Plataforma Solar Desierto de Atacama

www.cdeaua.cl www.energiasua.cl
Plataforma Solar
Desierto de Atacama
“Centro Chileno de Investigación de Energía Solar Aplicada”
Presentación ChileSol 2015
Carlos Arenas Coronil
Santiago, 21 de Julio 2015
Centro Desarrollo Energético Antofagasta
Centro creado para impulsar la innovación, desarrollo
e investigación aplicada, en temas relacionados con
las necesidades energéticas de nuestra zona.
Ejes programáticos




Formación de Capital Humano Calificado
Investigación Aplicada, Desarrollo e Innovación
Asesoría, Capacitación, Entrenamiento e Información
Desarrollo Empresarial y Tejido Industrial
Convenios y Colaboradores
Línea de Tiempo - CDEA
2009
•
•
•
•
Creación del CDEA
Formulación Proyecto
Magister en
Desarrollo Energético
Gira Tecnológica a España,
Francia y Alemania.
Foro Energía en Congreso
Nacional. “Desarrollo
Energético del norte de Chile,
en post de un cluster solar”
Marzo 2009.
Equipo de Trabajo
2010
2011
•
•
•
•
•
•
1ra Generación Magister en
Desarrollo Energético
Formaciones Profesionales ERNC
Diseño Estructural y Operativo de
la PSDA. Visita Director PSA
Instalación plantas PV juwi-CDEA
UA y SPA
Foro Energía en Congreso
Nacional. “Es posible el 20%
ERNC al 2020. La Apuesta de la
Energía Solar” Junio 2010.
Equipo de Trabajo
•
•
•
•
•
•
Entrega de Estudio PSDA a Presidenta Cámara Diputada Sra
Alejandra Sepúlveda
Segunda Generación Magister en Desarrollo Energético.
Gira Tecnológica de Alumnos MDE
Adjudicación FIC-R “Desarrollo de una Plataforma Tecnológica
para incorporar la generación distribuida, a través de módulos
fotovoltaicos, en la región de Antofagasta
Representación ante APEC 2011, Gobierno Chileno.
Instalación plantas PV Kraninch-CDEA UA
Entrega por Bienes Nacionales Conseción de Uso Gratiuito 80 há
en sector Yungay.
Equipo de Trabajo
Línea de Tiempo - CDEA
2012
2013
•
•
•
•
•
•
•
•
•
3ra Generación Magister en
Desarrollo Energético
Formaciones Profesionales en
ERNC
Difusión de PSDA a nivel de
Empresas, gobierno y
entidades internacionales
Instalación plantas PV GMCDEA
UA
•
•
•
•
www.cdeaua.cl www.energiasua.cl
Equipo de Trabajo
4ta Generación Magister en Desarrollo Energético
Formaciones Profesionales ERNC
Adjudicación PMI-ANT 1201
Adjudicación Fondap SERC-Chile
Fortalecimiento y posicionamiento del centro de energías de la
universidad de Antofagasta como referente nacional de ERNC.
FIC-R Antofagasta.
Fortalecimiento de la Formación de Postgrado en ERNC en la
Universidad de Antofagasta. FIC-R Antofagasta
Implementación, desarrollo y difusión de la plataforma solar del
desierto de atacama inserta en el sistema de parques tecnológicos
regionales primera etapa. FIC-R Antofagasta.
Planta Piloto para desarrollar nuevos fluidos de almacenamiento
de energía solar. FIC-R Atacama.
Estudio Mecánica de Suelos - PSDA
Equipo de Trabajo
2014
•
•
•
•
5ta Generación Magister en Desarrollo Energético.
1ra Versión del Doctorado en Energías
Renovables
2da Versión Diplomado Energía. FACING-UA
Fase Cero – PSDA (Sistema Fotovoltaico,
Adecuación Física, Planta Solarimétrica)
Equipo de Trabajo
www.cdeaua.cl www.energiasua.cl
Egipto (1913)
Primeras aplicación histórica de concentración solar
.
Las Salinas (1872)
Primera aplicación histórica de desalación solar
www.cdeaua.cl www.energiasua.cl
Instalación de
desalación
solar,
diseñada
y
construida en
1872,
en
Chile, por el
ingeniero
Sueco Charles
Wilson.
