos sistemas. Esto daría la oportunidad de levantar en esta década las limitaciones técnicaexportar hacia el Sistema Interconectado Central (SIC) grandes bloques de energía solar, los cua


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pueden ser respaldados con energía hidráulica.

Concentración Solar

Por otro lado están las centrales de concentración solar (CSP), las cuales todavía no económicamente competitivas. Esta tecnología ha ido madurando y hoy se dispone en el mercadocentrales comerciales que tienen la particularidad de incluir un módulo de almacenamie

energético. Este módulo les permite producir energía en ausencia de sol y extender su operación toel tiempo que sea necesario, según sea diseño.

En efecto, las primeras centrales queconstruyeron tenían una capacidadalmacenamiento para operar a plcarga de 7.5 horas. Hoy ya se fabricentrales con almacenamiento parahoras, esto es, para opeprácticamente en forma continua. Ees la razón por la que a este tipo centrales se le llama gestionables,decir, su producción se puede gestioen forma flexible. Sin embargo, deba que no son económicamecompetitivas no pueden entrar en mercado energético como el chileno.

Para crear las condiciones necesarias para su implantación en Chile, el gobierno ha lanzado

concurso para adjudicar fondos y un financiamiento blando para instalar la primera central CSP almacenamiento en Chile. El concurso establece entre otros, que el proponente tenga un compromde compra de energía por parte de alguna empresa. Considerando el desarrollo de la tecnologíaprecio de este contrato estará por sobre el precio de mercado, por lo que deberá existir por parteos compradores de energía, una disposición a pagar más por la energía. El desarrollo de un proye

de este tipo le dará al país una experiencia valiosa desde el punto de vista técnico y financiero pavanzar en el uso de la energía solar en la conformación de la matriz energética eléctrica.

Si esta experiencia resulta exitosa, probablemente tendremos en la década del 2020 – 2030 este tipocentrales entrando a gran escala en el mercado.

Panorama

En resumen, se tiene que el panorama para la energía solar en lo que se refiere a producción energía eléctrica es aún incierto. Por el lado de las FVs está la limitación técnica, que de no meduna interconexión con el SIC se ve acotada por ahora a 450 MW. Para las centrales CSP se requer


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un compromiso compartido de la sociedad, por una parte del gobierno para crear condicioavorables para incentivas, y por otra, los consumidores que deberán estar dispuestos a pagar m

por esta energía mientras se encuentra en estado de desarrollo.

El resultado de este esfuerzo redundará en el largo plazo en mayor estabilidad de precios, produccmás sustentable, ambientalmente más amigable e independencia energética de la importacióncombustibles fósiles.

ndustria Minera

La industria minera basa su desarrollo en tres elementos básicos: energía, agua y recursos humanDe estos hay dos en los cuales la energía solar puede jugar un rol importante; energía y agua.

En lo que se refiere al agua, es de conocimiento público que se ha llegado al límite de lo explotablenapas subterráneas. La demanda total nacional del sector minería del recurso hídrico durante el a2011 (consumo medio) fue de 12.6 m3/seg. De este consumo, el 41.8% (5,25 m3/seg) correspondea región de Antofagasta, mientras que un 10.3% (1.29 m3/seg) a la región de Tarapacá. Por otra pa

e tiene que del consumo total, la producción de concentrados de cobre (súlfuros) demanda el 7mientras que la operación de beneficio de minerales oxidados y mixtos por lixiviación para producátodos SX-EW (hidrometalurgia) representa el 14% de las extracciones totales. El resto, 15corresponde a agua mina, servicios varios y agua potable.

En lo que respecta a las autorizaciones de extracción de agua de los acuíferos en la región de AricParinacota, principalmente las extracciones de agua se concentran en la agricultura y el consupoblacional, llegando a autorizaciones de 1,8 m /s. En la región de Tarapacá existen derechos de ude aguas por 6,4 m /s, los cuales se distribuyen entre agricultura, consumo poblacional y minería.

En la región de Antofagasta las extracciones de agua autorizadas ascienden a 9,4 m3/s y esconcentradas principalmente en las compañías mineras de la región.

En resumen se puede determinar que las autorizacionesde agua de las I, II y XV regiones ascienden 15,8 m3/s.Por otra parte, el consumo de agua para la minería de lasegiones I, II y XV fue el año 2011 de 6,8 m3/s, si a estoe le suman los consumos de las 5 ciudades y otrasndustrias el consumo se empina por los 12 m3/s, valor

cercano a los recursos autorizados. De esta manera seiene que el agua fresca es un recurso escaso. Esta es laazón de porqué los nuevos proyectos mineros

contemplan el uso de agua de mar y su desalinizacióncuando sea requerida para sus procesos.

