El rol del gas natural en la transición energética: Chile 2020-2050

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Índice

Agradecimientos

Presentación

Prólogo

Introducción

Capítulo 1: Compromisos de Chile en la disminución de Gases de Efecto Invernadero

Capítulo 2: Caracterización de las emisiones de Chile

2.1 Gases de Efecto Invernadero

2.2 Contaminantes de alcance local

Capítulo 3: Rol del gas natural en la reducción de emisiones en el sector eléctrico

3.1 Estado actual de la matriz de generación

3.2 Las ERNC y el crecimiento de la matriz de generación

3.3 El rol del gas natural y las emisiones del sector eléctrico

3.4 Alternativas de mercado y regulatorias

3.5 Simulaciones

3.6 Costo de abatimiento

Capítulo 4: Rol del gas natural en la reducción de emisiones del sector industrial

4.1 Caracterización de las emisiones del sector industrial

4.2 Rol del gas natural y las emisiones del sector minero

4.3 Simulaciones

4.4 El rol del gas natural y las emisiones de calderas y hornos industriales

Capítulo 5: Rol del gas natural en la reducción de emisiones del sector Calefacción

5.1 El rol del sector UTCUTS en el cumplimiento de las metas de emisión

5.2 Rol del gas natural y aspectos regulatorios

5.3 Simulaciones

Capítulo 6: Rol del gas natural en la reducción de emisiones del sector Transporte

6.1 Caracterización de las emisiones del sector Transporte

6.2 Caracterización del transporte terrestre y sus emisiones

6.3 Rol del gas natural y alternativas regulatorias

6.4 Simulación de la flota de RED

6.5 Gas natural y transporte marítimo

Conclusiones

Figuras

Tablas

Agradecimientos

Los autores agradecen a la Asociación de Gas Natural (AGN), sin cuyo respaldo este libro no habría sido posible. Agradecen en particular al Presidente Ejecutivo de la Asociación, señor Carlos Cortés Simon, por su diligencia organizativa, desde la concepción del estudio inicial hasta su culminación en el formato que el lector tiene en sus manos.

En el transcurso de este estudio, los autores se beneficiaron de múltiples comentarios y sugerencias por parte de diversos ejecutivos de las empresas que forman parte de AGN. A riesgo de omitir referencias a valiosas contribuciones, los autores desean reconocer, en particular, los comentarios que hicieran Sebastián Bernstein, Alfonso Salinas y Gustavo Schettini a una versión preliminar del presente texto. Asimismo, esta investigación se vio enriquecida por los comentarios recibidos en un seminario realizado con el Instituto de Ingenieros, el webinar organizado por la AGN en Santiago y en los seminarios realizados en Concepción (Cámara de la Producción y el Comercio Biobío), en Valparaíso (Asociación de Industriales de Valparaíso) y en Antofagasta (Asociación de Industriales de Antofagasta).

El estudio contiene diversos cálculos, desarrollo de modelos y simulaciones, a los cuales contribuyeron con su prolijo trabajo los economistas Fernando Araya y Matías Rojas, de Quiroz & Asociados.

Finalmente, y como es usual, las opiniones vertidas en este libro son de exclusiva responsabilidad de los autores y no reflejan necesariamente las opiniones de las entidades o personas aquí referidas.

Presentación

La ciencia indica que la única forma de contener el cambio climático es alcanzando la carbono neutralidad global antes del 2050. Actualmente, dos tercios de las emisiones mundiales de Gases de Efecto Invernadero (GEI) corresponden al sector energético, recayendo en este la gran responsabilidad de proponer soluciones al cambio climático y trabajar para que ellas sean realidad lo más pronto posible. Es nuestro compromiso con las futuras generaciones y más allá de cualquier cálculo, es lo correcto de hacer.

Por esta razón, como país hemos desarrollado un plan concreto y ambicioso. Como primer paso, hemos comprometido el retiro de todas las centrales de generación eléctrica a carbón antes del año 2040. Esto es sumamente desafiante en relación a otros países que se han abocado a retirar el carbón de sus matrices eléctricas, pues en el caso chileno, este combustible ha alcanzado casi el 40% de la generación a nivel nacional en los últimos años. Este proceso ya ha comenzado, habiéndose retirado del sistema eléctrico cinco centrales antes del 2021, y se contempla la salida de otras seis unidades antes del 2024, lo cual representará casi un 40% de las centrales a carbón del país.

