​Aportes de la investigación chilena a planificación de las redes eléctricas de transmisión para la incorporación energías renovables

¿Cómo planificar las redes de transmisión eléctrica para integrar la generación renovable necesaria para alcanzar las metas de descarbonización? Esa fue la pregunta que guió la investigación de Francisco Muñoz entre 2009 y 2015 en los Estados Unidos, y que ha logrado trascender las revistas académicas y permear en la industria y organismos regulatorios.

Francisco Muñoz, investigador del Instituto Sistemas Complejos de Ingeniería, ISCI, es ingeniero civil mecánico de la Universidad de Chile y posee un doctorado enfocado en economía de la energía e investigación de operaciones de Johns Hopkins University. En sus diversos roles como investigador, académico, consultor y ejecutivo, tanto en Chile como en EEUU, ha realizado variados aportes tanto a la planificación como al diseño de mercados eléctricos.

Uno de sus primeros trabajos de investigación fue mostrar que con la ayuda de herramientas modernas de optimización es posible analizar los costos y beneficios de millones de portafolios de inversiones en nuevas líneas de transmisión de manera automática, en vez de hacerlo de forma manual, proyecto a proyecto, como se hace normalmente en la industria. Esta metodología, desarrollada en 2014, fue aplicada al Western Electricity Coordinating Council, una de las interconexiones eléctricas más grandes del mundo, con más de 200.000 kilómetros de líneas de transmisión que abarcan 14 estados de EEUU y algunas regiones de Méjico y Canadá.

En esta metodología, Francisco incorporó el concepto de planificación proactiva de la transmisión, el cual había desarrollado previamente el chileno Enzo Sauma, hoy profesor de Pontificia Universidad Católica de Chile. El principio de planificación proactiva o anticipativa de la transmisión tiene estrecha relación con el problema del huevo o la gallina, asociado a un desafío de coordinación entre la transmisión y generación: así como no tiene sentido económico desarrollar proyectos de transmisión (planificada centralmente) a lugares donde no hay generación (desarrollada en base a la competencia entre empresas), tampoco es factible desarrollar proyectos de generación si no hay garantías de que habrá suficiente transmisión para evacuar la energía hasta los centros de consumo. Por lo mismo, la metodología desarrollada por Francisco recomienda que en el análisis de costos y beneficios de proyectos de transmisión también se consideren estimaciones de cómo nuevas líneas podrían incidir en el desarrollo de nuevos proyectos de generación.

El trabajo previo ha influido en diversos procesos de planificación de la transmisión eléctrica. Entre ellos destaca, por ejemplo, las asesorías para perfeccionar los procesos de planificación tanto en el Western Electricity Coordinating Council, como en el Eastern Interconnection Planning Council, ambos en EEUU. The Brattle Group, una de las consultoras líderes del mundo en regulación económica, cita frecuentemente estos trabajos como ejemplos en muchos de sus estudios sobre planificación de la transmisión para la integración masiva de renovables. En Chile, Francisco Muñoz contribuyó en 2016, junto a un equipo compuesto por los académicos Enzo Sauma y Rodrigo Moreno, este último también es investigador de ISCI, junto a la consultora SPEC, en el diseño de la metodología de la Planificación Energética de Largo Plazo (PELP) del Ministerio de Energía. En este trabajo, financiado por el Banco Interamericano para el Desarrollo, se incorporaron a la PELP varios de los principios propuestos por Francisco en sus investigaciones. Estos tienen alta relevancia en la identificación de polos de desarrollo de renovables, tomando como ejemplo los Renewable Energy Zones, concepto que se utiliza para priorizar el desarrollo de transmisión en los sistemas eléctricos en varios países.

Como parte del trabajo anterior, se suman otras contribuciones metodológicas. Por ejemplo, para resolver los modelos de planificación de la transmisión y aplicarlos a sistemas eléctricos reales, con miles de componentes, Francisco tuvo que implementar y perfeccionar métodos para dividir problemas de optimización de gran tamaño en cientos de problemas más pequeños. Estos métodos de descomposición los implementó en los supercomputadores de Sandia National Laboratories, en el estado de Nuevo Méjico, donde trabajó desde 2014 a 2015 en diversos proyectos para el Departamento de Energía de EEUU. Varios de sus desarrollos son hoy parte de un software de modelamiento y optimización que se utiliza en varias universidades y laboratorios de investigación del mundo.

El trabajo de planificación de la transmisión para la integración de renovables también tuvo aplicación en Europa, con un enfoque en las interconexiones eléctricas entre países vecinos. En 2018, junto a un equipo de investigadores de la Universidad de California en Berkeley y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Noruega, desarrolló una metodología que permite estructurar contratos de ventas de energía eléctrica entre múltiples países, de manera que todos tengan incentivos a contribuir al desarrollo de nuevas interconexiones. Ese mismo año, este trabajo obtuvo el EEX Excellence Award, reconocimiento entregado por la principal plataforma de transacciones de commodities y derivados de energía de Europa a trabajos de investigación con alto impacto en esta área.

Además de los numerosos proyectos de consultoría con empresas y organismos internacionales, que le han permitido aplicar los desarrollos de sus trabajos de investigación, hoy trabaja directamente en los desafíos que impone el profundo proceso de transformación tecnológica que está experimentando la industria eléctrica por el ingreso de crecientes niveles de generación renovable y el cumplimiento de metas de descarbonización. Desde abril de 2021, se desempeña como Director de Estudios de Generadoras de Chile, gremio que agrupa las empresas de generación eléctrica. Su principal labor es aportar con rigurosidad técnica y visión de largo plazo en la discusión público-privada sobre la promoción de la generación y uso confiable y sostenible de energía en el país. Francisco ejerce esta labor liderando un equipo de análisis y asesores, así como también desarrollando estudios y discusiones sobre diseño de mercados y regulación eléctrica, en interacción con representantes de empresas de generación e instituciones como el Coordinador Eléctrico Nacional, el Ministerio de Energía y la Comisión Nacional de Energía. Además de su rol ejecutivo en el gremio, continúa participando como investigador del Instituto Sistemas Complejos de Ingeniería y del Solar Energy Research Center.