La instalación,
formada
por
una superficie
de 4.757 m2
cubierta
de
vidrio.
Tenía
una
capacidad de
producción de
22.5
m3/día.
(4.7
lts./m2
día)
.
www.cdeaua.cl www.energiasua.cl
Observatorio Solar- Instituto Smithsonian (1930)
Hasta 1930, el Instituto Smithsonian operó un observatorio solar, en el cerro Moctezuma cercano a Calama.
Se llevaron a cabo investigaciones pioneras en la determinación de la constante solar y la distribución
espectral de la radiación solar.
www.cdeaua.cl www.energiasua.cl
Fuente Milenio Solar
“ En cada m2 del desierto de atacama, se puede acumular en un año
la misma energía, que produce un barril de petróleo”
Indice Radiación Solar (Sur America)
www.cdeaua.cl www.energiasua.cl
Potencial Solar de Chile
• Una de las más lata
radiación solar del planeta
• Concepto de Isla
Energética
www.cdeaua.cl www.energiasua.cl
Fuente Milenio Solar
Visión Solar)
Abastecer el 30% del consumo de
electricidad en Sudamérica con
energía solar
200.000 MW
www.cdeaua.cl www.energiasua.cl
~ 6.000 km2
10 veces superficie de Stgo.
7 veces el consumo de Chile
Más de 66.000 km2 factibles
(100 veces superficie de Stgo.)
Fuente Serc Chile
Estrategia a seguir: Plataforma Solar Almería
Planta
Torre
Central
Planta
Sales
Fundidas
Planta
Solar
tipo
Fresnel
Planta Fotovoltaica
Planta
Torre
Central
Planta
Hidrógeno
Solar
Planta
CCP de
Vapor
Planta
Desaladora
Solar
Horno
Solar
Planta Solar
Colectores
Stirling
Planta CCP
PT1
No existe un centro de estas características en latinoamérica.
Plataforma Solar Desierto Atacama PSDA
“Promoción de la energía solar contribuyendo al
M i s i ó n
conocimiento
científico
y
tecnológico,
al
desarrollo productivo y a la diversificación
energética del país”
“Llegar a ser una institución de referencia a nivel
Visión
mundial, a través de la excelencia científica y
tecnológica. No solo para el entorno chileno sino
también para toda Latinoamérica y cualquier país
interesado en el desarrollo de esta tecnología”
Objetivos Plataforma Solar
Desarrollar actividades de investigación aplicada, de acuerdo a la Estrategia
Regional de Innovación, incorporando a empresas tecnológicas y de la
industria minera.

 Promover la colaboración con universidades y centros de I+D+i nacionales
e internacionales.
 Participar de la curva de aprendizaje, y contribuir a la reducir de los costos
asociado a estas tecnologías.
Contribuir al impulso de una industria auxiliar que favorezca el desarrollo
de un tejido industrial fomentando el encadenamiento productivo y spin-off.
(Cluster Solar)
 Ser el centro de referencia para estas tecnologías, no solo en Chile, sino
que también en el contexto Latinoamericano.
Beneficios de una Plataforma Solar
 Disponer de un Laboratorio Solar a escala real en Sur América
 Transferencia tecnológica y creación de capital humano avanzado
 Resultados de pruebas y test de equipos o componentes con las
condiciones particulares de desierto de atacama.
(tubos calo-portador, TRC, espejos, sales fundidas, limpieza de paneles, solarimetría, estructuras)
 Desarrollo Científico-Tecnológico, posicionará a Chile a la vanguardia
mundial de esta tecnología, permitiendo desarrollo tecnología y
conocimiento en energía solar. (curva de aprendizaje)
 Generación de un Polo Energético en el norte del país, dadas las
características solarimétricas del Desierto de Atacama.
 Imagen del norte de Chile, asociado a “Green economy”
Tecnologías de captación y procesado
Instalaciones
17
Etapas de Construcción
Fase 1
27% de la Inversión (MM U$4,9)
Infraestructura de apoyo Plataforma Solar (año 1):
 Edificios de Campamento
 Banco de ensayo y homologación de captadores solares estáticos
 Laboratorio de calibración y medida de módulos fotovoltaicos
 Estación meteorológica (FIC-R 2013 Antofagasta)
Fase 2
24% de la Inversión (MM U$4,2)
Instalaciones y Equipamiento (año 2):
 Campo de captadores solares estáticos
 Laboratorio químico
 Campo de captadores cilindro-parabólicos de pequeño tamaño
 Horno solar
 Campo fotovoltaico múltiple continuamente conectado a red
 Laboratorio de calibración de sensores y equipos de medida
Fase 3
49% de la Inversión (MMU$8,9)
Instalaciones y Equipamiento (año 3 y 4):
 Sistema
almacenamiento
térmico
captadores baja
temperatura FICR2013Atacama.