Adicionalmente, debemos desarrollar al máximo nuestro potencial de energías renovables. Hace cinco años propusimos el objetivo de alcanzar un 70% de generación eléctrica con energías renovables al 2050, pero hoy nuestras proyecciones indican que podríamos alcanzar esos niveles al año 2030, es decir, veinte años antes. En este ámbito, aparece de forma estratégica el rol del gas natural para otorgar seguridad y flexibilidad a un sistema con cada vez mayor capacidad renovable.

Además de la necesidad de contar con una matriz de generación eléctrica limpia, la electrificación de usos intensivos en energía es una enorme oportunidad de mitigación de emisiones de GEI, y es aquí donde entra con fuerza la electromovilidad, la eficiencia energética, la edificación sustentable y la electrificación de usos térmicos en la industria y la minería. Varias de estas medidas conllevan, además, importantes co-beneficios en pos del bienestar de las personas, pues su implementación reduce drásticamente la emisión de contaminantes locales, impactando positivamente en su salud.

Este estudio, que complementa la estrategia de carbono neutralidad presentada por el Gobierno de Chile, plantea que el gas natural es una manera para que Chile avance más rápido en las metas de reducción de emisiones, además de aportar a los problemas de contaminación local que enfrentan algunas comunas del país. El gas natural puede aportar en reducir las emisiones en Chile durante el período en que las tecnologías eléctricas aún no logran ser competitivas con las tecnologías tradicionales, y para ello se plantean algunas medidas que permiten aprovechar la infraestructura de gas existente en el país y aumentar su uso en transporte, industria y calefacción.

Asimismo, la industria del gas natural tiene una oportunidad única en la habilitación de la industria del hidrógeno verde en el país. Chile tiene condiciones inmejorables para el desarrollo de este energético y las empresas de gas natural tienen una posición ventajosa para ser los pioneros, pues tienen las capacidades técnicas, la infraestructura y la experiencia para desarrollas este energético.

Para finalizar, quisiera destacar la importancia de que el plan de carbono neutralidad es un plan nacional, y no de un gobierno en particular. Los esfuerzos se deben mantener en el tiempo, pues el cambio climático así también lo hará. En ese sentido, este estudio apunta en la dirección correcta, pues es el sector energético el responsable de plantear las soluciones que necesitamos para combatir el cambio climático. Seguiremos buscando los espacios que nos permitan avanzar más rápidamente hacia una matriz más limpia, económica y amigable con el medio ambiente y las comunidades locales. Las empresas de gas natural tienen la oportunidad única de estar a la vanguardia del desarrollo carbono neutral del país, y no tengo dudas que este este libro de Felipe Givovich, Jorge Quiroz y Klaus Schmidt-Hebbel es un gran aporte para avanzar en esa dirección.

Juan Carlos Jobet

Biministro de Energía y Minería

Prólogo

El desafío de contar con una matriz energética “limpia” -menos intensiva en carbono- se ha planteado globalmente como una tarea crucial para el futuro de la civilización humana. Nuestro país, sumándose a este esfuerzo internacional, se ha propuesto ambiciosas metas conducentes a reducir considerablemente sus emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI).

Desde luego, la declaración de metas requiere de un necesario complemento: identificar y evaluar rigurosamente las acciones que permitan un cumplimiento efectivo y a mínimo costo de las mismas. Ello permite evitar errores que podrían cometerse en el camino de la reducción de emisiones -como ya ha ocurrido en distintos lugares del mundo- y que al final del día perjudican tanto al medio ambiente como a las personas y al sistema productivo.

En este orden de ideas, el estudio realizado por los autores Klaus Schmidt-Hebbel, Jorge Quiroz y Felipe Givovich, cuyos resultados se presentan en este libro, es particularmente oportuno. Los autores, tomando como referencia las metas de reducción de emisiones de GEI que se ha propuesto nuestro país, identifican y evalúan rutas concretas de acción, sobre la base de un riguroso análisis económico, opinión técnica y revisión de casos.