Procesos

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En la actualidad ya existen empresas que están utilizando agua de mar en sus procesos, entre las qdestaca el holding Antofagasta Minerals. Esta empresa ha estado impulsado el uso de agua de marprocesos mineros de súlfuros (concentrado), evitando la desalación de esta. Cabe mencionar, qécnicamente se abordan los procesos de sulfuros, con la alternativa directa de emplear agua sala

En los procesos de óxidos (hidrometalurgia) aún no se baraja como una solución, necesitándose agdesmineralizada para su proceso.

Proyecciones preliminares indican que la demanda de agua fresca pasará de 12.6 m3/s a inicios año 2011 a 20.08 m3/s al año 2020, es decir, la demanda crecerá en un 60%. Se considera entoncndependientemente de que el agua sea marina o no, que será preciso bombear caudales entre

m /s y 1 m /s (para una minera tipo). Nace así una oportunidad para la energía solar la cual pualimentar con energía FV las estaciones de bombeo intermedias. En estos casos la energía FV puesultar competitiva toda vez que el acceso a la red eléctrica es difícil y se debe recurrir a usos

diesel para producir energía eléctrica.

El potencial de la energía solar en este segmento puede suponerse igual que a la provisión de

energía necesaria para las estaciones de bombeo de 5 mineras, es decir: 2.5 m3/s a 3000 m.s.n.m.érminos de energía eléctrica, esto significaría instalar plantas FV por una capacidad del orden de MWp.

Debido al elevado consumo de agua en la región de Antofagasta se han impulsado proyectosdesalinización, ya sea para uso industrial y/o residencial. En la actualidad, existen cuatro plandesalinizadoras, tres son para procesos mineros, y la cuarta que suministra el 60% del agua deciudad de Antofagasta.

Uno de los procesos de desalación para consumo industrial minero corresponde a la minera Michi

donde se extrae agua salada para uso en las operaciones de aglomeración y lixiviación acidaminerales de cobre, además del uso de agua desalinizada, a través de agua de mar, en los procesosextracción por solventes y electro-obtención.

La compañía minera Esperanza, también posee un acueducto en la misma zona costera, el cual ext720 l/s de agua salada para las operaciones, donde el consumo de la compañía es de 635 l/s, tenienuna disponibilidad del 95%. La compañía posee una planta de osmosis para desalar 53 distribuidos en 30 l/s en área de mina (óxidos) y 23 l/s en puerto. Con lo cual cerca del 5%desaliniza para consumo humano y procesos de extracción por solventes y electro-obtención.

Minera Escondida también emplea agua desalinizada para consumo industrial, extraída desdecaleta Coloso y elevada a 3.100 m.s.n.m para uso en sus procesos. Un porcentaje de esta extracciónpurificada para consumo humano. En el 2008 la empresa presentó un requerimiento de expansióna planta desalinizadora por 2,500 l/s adicionales a los ya instalados.

Si bien las compañías mineras evalúan desalar agua para sus procesos, sólo dos proyectos esprevistos en el corto plazo. El primero es de Aguas Antofagasta, que suministrará un flujo de 1 mo que permitirá abastece al 100% de la ciudad de Antofagasta. Los procesos involucrados son

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osmosis inversa, requiriendo de una potencia del orden de 5 kWh/m lo que implica una demande potencia del orden de 20 MW. El otro proyecto lo está llevando a cabo Minera Escondida Ltcomo complemento para sus nuevos proyectos. Éste comprende la instalación de una pladesalinizadora de un flujo de 2.5 m /s, lo que implica una demanda de potencia del orden de 60 M

Conocido el porcentaje de agua desalada empleada en los procesos mineros, del orden de 70%, pueuponerse el potencial de la desalinización como la provisión mediante energías solares de

necesidades de agua desalada de 5 mineras. Asociando el potencial de la desalación a la del bombepresentaría una generación de agua desalinizada solar del orden de 1,8 m3/s. Esto equivale a u

potencia del orden de 160 MW.

En resumen, se aprecia que existe un fecundo campo de aplicación de energía solar en la minería. Epuede venir por el uso de energía FV para bombeo y desalación, mientras que aplicaciones de enerermosolar (CSP) estarían en los procesos en óxidos y desalación de agua.

