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1. Problemas abordados por el Proyecto
Los principales problemas que aborda el proyecto son los siguientes:
a) Seguridad Energética: En Chile existen problemas de abastecimiento y costos crecientes de las energías convencionales, especialmente el petróleo y gas natural. En este último caso, la gran expansión de la demanda para uso domiciliario e industrial en la década de 1990, dio paso a una fuerte disminución de la oferta Argentina en la actual década, principal abastecedor para la Zona Central de Chile, lo cual ha generado un severo déficit de oferta. Aún cuando ya se ha restablecido un suministro a partir de otros oferentes, muchas industrias cambiaron su fuente de energía. Es así que la problemática energética se ha transformado en un tema país, por lo que resulta indispensable la búsqueda de fuentes de energía alternativas que resulten efectivas, estables en el tiempo y que estén basados en la sustentabilidad ambiental.
El país importa casi tres cuartas partes de la energía que consume, situándolo en una posición de vulnerabilidad en un contexto internacional, caracterizado por una alta volatilidad en los precios de los insumos y por interrupciones en las cadenas de suministro (CNE 2007).
b) Emisiones de Gases Invernadero: El problema ambiental mundial, conocido como calentamiento global, ha sido definitivamente asumido por todas las organizaciones internacionales y países del mundo. De esta manera, el año 2007 marcó el punto de inflexión en la Unión Europea (UE), organización que marcha a la cabeza en la lucha para proteger el planeta, debido a que todos los Jefes de Estado y de Gobierno de dicha organización se han comprometido a reducir las emisiones de CO2 en un 20% de aquí al año 2020. También, para esa fecha, en Europa, el 20% de la energía deberá proceder de fuentes renovables y el rendimiento energético deberá aumentar en un 20%. Paralelamente, la mayoría de los restantes países del mundo han aceptado esta iniciativa, adhiriéndose a estas políticas. Entre estos últimos países, se encuentra Chile.
Se estima que la biomasa vegetal jugará un papel relevante para alcanzar los objetivos planteados por la UE para el año 2020, en términos de energía renovable y gases de efecto invernadero. Las previsiones de la UE indican que 2/3 de toda la energía renovable provendrá de bioenergía en 2020 (16th European Biomass Conference, Valencia, 2008).
c) Cumplimiento de Nueva Regulación: En Chile, el sistema regulatorio sobre generación y uso de energía eléctrica se ha focalizado en objetivos que buscan perfeccionar y desarrollar el marco legal que permita promover el uso de Energías Renovables no Convencionales (ERNC) en el mercado eléctrico chileno. Entre las iniciativas mas importantes están la Ley Corta I, la cual modifica aspectos regulatorios que rigen los sistemas de transporte de energía eléctrica de la Ley General de Servicios Eléctricos, estableciendo un nuevo régimen de tarifas para sistemas eléctricos medianos y, por primera vez, define y promueve el uso de ERNC en el mercado eléctrico chileno. Así mismo, está la Ley Corta II, la cual promueve el desarrollo adaptado de la inversión en el sector eléctrico, obliga a las empresas distribuidoras a licitar el total de su abastecimiento a clientes regulados a través de contratos de largo plazo, permite y asegura una mayor participación de las Energías Renovables no Convencionales en el mercado eléctrico chileno y fortalece el marco normativo para enfrentar contingencias y diversificar las fuentes externas de combustibles.
Por otra parte en el año 2006 se publicó el reglamento para medios de generación no convencionales y pequeños medios de generación (DS – Nº 244), el cual disminuye el riesgo de volatilidad en los precios de la energía eléctrica generada por estos medios en niveles menores de 9 MW, asegurando que puedan vender su energía al sistema, tanto a costo marginal como a precio de nudo, operando con autodespacho.
Finalmente, en el 2008 se dicta la Ley Nº 20.257 del Ministerio de Economía Fomento y Reconstrucción, que es la ley que rige actualmente, que establece que a partir del año 2010, los nuevos contratos de suministro de energía eléctrica deben asegurar un 5% de energía proveniente de Energías Renovables no Convencionales. Este porcentaje deberá aumentar en un 0,5% anual a partir de 2015 para llegar a un 10% en 2024. Se estima que esta disposición significará la incorporación de unos 1.600 MW de potencia adicional en base a ERNC en los próximos 26 años (CNE 2008). Por otro lado, la fuerte y creciente demanda de energía eléctrica y la mínima inversión en centrales de energía en la década pasada, más las continuas restricciones del gas natural entregado por Argentina, han provocado el actual déficit energético en el país.
d) Matriz energética en Chile: La matriz energética de Chile tiene gran dependencia de combustibles extranjeros utilizados en la producción de energía eléctrica. Además, en el Sistema Interconectado Central (SIC), que suministra gran parte de la energía eléctrica del país, la energía hidroeléctrica representa más del 60% de la matriz, la cual posee variaciones asociadas a los regímenes hídricos anuales, por lo que no se puede asegurar el suministro.