Queremos poner de relieve una de sus conclusiones más trascendentales: Chile puede lograr significativos avances en la meta de reducción de sus emisiones de GEI, con mínimo o incluso sin costo fiscal. ¿Cómo lograrlo? Según los autores, la clave radica en el rol que el gas natural puede y debe jugar en el proceso de “transición energética”. Las propuestas, apalancadas sobre la base de una cuantiosa inversión ya desplegada, toman debida nota de la oportunidad que representan actualmente los bajos precios internacionales del gas natural, que es el recurso fósil menos contaminante. De ahí el rol que el gas natural tiene en el proceso de “transición energética” al que se refieren los autores.

En la Asociación de Gas Natural (AGN) nos anima el firme convencimiento de que el gas natural es, efectivamente, parte integral de la solución global para que nuestro país avance firme hacia la descarbonización eficiente de su matriz, con beneficios medioambientales, económicos y sociales. Esta convicción nos ha acompañado a lo largo de la historia de nuestro sector, comprendiendo momentos y coyunturas muy diferentes en las últimas décadas.

Para relevar el rol que ha jugado hasta ahora el gas natural en Chile, cabe recordar, primero, su llegada a fines de la década de 1990. Este hito desencadenó grandes inversiones en infraestructura, que produjeron positivos e indiscutibles efectos a nivel de emisiones y de productividad en nuestra economía, contribuyendo así a los elevados niveles de crecimiento económico y desarrollo social que marcaron dichos años.

Luego vivimos como industria un cambio completo en nuestra forma de acceder a este recurso, con la construcción y operación –en virtud de importantes alianzas público-privadas– de terminales de Gas Natural Licuado (GNL), que dieron un nuevo impulso al sector, diversificando sus fuentes de origen y proyectando una expansión de sus redes por distintos lugares de Chile, donde los atributos del gas natural (disponibilidad, menor huella de CO2 y competitividad) pudieron desplegarse adecuadamente en beneficio de las personas, los hogares y las empresas.

Hoy ya estamos en una nueva era. Una marcada por el retiro del carbón y los combustibles líquidos, y por la transición energética que recorreremos durante las próximas tres décadas. La industria chilena del gas natural está preparada para abordar el desafío, abriéndose a las evoluciones tecnológicas que incluso podrá complementar, como ya lo hace con la producción renovable de electricidad y en el futuro podría hacer con el hidrógeno verde.

Nuestra Asociación está también plenamente dispuesta a colaborar, contribuyendo con conocimiento experto para que las autoridades tomen decisiones basadas en evidencia y luego, a través del diseño de políticas públicas, puedan promover las opciones energéticas que nos encaminen hacia un futuro descarbonizado, pero a la vez eficiente y con suministro seguro. El libro que el lector tiene en sus manos se inscribe en este propósito de colaboración a un debate público informado.

Por lo mismo, no nos queda más que agradecer a sus autores, Klaus Schmidt-Hebbel, Jorge Quiroz y Felipe Givovich, quienes desde una mirada técnica, objetiva y rigurosa hoy permiten visibilizar de manera mucho más nítida el rol que el gas natural puede jugar en este trascendental período de nuestra historia.

Carlos Cortés Simon, Presidente Ejecutivo

Gustavo Schettini, Presidente del Directorio

Asociación de Gas Natural

Introducción

El Calentamiento Global

En las últimas décadas, la temperatura promedio mundial se ha incrementado de manera sostenida, hecho que se relaciona fuertemente con el aumento de emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI). La relación causal de la segunda sobre la primera ha sido extensamente documentada en la literatura científica1. La dimensión actual del calentamiento global se estima en 1,1°C respecto a los registros históricos anteriores a la revolución industrial, de acuerdo a las predicciones más recientes del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés). De continuar creciendo las emisiones de GEI al ritmo exhibido en los últimos 50 años, el incremento de temperatura de la tierra podría exceder los 1,5°C en 20302.

Se estima que un calentamiento global de entre 1,5ºC y 2°C generaría, entre otros efectos, incrementos en la temperatura media en la mayoría de las regiones y océanos, aumentos de frecuencia y magnitud en los eventos de calor extremo, aumento en el nivel del mar y mayor inestabilidad climática, con mayor probabilidad de eventos extremos con efectos adversos masivos sobre la población del mundo3. Se prevé que estos efectos serán aún mayores si el calentamiento global supera los 2°C, los que intensificarían la ya significativa pérdida de la biodiversidad del planeta, poniendo incluso en riesgo, eventualmente, la propia supervivencia de la especie humana4.