 Lazo de ensayo para grandes captadores cilindro-parabólicos basados en aceite como
fluido de transferencia térmica
 Circuito de sales fundidas con almacenamiento térmico
 Sistema de torre central con campo de helióstatos
18
IMPORTANCIA DE LA TECNOLOGIA CSP
Chile debe contribuir a este 5%
Technology Roadmap - Concentrating Solar
Power International Energy Agency 2010
19
Grado de Contenido Nacional
Suponiendo un Mercado de 2.000 MW de tecnología termosolar ( 9% a la Matriz al año 2020)
Generación de puestos de trabajo de personal calificado
4.000 empleos para la fabricación de componentes solares.
Más de 8.000 empleos en la etapa de construcción
Más de 1.200 empleos en la etapa de mantención y operación de las plantas
•
•
•
Fuente: Abengoa Solar
20
•
Desarrollo industria de
fabricación de piezas, partes y
componentes.
•
Industria Auxiliar de las
Energías Renovables (cluster
energético)
•
Extracción de sales no
metálicas.
•
Impacto indirecto significativo
en economía local (sector
servicios, inmobiliario,
oportunidad para empresas
locales).
•
Desarrollo sector científico e
Investigación y Desarrollo.
Fabricación Colectores Solares
Maestranza Ener-T, ubicada en la misma obra.
Fabrica en forma industrializada:
• 5.376 colectores solares, corresponde al campo solar
• 2.112, corresponde al campo de almacenamiento de sales.
• Conformando 156 lazos de 600 mts. de longitud,
(campo solar + SAT), suma total de colectores de 90 km.
Cada colector mide 12 mts. de longitud y 5,8 mts. de ancho.
La inversión de la planta de 50 MW y 6 horas de almacenamiento
térmico fue de US $ 300 M
21
Fabricación Heliostatos
Nave de Montaje Atacama1 , ubicada en la misma obra.
Fabrica en forma industrializada:
•
•
•
•
Campo Solar 700 há.
10.600 Seguidores.
Fabricación 20 Heliostatos diarios
Heliostatos 140 m2
22
Fuentes de Financiamiento PSDA
a.
A través de FNDR, FIC, aportes de instituciones extranjeras y aportes
privados.
Construir la estructura básica e inversión en equipos y gastos operacionales
de los primeros cinco años, poniendo a disposición de las empresas
interesadas en desarrollar I+D+i, una plataforma de servicios para que
puedan desarrollar sus proyectos.
b.
Realización de ruedas de Negocio, Promoción y Road Tecnológicos:
Promocionando las ventajas que tiene la zona norte de Chile, para la utilización de
la energía solar, capturar el interés de empresas tecnológicas interesadas en
desarrollar proyectos de I+D+i en la Plataforma Solar del Desierto de Atacama.
c.
Programa Estratégico Nacional en Industria Solar (PES). Proyecto Emblemático
Nota: Los aportes privados pueden acogerse a la ley 20.241 incentivo
tributario para la inversión privada en Investigación y Desarrollo (I+D).
23
Avances a la fecha
1.
Estudio “Diseño Estructural y Operativo de
Centro de Investigación y Desarrollo de Energía
Solar en el Norte de Chile" STA-CDEA-UA. 2010
2.
Acuerdo de Colaboración entre Centro
Energía, Medioambiente y Tecnología
(CIEMAT) y la Universidad de Antofagasta.
2010
3.
Adjudicación Plan de Mejoramiento Institucional (PMI), en el ámbito de
Educación Superior Regional, “Fortalecimiento de la Universidad de
Antofagasta, como referente Regional y Nacional en Energías Renovables
no Convencionales”. 2012 www.energiasua.cl
24
Avances a la fecha
4.
