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Departamento de Ingeniería Civil

Entrevista a Jannik Haas, ex alumno de civil.

Chile como exportador de combustibles y electricidad solar

Jannik Haas, recientemente acaba de terminar su Doctorado en Stuttgart, Alemania.

Jannik Haas, recientemente acaba de terminar su Doctorado en Stuttgart, Alemania.

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Área Recursos Hídricos y Medio Ambiente DIC
Centro de Energía UChile

Jannik Haas es ex alumno de pregrado y magíster del área de Recursos Hídricos y Medio Ambiente del DIC. Recientemente defendió su tesis de Doctorado en Stuttgart (Alemania) y se encuentra liderando a un grupo de investigadores en planificación de sistemas de energía con consideraciones ambientales. En esta entrevista nos comenta sobre su trabajo con las energías renovables y el futuro rol de Chile en este ámbito.

¿Cómo fue tu experiencia de estudiar en Beauchef?

Habiendo vivido los años previos a la universidad en las afueras de Villarrica, mi llegada a la capital estuvo llena de contrastes. Santiago ofrecía musicales y bocinazos, gente buena onda y estresada, sushi y basura, panorámicas y contaminación, carretes y crimen, café y concreto. Beauchef vendría con compañeros genios y frustración de no ser uno, con diversidad y exclusión, con profesores brillantes en la sala o en la investigación. Beauchef fue mi burbuja de resguardo, pero no sin una buena cuota de sufrimiento (gracias DIM). Fue donde conocí a mis mejores amigos.
Tras cuatro áridos semestres de plan común, seguía sin saber que especialidad seguir. Aplacé mi decisión realizando un semestre de intercambio en Stuttgart, Alemania. En una gira de estudios a construcciones hidráulicas tuve la epifanía de querer seguir la especialidad de ingeniería ambiental (sí, el título oficial es bastante más largo). Los ramos que tomé en ese semestre, relacionados con agua y energía, marcaron el camino hacia mis prácticas, tesis de magíster, mi permanencia en el Centro de Energía; y, en último término, a mi carrera en energías renovables.

¿Por qué decidiste trabajar en energías renovables?

El cambio climático es la amenaza máxima de nuestra generación. Neutralizar nuestras emisiones de gases de efecto invernadero requiere urgencia y cuidado intensivo.
Para que sistemas 100% renovables se hagan realidad, además de identificar claras estrategias de inversión en generación solar y eólica, necesitamos flexibilizar el sistema eléctrico. Tenemos que conjugar todas las opciones: interconexiones, manejo de demanda, acoplamiento entre los sectores energéticos, y sistemas de almacenamiento. Mi tesis de doctorado en Stuttgart (que defendí hace un par de semanas) se centró en planificar sistemas full-renovables con foco en la combinación óptima de sistemas de baterías, hidrógeno, e hidroeléctricos. Es interesante que la hidroelectricidad, algo estancada en los últimos años, puede resurgir con un nuevo rol: proveer flexibilidad. Como ejemplo emblemático: se está evaluando dotar la Presa Hoover con bombas para transformarla en una gran batería. También las tradicionales cascadas hidroeléctricas, como las que hay en Chile, se podrán reformar a complejos sistemas de hidrobombeo. Nacionalmente, hay numerosas proyectos candidatos que son costo-efectivos. Y todo esto sin la construcción de nuevos embalses, que en todo el mundo sufren de fuerte oposición social.

Futuros sistemas renovables serán indudablemente más limpios, pero también serán (mucho) más baratos (¡y tomando en cuenta todos los costos de integración!) que la oscura generación fósil que tenemos hoy. Claro que la transición en ninguna parte del mundo es trivial. Creo que los desafíos técnico-económicos son, con buena ingeniería y participación social, abordables en el largo plazo. Veo más crítico en los próximos años la inercia y el lobby de los grandes conglomerados energéticos. La industria fósil está retrasando la transición energética. El problema es que mientras más tardemos en actuar, más imperativo es llegar a economías negativas en carbono. Y ser carbono-negativo es bastante más complejo (que ser carbono-neutral). Afortunadamente, han habido avances. Ya nadie cree en nuevos proyectos a carbón (ya no cuentan con el respaldo de las grandes generadoras, bancos, re-aseguradores, gobiernos; y no por razones filantrópicas). Pero, quedan muchas centrales existentes. En paralelo, llevamos más de dos años con tecnologías renovables siendo más baratas que centrales de carbón nuevas. Chile es uno de los pocos países del mundo, por ahora), donde las centrales solares son incluso más baratas que una central a carbón existente que ya ha amortizado todos sus costos de inversión. La era del carbón está ad-portas de terminar.