Más Oportunidades

Otra oportunidad para el uso de la energía solar en procesos productivos está en el calentamientooluciones de procesos de lixiviación. La minería del cobre emplea principalmente dos procesos

proceso de sulfuros y el de óxidos. En el proceso de sulfuros resaltan dos aplicaciones para el calorproceso de origen termosolar: el secado y la fundición del concentrado. En esta última sería posaplicar la termosolar de concentración, permitiendo separar el cobre de los otros materiales. Enproceso de óxidos destacan otras tres aplicaciones del calor de origen termosolar: el calentamientooluciones tanto en las pilas de lixiviación como en el proceso de electro-obtención y finalmenteavado de ánodos.

La demanda de calor para procesos de óxidos, asociada a la actividad minera fue aproximadame,670 GWh/año para el 2011. Se considera por lo tanto que es éste el potencial actual de uso de

energía termosolar en este segmento. Los procesos de secado y fundición aún no se encuentevaluados. Habrá de considerarse sin embargo, la aplicación para el calor de proceso (calor de amedia o baja temperatura) para conocer la tecnología de energía termosolar potencialmeequerida. Asimismo, se ha realizado una proyección de demanda de calor para el proceso de óxid

el cual ascendería a 1,515 GWh/año al 2020. Por lo tanto, la oportunidad de uso de enerermosolar para los próximos 8 años estará en torno a los 1,600 GWh/año.

Apoyo

Considerando que la energía solar llegará a ser un vector de desarrollo para el país, el gobiernoChile está impulsando también su desarrollo a través de concursos de investigación.

Uno de ellos es el proyecto CONICYT/FONADAP/15110019, mediante el cual se crea el SERCentro de Investigación en Energía Solar, con un presupuesto de 4,000 MM$ para 5 años. La segunniciativa corresponde a los fondos basales del Ministerio de Educación para mejoramienstitucional, PMI ANT 1201.

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En ambos concursos la Universidad de Antofagasta participa activamente. En el SERC lidera la líde investigación “Almacenamiento Energético”, mientras que en el segundo se adjudicó fondos .500 MM$ por 3 años, con el compromiso de convertirse en referente regional y nacional en energenovables no convencionales, en particular en energía solar.

3 comentarios el “Energía solar y su desafío para la minería”

Carlos Espoz24/06/2013

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Lorena 20 de junio de 2013

Será que proyecto Brasileño ECO2 puede ser incluido en proponer una solucion abundante deenergia electrica para el Cluster minero?La Universidad de São Paulo(USP) en conjunto com la Caramuru Alimentos S/A y la NáuticaLorena detentora del Know How de el mayor proyecto de energia alternativa aqui en Brasil. Hopreparandose para la construcción del prototipo en la escala de 1MWe de energia eléctrica SolarConcentrada óptica (lentes gigantes multiplicadoras en muchas veces la luz solar) alcanzandotemperaturas superiores a 2000ºC que activarán el CO2 en estado Supercritico en un reactor elcual trabajará a presiones superiores que 60Mp, generando energia que accionaran turbinas delciclo Brayton. Producción Full Time, garantizados por acumuladores termicos de altorendimiento.El gobierno Brasileño esta subencionando el prototipo que estará concluido en 2015.

Esta técnologia es por el momento unas de las mayores promesas para enfrentar demandasenergeticas de gran porte compitiendo de igual para igual con las hidroelectricas.Esta proyectada una fabrica para produzir de forma seriada en modulos de 10/25/50 y 100 MWDespues del Start Up 1GWe por año y en 4 alcanzar 3GWe / año. Tecnologia sustentable y limpTrabajo de más de veinte años guardado a 7 llaves y que ahora aparece para disputar el mercadcon las hidroelectricas al tener oferta de costos de energia hasta en 30% menos para competir colos productos Brasileños en el mercado global.

Responderprensaua

28/06/2013

Hola, interesante el comentario, pero mejor hacerlo llegar directo a quién escribió el articulocorreo es [email protected] las gracias.AtteDavid P.

ResponderCarlos Espoz04/07/2013

http://www.nauticalorena.com.br/https://prensaua.wordpress.com/2013/05/22/energia-solar-y-su-desafio-para-la-mineria/?replytocom=646#respondmailto:[email protected]://prensaua.wordpress.com/https://prensaua.wordpress.com/2013/05/22/energia-solar-y-su-desafio-para-la-mineria/?replytocom=629#respond


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Lorena 4 de julio de 2013Estimado David PastenEscribi al Sr. Cortes y no he tenido respuesta (lo hice en el E-Mail que tú me indicaste).AtenciosamenteCarlos Espoz

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Esta entrada fue publicada el 22/05/2013 por prensaua en Académicos, Ciencia y Tecnología,Opinión.http://wp.me/p2rbRQ-16LEntrada anteriorEntrada siguienteCrea un blog o un sitio web gratuitos con WordPress.com. El tema Suburbia.
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