Acuerdos Internacionales y Metas

Dado que abordar este complejo problema supone la cooperación entre países, se han suscrito diversos compromisos internacionales que han tenido por objetivo contener el calentamiento global. El más importante de dichos compromisos es el Acuerdo de París (COP 21), del cual Chile fue uno de los 197 países signatarios. El acuerdo referido establece metas a largo plazo para limitar las emisiones de GEI y compromete a nuestro país, aunque de modo no vinculante y bajo ciertas condiciones, a lograr exigentes metas de reducción de GEI a largo plazo.

Energías Renovables No Convencionales (ERNC)

Los avances tecnológicos logrados por la generación eléctrica renovable no convencional, particularmente la eólica y solar, sugieren que las metas de reducción de GEI son factibles. En efecto, la generación fotovoltaica y eólica son actualmente las de menor costo total de largo plazo, lo que ha llevado a proyectos basados en estas tecnologías a adjudicarse licitaciones de suministro a precios sustancialmente inferiores a los que habrían permitido proyectos basados en energías convencionales.5 Durante los últimos años se han instalado en el mundo un total de 1.398 GW de generación en base a Energías Renovables No Convencionales (ERNC) y más de 7 millones de automóviles y buses eléctricos han comenzado a circular por las calles del mundo. Aunque la penetración de ambas tecnologías es aún incipiente (13% de la matriz de generación y sólo un 0,5% del parque automotriz), todos los antecedentes disponibles indican que se trata del inicio de un cambio tecnológico mayor que conducirá a matrices energéticas y sistemas de transporte eficientes y limpios en un plazo relativamente breve. Considerando el cambio climático y sus consecuencias para la vida y la economía mundial, continuar impulsando esta transformación resulta necesario y urgente.

Desafíos Pendientes: Intermitencia y Almacenamiento

No obstante lo anterior, estas tecnologías aún enfrentan barreras técnico-económicas para su expansión universal, a saber, su intermitencia y el elevado costo que representa en la actualidad el almacenamiento de energía. Ambos factores han impedido que la energía solar y eólica representen una alternativa económicamente viable para surtir necesidades estables (especialmente nocturnas), lo que en la práctica limita su participación en los sistemas eléctricos a la capacidad de respaldo que estos tienen, basada aún en energía convencional. Como resulta evidente, una solución competitiva para el almacenamiento de energía es la clave, toda vez que con ella se lograría superar la debilidad de la generación intermitente, propia de las ERNC como se conocen hoy.

El almacenamiento de energía también tiene repercusiones en el sector transporte. A pesar de que el desarrollo tecnológico y las escalas de producción han reducido el costo de las baterías, su precio es aún muy elevado para permitir su masificación. Por ello, el despliegue de la electromovilidad se encuentra actualmente acotado a nichos de lujo, flotas de transporte de pasajeros (especialmente taxis) y, aún muy incipientemente, al mercado del transporte público en buses.

Afortunadamente, sobre la madurez técnico-económica en el almacenamiento de energía, las posibles sendas de cambio tecnológico son amplias: no se trata de una apuesta por un único tipo de desarrollo. En el caso de la generación, las opciones van desde baterías y centrales hidroeléctricas reversibles hasta concentradores solares. En el caso de la electromovilidad, los desarrollos posibles comprenden distintos tipos de baterías de litio, además del desarrollo del mercado del hidrógeno.

En cuanto a fechas tentativas, se ha indicado que la electromovilidad podría alcanzar costos comparables con los que representan las alternativas tradicionales en algún punto hacia finales de la década actual. En el caso del almacenamiento de energía eléctrica que se distribuye en redes, la madurez técnico-económica sería posterior, en algún punto entre 2030 y 20406. Ambos desarrollos son fundamentales para el cumplimiento último de las metas de reducción de GEI antes referidas, toda vez que la adopción universal de ERNC en generación eléctrica así como la adopción universal en electromovilidad requiere de un salto competitivo en los costos de almacenamiento de energía en uno y otro caso.