Turbinas Hidroeléctricas

Descarbonizar el sector eléctrico es sólo una parte del puzzle. También los sectores de combustibles y calor, que suelen ser más intensivos en emisiones, deben evolucionar. En Europa, es cada vez más común entender estos tres sectores (electricidad, calor y combustibles) como un solo sistema, con la meta de identificar sus sinergias, sus simbiosis. Por ejemplo, el sector de calor tiene muchos acumuladores, simples termos de agua caliente sanitaria o grandes hornos para la fundición de metales, que permiten adaptar la demanda a momentos de abundancia de generación. El sector eléctrico gana flexibilidad y el sector calor recibe energía barata a cambio. Por otro lado, el sector de combustibles (el gas natural, por ejemplo) posee una amplia infraestructura para almacenamiento y distribución. Ésta puede ser aprovechada en el futuro por combustibles solares. Otra rama apuesta por electrificar la demanda; por ejemplo, reemplazando autos con motores de combustión por vehículos eléctricos. Estudios recientes indican que la gestión de carga inteligente permite descongestionar y estabilizar la red eléctrica, en vez de estresarla. Otra vez una situación donde todos ganan. Como anécdota, cuando llegué a Alemania en el 2015, todos nos reíamos de la meta impuesta por el gobierno de aspirar a un millón de vehículos eléctricos al 2020. Ahora ya no estamos tan lejos. Hay muchas cosas pasando.

¿Cuál es tu visión de las energías renovables para Chile?

Brillante como el sol. Antes de elaborar quiero recordar que Chile tuvo un auge renovable hasta los 80's, principalmente por la hidroelectricidad. Luego el sector eléctrico se enamoró miopemente de los combustibles fósiles. Por mucho tiempo las tecnologías renovables hibernaron. Hasta el 2012, nuestra Universidad mantenía (el triste) record de la instalación fotovoltaica más grande del país, con una potencia de apenas 20kW (para aterrizar el número, esto es lo que cabe en el techo de una casa grande). Desde entonces, Chile se ha puesto al día, desplegando importantes proyectos generación eólica y solar.

Con apenas un 5% de la demanda eléctrica de Latinoamérica, Chile es hoy sólo un pequeño actor a nivel regional. Pero esto puede cambiar. Suscribo la visión del Centro de Energía de convertir a Chile en un exportador de electricidad solar. Para abastecer un tercio del consumo eléctrico latinoamericano, necesitaríamos cubrir apenas unos pocos por cientos de la superficie del Desierto de Atacama. Pero creo que esta visión no logra capturar el real potencial de nuestro país.
Chile puede llegar a ser una nación exportadora de combustible. Esto se logra con hidrógeno solar. El principio es sencillo: la electricidad (solar) se transforma mediante electrólisis en hidrógeno. Éste luego se puede exportar por barco, en distintas formas (o comprimido, o en compuesto químico, o en forma de gas natural). Pero no se queden con mi opinión; hace medio año Engie reveló planes de lo que sería la primera producción de hidrógeno solar en Chile.

Central solar fotovoltaica

El hidrógeno solar chileno será facilitado sobre todo por costos decrecientes de la generación fotovoltaica.  Es posible que estemos a punto de entrar a la era de la electricidad más barata y limpia de nuestra historia. En algo más de una década alcanzaremos costos de generación de electricidad fotovoltaica (durante el día) de apenas 10 USD/MWh. Esto es un orden de magnitud menos que los de hoy. Aquí las ventajas de Chile son claras. Tenemos no sólo la radiación solar más alta del mundo, sino también un espacio prácticamente ilimitado. La guinda de la torta es que el Desierto de Atacama es (un desierto) frío, lo cual aumenta el rendimiento de los módulos solares. Y todo esto en un entorno políticamente estable que beneficia a las inversiones (bajas tasas de interés). El Desierto de Atacama ha sido y es una joya: salitre, cobre, energía solar…

Extracción de Litio

¿Cómo se abordan las energías renovables desde la interdisciplinariedad?

Para un Chile como potencia solar, se requiere, sin duda, mucha infraestructura: conexiones eléctricas internacionales, plantas fotovoltaicas, electrolizadores, estaciones de compresión, gaseoductos, almacenamiento, puertos… Algunos de estos son mega-proyectos de ingeniería, mientras que otros son modulares, pero con un despliegue masivo. Todos precisan de claras políticas energéticas (multi-nacionales y de largo plazo), participación ciudadana, capital humano, y capital financiero. También son particularmente intensivos en el uso de materiales, lo cual hay que mirar con detención desde una perspectiva de suficiencia y reciclaje (análisis de ciclo de vida). Un Chile solar es inherentemente interdisciplinario.