Concesión Uso Gratuito, 80 Há Estación Yungay. 2011
85 km
~
1.100 m.s.n.m
~
~a80 h
25
Avances a la fecha
5.
Adjudicación Fondo Nacional de Desarrollo de Áreas
Prioritarias. (Fondap) 2011.
Centro de Excelencia “Solar Energy Research Center Chile”
• Energía Solar en la industria (minería)
• Sistema Eléctrico con alta penetración de
energía solar
• Uso de energía solar para comunidades
rurales y urbanas.
• Almacenamiento de energía solar
• Tratamiento solar de agua.
• Investigación en modelos económicos
sociales
26
Avances a la fecha
6.
Acuerdo de Cooperación 3M-CDEA, Instalación Colector Cilíndrico. 2012
Colector Solar cilindro parabólico LAT, Gossamer Space Frame and 3M
Sistema de Apertura de 7,25 mts., obteniendo grados de concentración 103x.
Uso de película con una eficiencia del 94,8%, remplazando el uso de cristal.
Uso de estructuras de aluminio de menor peso, y sistema constructivo tipo mecano.
Utilización de sistema continuo hidraúlico en seguimiento solar.
27
Avances a la fecha. Fondo Innovación y Competitividad FIC-R 2013
7.
Instalaciones de apoyo operacional PSDA
~80 ha
28
Avances a la fecha. Proyecto Arquitectura Bioclimática (Campamento)
29
Avances a la fecha. Fondo Innovación y Competitividad FIC-R 2013
8.
Implementación, desarrollo y difusión de la Plataforma Solar Desierto de
Atacama, inserta en el sistema de parques tecnológicos regionales (Primera Etapa)
30
Avances a la fecha.
9.
Instalación
diez
plantas fotovoltaicas en
la U. de Antofagasta y SPA.
(diferentes tecnologías y modulaciones)
Estación
Solarimétrica
Concesión UCN por
5 años.
Proyecto FIC $30
millones
Medición certificada
de irradiación, datos
para utilidad
pública.
2 Plantas, 10 KW , Krannich
$30 Millones . U. Antofagasta
2 Plantas, 12 KW , Juwi,
$80 Millones. U. Antofagasta
5 Plantas, 21 KW , Tritec $60 Millones. U. A.
Planta Juwi Campus Coloso
Planta Juwi , Escuela E-26, San Pedro de Atacama
31
Planta Rectoría U. Antofagasta
Avances a la fecha.
10. Participación en Visita Oficial y de Estado de Pdta. M. Bachelet a
España (Octubre 2014)
32
Alemania
y
Avances a la fecha.
33
Avances a la fecha.
11. Workshop (enero 2015) Células Fotovoltaicas Bifaciales
• Soporte y apoyo para organizar seminarios,
workshops, escuelas de verano en el campo de
energía solar.
• Entrenamiento en nuestros laboratorios para
aprender y conocer la cadena de procesos completa
de fabricación de celdas y módulos solares.
Caracterización de celdas y módulos incluida.
• Preparación de módulos usando celdas solares con
nuevas tecnologías.
• Además nuestros socios industriales pueden proveer
módulos solares con nuevos conceptos industriales
de valor agregado: Apollon Solar.
34
Avances a la fecha.
12. Estudio Solarimetría e impacto del polvo y suciedad en tecnologías solares
(Marzo-Ferrada, 2014)
• Medidas de la radiación solar en la superficie
terrestre. (DNI, DHI, GHI)
• Medidas en Tierra v/s Datos Satelital.
• Soiling. (Ensuciamiento)






La suciedad depositada en las superficie es
diferente. (camino, faena, distribción
heterogénea, exterior v/s interior)
Debido a la gravedad: sedimentación de las
partículas en la superficie.
Adhesión por: humedad, fuerzas de Van der
Waals y/o electrostática.
Cimentación con sal y otros productos
químicos.
Otros: por ejemplo, excrementos de pájaros,
fusión de polvo en las ventanas de absorción
o tubos de vidrio
Lavado de los espejos por la lluvia (nieve)
35
Avances a la fecha.
