La aprobación de la Ley 20.257 en Chile en 2008, que tiene como objetivo fomentar las energías renovables no tradicionales (ERNT), ha generado un amplio debate sobre los costos reales de estas fuentes de energía en comparación con las tecnologías tradicionales. Una de las ERNT más promovidas y subsidiadas en los países industrializados es la energía eólica, principalmente debido a la disponibilidad del viento.
En este artículo vamos a comparar los costos promedio de producción de electricidad a partir de carbón y viento en el Sistema Interconectado Central (SIC) de Chile, teniendo en cuenta las principales externalidades generadas por cada tecnología. Para ello, calcularemos el costo de suministrar energía en el SIC utilizando una central de carbón de 260 MW brutos y luego la reemplazaremos por una central eólica equivalente que producirá la misma cantidad de energía anual, manteniendo la misma confiabilidad en la operación del sistema.
Contaminantes del carbón
Los principales contaminantes generados por la combustión del carbón son los óxidos de sulfuro (SOx), los óxidos de nitrógeno (NOx) y el material particulado (MP10 y MP5). Además, la combustión también produce CO2, que es el principal gas responsable del calentamiento global. Para evaluar el costo de las externalidades ambientales, calcularemos las emisiones de contaminantes y las valorizaremos según el costo de su daño marginal. En el caso de los contaminantes que afectan la salud, consideraremos los valores medios presentados en estudios realizados en Estados Unidos. Para el calentamiento global, utilizaremos el valor del daño marginal del CO2 presentado en otro estudio. Al sumar el costo ambiental a los costos de inversión y producción, obtendremos un valor del costo promedio de producción que reflejará de manera más precisa el costo de producir electricidad a partir de carbón.
Energía eólica: disponibilidad y volatilidad
En el caso de la energía eólica, debemos tener en cuenta la disponibilidad y la volatilidad del viento. La disponibilidad se refiere a cuán presente está la fuente primaria de energía, en este caso, el viento. El factor de planta, que es la producción promedio de electricidad como porcentaje de la capacidad instalada, es el valor más utilizado para medir la disponibilidad del viento. Sin embargo, las centrales eólicas no suelen alcanzar factores de planta muy altos, según estudios realizados en Europa y Estados Unidos. La volatilidad se refiere a cuánto puede variar la generación de electricidad de un momento a otro. En España, por ejemplo, la generación horaria de energía eólica ha variado desde casi nada hasta más de 8 mil MW en un año.
Comparación de costos
La primera conclusión de este estudio es que el costo adicional de reemplazar una central de carbón de 260 MW brutos por una central eólica durante 25 años es de 1 074 millones de dólares en valor presente. Esto se debe a que se necesitan cuatro veces más turbinas de viento para reemplazar la capacidad de una central de carbón. La principal desventaja de la energía eólica es su bajo factor de planta, no su volatilidad. Dependiendo de cuándo sopla el viento, el costo adicional puede variar entre 896 y 1 113 millones de dólares en valor presente, si se considera la necesidad de respaldos térmicos para mantener la confiabilidad del sistema eléctrico.
En cuanto al costo promedio a largo plazo, una central de carbón operando con carbón bituminoso de 76 dólares por tonelada tiene un costo de 78 dólares por MWh. De este costo, 17 dólares por MWh corresponden a los costos de las externalidades ambientales, lo que representa el 22% del costo total de producción. Sin embargo, el costo promedio puede variar dependiendo del precio del carbón, desde 69 dólares por MWh para un carbón barato de 50 dólares por tonelada, hasta 93 dólares por MWh para un carbón caro de 120 dólares por tonelada.
En el caso de la energía eólica, el costo promedio es de 136 dólares por MWh, con un factor de planta del 24%. Además, se calculó el costo del viento sin respaldos térmicos adicionales dependiendo de las horas en que sopla el viento. Si sopla durante las horas punta, el costo es de 127 dólares por MWh; si sigue la demanda, es de 131 dólares por MWh; y si sopla en horas fuera de punta, es de 138 dólares por MWh. En este último caso, la probabilidad de falla del sistema eléctrico aumenta del 7% registrado en el caso base al 10%. Si se agregan respaldos térmicos, el costo de la energía eólica aumenta a 144 dólares por MWh.
Según este estudio, el costo de la energía eólica es mucho más alto que el costo de la energía a partir de carbón, incluso si se tienen en cuenta los costos ambientales generados por las emisiones. Esta conclusión no cambia incluso si se considera un alto costo en la compra de carbón.
En la sección I de este artículo se calculan los costos ambientales de una central termoeléctrica. En la sección II se tratan los costos de la generación eólica. La sección III describe el sistema eléctrico chileno y explica el método utilizado para comparar el viento y el carbón. En la sección IV se presentan los resultados y, por último, se concluye. En el apéndice se incluye información adicional y detalles de los cálculos realizados.