Especialmente en épocas de crecientes tensiones y descontentos sociales, acentuados por la gran inequidad de riquezas, es importante que se generen economías circulares con participación local real. El Chile solar puede ser distinto al Chile salitrero y cuprífero. Y no sólo se trata de la distribución de recursos financieros. El acceso a agua y comida es de similar relevancia, lo cual está explicitado en las metas de la Naciones Unidas para el siglo XXI. En la ciencia, este debate se está acogiendo bajo el nexo “agua-energía-comida”. Recordemos el conflicto por el agua de las regiones productoras de paltas (y de cobre). Si bien actualmente la solución no parece fácil, en un Chile solar podremos desalinizar el agua de mar a muy bajo costo. ¿Llegaremos a cultivar el desierto? Aquí extiendo la invitación de idear un Chile solar a profesionales de la agricultura y el agua.

¿En qué te desempeñas actualmente?

Actualmente estoy liderando un pequeño grupo de investigadores. Además, estoy muy agradecido de tener cooperaciones muy valiosas en la Universidad de Chile entre el Centro de Energía, la división de Recursos Hídricos y Medio Ambiente, y el Departamento de Química; a nivel nacional con el Solar Energy Research Center (SERC-Chile), e internacionalmente con el Centro Aeroespacial Alemán, y el Instituto de Economía Energética y el Centro de Tecnologías de Simulación SimTech de la Universidad de Stuttgart. Temáticamente nos ocupamos de planificar la expansión de sistemas de múltiples vectores de energía (electricidad, calor, combustible, agua).

Como próximos pasos, queremos que estos sistemas sean resilientes (resistir y recuperarse de desastres, como terremotos, sequías, erupciones volcánicas). También estamos incorporando aspectos de análisis de ciclo de vida (proyecciones dinámicas) a nuestros diseños. Esto es una herramienta muy poderosa que permite evaluar los más diversos impactos de las tecnologías (desde su construcción hasta su reciclaje, o de cuna a tumba; y si incluimos el re-uso, de cuna a cuna), como su uso de materiales, toxicidad, uso de espacio, y, como no, emisiones de carbono. Otra arista importante de nuestro desarrollo es manejar la incertidumbre en la planificación. Un ejemplo clásico son los errores de pronósticos del viento y sol. Algo más complejo son los procesos socio-políticos. Esto es una incertidumbre del tipo profunda, que pretendemos resolver con estrategias adaptativas (cómo puede evolucionar nuestro sistema si el futuro resulta distinto al esperado). Sin duda, la planificación del futuro sistema energético chileno trasciende a la dimensión económica.
En el largo plazo me veo en la academia. Me sentiría cómodo en una plaza interdepartamental. Mientras tanto soy feliz de intensificar colaboraciones y recibir a tesistas que compartan la convicción por el sol.

¿Qué desafíos tiene la ingeniería tanto a nivel nacional como internacional?

Estamos viviendo una revolución. Y no solamente en energía. Básicamente todas las áreas de nuestro mundo están cambiando. Cryptomonedas como divisas digitales y potencial reemplazo al sistema bancario. Electromovilidad y vehículos autónomos. La economía de bienes compartidos (ejemplo Uber, AirBnB). Inteligencia artificial y big data como cuarto paradigma de la ciencia y cuarta revolución industrial. Además tenemos las redes sociales, social trading, crowdfunding. Tecnologías CRISPR como promesa a resolver el hambre y enfermedades. Realidad virtual como método de planificación, diseño y diagnóstico. Todos estos cambios son rápidos, están entrelazados, e impactan profundamente nuestra forma de vivir, trabajar, y pensar. En un mundo de máquinas, los desafíos para la ingeniería son infinitos.
Más localmente, estos cambios pueden ser una oportunidad para el Departamento de Ingeniería Civil en el sentido de reorientar las mallas curriculares y asegurar su liderazgo regional. En lo personal, veo la urgencia de hacer carreras transversales. ¿Tal vez, Ingeniería Civil mención Ambiental, Hidráulica, Sanitaria y Energía? (O simplemente Civil mención Medio Ambiente, como título paragua.) Y en el largo plazo, ¿por qué no una Ingeniería dedicada a Sistemas de Energía, con la interdisciplinaridad que les son inherentes?

Extensión y Vinculación con el Medio - Departamento de Ingeniería Civil

Miércoles 12 de diciembre de 2018

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