12. Estudio Solarimetría e impacto del polvo y suciedad en tecnologías solares
(Marzo-Ferrada, 2014)
• Limpieza Natural. (lluvia, llovizna, rocío, viento)
• Sistemas de Limpieza. (parámetros: presión, temperatura y salinidad del agua)
• Optimización del lavado (agua / aire / robot)
• Prevención ( noche, anti-soiling, parapeto o cerca de vientos, caminos, grava o
vegetación, etc.)
36
Avances a la fecha.
13. Proyecto: Centro Formación Técnica en Energía Solar (GIZ)
Dentro de las acciones que está desarrollando el CDEA-UA, con la Agencia de Cooperación Alemana
GIZ, es la materialización de un Centro Regional (Internacional) de Formación en energía solar (CSP /
CST y PV), que mediante actividades de formación, entrenamiento y capacitación mejore las
capacidades técnicas de los futuros profesionales que se desempeñarán en el diseño, puesta en
marcha, mantención y operación de estas plantas.
En ese sentido se está elaborando un modelo de un Centro de Formación en Energía Solar CFES, el
que debería proponer el diseño de su currículum formativo e implementar los cursos especializados
en CSP/CST y PV, aprovechando la condición privilegiada de Antofagasta (única en el mundo) , ya que
confluyen todos los actores : UA, CDEA, PSDA, Cías. Mineras y una industria solar PV, CSP y CST que
comienza a formarse, todo lo anterior permite que este proyecto tenga sustentabilidad en el tiempo.
37
Avances a la fecha.
• Análisis de brechas existentes
• Tipo de formación
• Grupos Objetivos (Profesionales
Técnicos e Instaladores)
• Período de cursos
• Cantidad de alumnos
• Formación de formadores
• Infraestructura requerida
• Certificación Internacional
Adaptar las necesidades reales de las
empresas con el desarrollo de este
currículum formativo.
38
Desarrollo formativo sea de interés de la
industria de la energía solar, tal como
ocurre con el desarrollo de los Marcos de
Cualificaciones para la Minería, y que
fueron levantada a solicitud del Consejo
Minero.
Avances a la fecha.
Asesoría : Minera Escondida, Minera Lomas Bayas, FCAB, GORE
Antofagasta, Codelco RT, MH y Chuquicamata
Plataforma Solar de Almería (PSA), España
Ciemat, España
Juwi Solar, Alemania
Convenios de
Colaboración
Establecidos
Krannich Solar, Alemania
Enel Green Power, Italia
Codelco Chuquicamata y Radomiro Tomic
Xstrata Copper, Minera Lomas Bayas
Fotovoltaik, España.
39
Hacia un Clúster Solar de categoría mundial
40
Hacia un Clúster Solar de categoría mundial
41
Hacia un Clúster Solar de categoría mundial
42
Concesión de Uso Gratuito
 Concesión existente ABCDEFG
 Ampliación de Concesión EIJKHAGF
43
Concesión de Uso Gratuito
Titulo Presentación
 Concesión existente ABCDEFG
 Ampliación de Concesión EIJKHAGF
Reservado
Astronomía
www.cdeaua.cl www.energiasua.cl
Torre Central
Horno Solar
Ingreso
(Recepción,
Salas temáticas)
Micro-Red
(Eólico)
Stirling CPV
Tratamiento de
Agua
PV (Mono/Poli/Capa
Fina/Amorfa/Bi-PV/HCPV) Convertidores
Edificio
Institucional
Cilindro Parabólico +
Fresnel + Sales Fundidas
Aplicaciones Futuras
Pista de Aterrizaje
Villa
Laboratorios
Talleres
Bodega
Reciclaje
Hacia un Clúster Solar de categoría mundial
45
Instalaciones Existentes (Primera Etapa)





8 kW – Thin-Film, FirstSolar
5 kW – Silicio Policristalino
Sistema Fotovoltaico Off-Grid
Estación Solar
PSDA Camp 110 x 30 m
46
Instalaciones Existentes (Primera Etapa)
47
Instalaciones Existentes (Primera Etapa)
48
Instalaciones Existentes (Primera Etapa)
49
Instalaciones Existentes (Primera Etapa)
50
Para lograr ser un país desarrollado, no solamente
debemos explotar los recursos naturales, si no también
el desarrollar el conocimiento, la investigación y la
innovación, avanzando a una sociedad del
conocimiento.
Plataforma Solar
del Desierto de Atacama
“Centro Chileno de Investigación aplicada de Energía Solar”