Esta dinámica, que nos entrega un horizonte factible para el cambio definitivo de la matriz energética global, nos plantea entonces un período de transición que se podría extender por 10 o 20 años. Durante este tiempo se continuará desplegando la ERNC en generación así como la electromovilidad, debiendo coexistir sin embargo con las soluciones convencionales que hasta ahora predominan, mientras no se superen del todo los desafíos pendientes de intermitencia y de almacenamiento de energía a costos competitivos.

El Caso de Chile

Nuestro país, por sus condiciones naturales —entre las que se cuenta una de las radiaciones solares más altas del mundo—, así como por su apertura económica y su sistema de asignación de recursos basado en el mercado, destaca como uno de los países que con más éxito ha incorporado estas nuevas tecnologías. Así, en 2020, las ERNC representaron un 25,4% de la matriz de energía y un 22% de la generación, convirtiendo a Chile en uno de los países con mayor penetración de este tipo de tecnologías7. En el caso de la electromovilidad, aunque el rezago es mayor, resulta destacable la reciente introducción de más de 676 buses eléctricos en el Transantiago (actual RED), lo que constituye la mayor flota de buses eléctricos en Latinoamérica.

Así las cosas, Chile, en un grupo de países de avanzada en esta materia, está también en un proceso de modificación de su matriz de generación y transporte, sustituyendo paulatinamente a las fuentes tradicionales, responsables principales de las emisiones de GEI, por las ERNC. Como en el resto del mundo, sin embargo, la dinámica de esta transformación -cuán veloz o lenta sea- se verá influida por la velocidad del desarrollo del almacenamiento de energía a costos competitivos; hay relativa claridad en el equilibrio final, de aquí a 10-20 años más, pero es más incierto a qué velocidad ocurrirá la transición.

El Desafío de la Transición

Lo señalado plantea una pregunta: ¿Hay espacio para avanzar más rápidamente en las metas de reducción de emisión de GEI, sin ingentes esfuerzos fiscales, como no sea sencillamente “esperar” a que la tecnología de almacenamiento de energía alcance costos competitivos? Este estudio responde a la pregunta afirmativamente. En efecto, según se mostrará a lo largo del documento, Chile puede lograr significativos avances en la reducción de sus emisiones de GEI, adicionales a las ya logradas, con mínimo o incluso sin costo fiscal, aún antes que la tecnología de almacenamiento de energía alcance costos competitivos. La clave radica en el rol que el Gas Natural (GN) puede jugar en este proceso.

El Rol del Gas Natural

Para entender la oportunidad que representa el gas natural en la transición energética, debe señalarse, como primer antecedente, que Chile tuvo un desarrollo de enorme relevancia en su sector de GN entre los años 1998 y 2004, periodo en el cual nuestro país tuvo acceso a gas a bajo costo proveniente de Argentina. Durante dichos años se construyeron 4 gasoductos, sumándose cerca de 3.744 MW de capacidad instalada al sistema de generación eléctrica, la que hoy da cuenta de un 15% del sistema eléctrico nacional (SEN)8. Asimismo, cubriendo ocho ciudades del país, se desplegó una red de 5.100 kms de transmisión de gas, susceptible de atender a los sectores residenciales e industriales de las referidas ciudades. Posteriormente, y con motivo de las restricciones en los envíos de gas argentino, se construyeron dos puertos gasíferos: el de Quintero (en operación desde 2009) y el de Mejillones (desde 2010), con capacidades de regasificación de 15 y 5,5 millones de m3 al día, respectivamente, lo que ha permitido acceder al mercado internacional del Gas Natural Licuado (GNL), aunque el despacho de las centrales eléctricas a gas disminuyó significativamente porque sus costos variables comenzaron a superar sistemáticamente a los del carbón. También, aunque a menor ritmo, se continuó expandiendo la red de distribución de gas, la que hoy se estima alcanza unos 8.853 kms. Además, se han construido 16 centrales de generación en base a GN. Con todo, las inversiones existentes dan cuenta de unos US$12.000 millones en costo hundido9.

Como segundo antecedente, debe consignarse lo ocurrido en el último tiempo en el mercado internacional del GNL, que indica que el GN volverá a ser competitivo como fuente de generación de energía eléctrica, al menos en lo que a costo variable se refiere, y probablemente recuperará también su competitividad en otros usos.