En paralelo, a nivel global, se ha producido un aumento preocupante de la emisión de gases de efecto invernadero, por lo que muchos países han tomado conciencia del tema y han aplicado regulaciones para reducir la emisión de este tipo de gases, obligando a los generadores de energía eléctrica a suministrar un porcentaje de ésta en base a energías renovables no convencionales.
Por otro lado, la variabilidad de los precios de los combustibles utilizados en la generación de energía eléctrica, han permitido la factibilidad técnica económica de usar nuevas tecnologías de generación en base o con la participación de energías renovables.
2. Elementos a considerar para contribuir a la solución de los problemas descritos
La solución planteada en el proyecto que esta referida a la generación de biogás a partir de Biomasa de Opuntia sp. (tuna o nopal), se fundamenta en que los sistemas de fermentación, productores de biogás, se conocen desde hace muchos años. Se utilizaron por primera vez en Inglaterra 1896 para el alumbrado público, pero posteriormente fueron sustituidos por la comodidad, simplicidad y bajo costo que significaba, en esa época, el uso de la energía eléctrica y de derivados del petróleo (Currie et al., 1992).
El cultivo del nopal en Chile y el extranjero ha tenido como objetivos la producción de fruta y cladodios (paletas) para alimentación humana y también cladodios para alimentación animal. Además, también se le cultiva para productos asociados, como la producción de carmín a partir del insecto Dactylopius coccus (cochinilla), fitofármacos y cosméticos. En todos los casos, el diseño y manejo de las plantaciones no se ajusta a la producción de biomasa para energía renovable donde, usualmente, la densidad de plantación es menor a la requerida como tampoco, tales manejos no son los adecuados para biomasa con fines energéticos.
Es importante destacar que la generación de metano mediante digestión anaeróbica de biomasa de nopal se presenta como una alternativa productiva relativamente simple y directa, incluso a nivel de agricultura de subsistencia, sin competir por suelo destinado al cultivo de especies para alimentación humana. En este proceso, además, se obtienen beneficios colaterales, como la producción de bioabono (residuo de la biodigestión), disminución o control de la erosión, incremento en la rentabilidad en el uso del agua e impactos sociales positivos en sectores de agricultura de subsistencia de agroecosistemas marginales áridos, con cierta disponibilidad de agua de riego.
En los últimos 30 años se han realizado investigaciones que sugieren el uso del nopal como fuente de biomasa para fines energéticos, cuyos productos primarios pueden ser metano y etanol, sin embargo, todavía no existen aplicaciones industriales en los principales países productores de nopal, tampoco en Chile, donde ya existen avances en formulación de proyectos sobre el tema, orientados al uso masivo del nopal con este fin. Es de hacer notar que existe poca investigación agronómica básica en nopal que sustente los desarrollos tecnológicos ya disponibles para su transformación en energía, por lo cual, este tipo de investigación constituye una prioridad, donde el temas básico y fundamental es asegurar el abastecimiento mediante la determinación de las tecnologías de cultivo que maximicen la producción de biomasa. Tales técnicas de manejo deben ser diferentes a las aplicadas para la obtención de frutos, dado que es indispensable mantener a las plantas en una fase de crecimiento vegetativo, la cual representa un equilibrio fisiológico diferente de aquel necesario para tener a las plantas en una fase de fructificación.
3. Descripción del proyecto
La propuesta contribuirá a satisfacer parcialmente la nueva demanda de combustibles renovables no convencionales para la generación de energía eléctrica, que se estima para el año 2024 en 1.600 MW, los cuales corresponden al 10% de la capacidad instalada que, por ley, debe ser aportada por energías renovables no convencionales (ERNC).
El presente proyecto propone desarrollar las tecnologías agronómicas de producción de biomasa vegetal a partir de nopal (Opuntia ficus-indica), en forma contínua y sostenible, para su utilización en la generación de metano mediante biodigestión anaeróbica, incluyendo estudios de costos, rentabilidad y lgística. El metano será la materia prima para la generación de energía eléctrica en plantas generadoras actualmente en operación y nuevos proyectos de generación.
Las tecnologías a desarrollar en el presente proyecto ayudarán diversificar la matriz energética de Chile con un nuevo combustible de origen agrícola, que califica como fuente de ERNC, que reduce las emisiones de gases de efecto invernadero y que cumple con las nuevas regulaciones que están adoptando los países que han suscrito acuerdos internacionales de reducción de estas.
Dado que este cultivo se adapta a suelos marginales de zonas templado-cálidas y zonas áridas, donde otros cultivos no pueden prosperan o no son rentables, contribuirá al desarrollo económico y social de localidades ubicadas en este tipo de agroecosistema, con un impacto ambiental positivo. Cabe destacar que los requerimientos de mano de obra serán permanentes y no estacionales como ocurre con la mayoría de los cultivos de zonas áridas. |