rica Revista internacional de contaminación ambiental Rev. Int. Contam. Ambient 0188-4999 Universidad Nacional Autónoma de México, Centro de Ciencias de la Atmósfera 10.20937/RICA.53406 00009 Artículos ANÁLISIS DE UN IMPUESTO AL CO2 SOBRE GENERADORAS TERMOELÉCTRICAS USANDO INDICADORES DE COSTO-EFECTIVIDAD ANALYSIS OF A CO2 TAX ON THERMOELECTRIC GENERATORS USING COST-EFFECTIVENESS INDICATORS García Niedmann Catalina 1 Mardones Poblete Cristian 1 * Departamento de Ingeniería Industrial, Universidad de Concepción, Edmundo Larenas 215 4to piso, Concepción, Chile Universidad de Concepción Departamento de Ingeniería Industrial Universidad de Concepción Concepción Chile Departamento de Ingeniería Industrial, Universidad de Concepción, Edmundo Larenas 215 4to piso, Concepción, Chile Universidad de Concepción Departamento de Ingeniería Industrial Universidad de Concepción Concepción Chile crismardones@udec.cl Autor para correspondencia: crismardones@udec.cl 05 2020 36 2 333 349 01 09 2018 01 06 2019 Este es un artículo publicado en acceso abierto bajo una licencia Creative Commons RESUMEN

En el año 2017 se introdujo en Chile un impuesto a las emisiones de CO2 provenientes de fuentes fijas con potencia térmica ≥ 50 Megawatts (MW). Por lo anterior, el presente estudio utiliza indicadores de costo-efectividad para evaluar si invertir en tecnología de captura y secuestro de carbono es una opción atractiva para cada una de las generadoras termoeléctricas con el objetivo de reducir sus emisiones de CO2 y su carga tributaria. Los resultados indican que el actual impuesto de 5 dólares americanos/tCO2 es completamente inefectivo para reducir emisiones ya que las generadoras termoeléctricas sólo reducen emisiones si se fijan impuestos cercanos a 30 dólares/tCO2. Así, se puede concluir que el impuesto actualmente aplicado en Chile sirve sólo para recaudar y no para reducir emisiones.

 ABSTRACT

In 2017, Chile introduced a CO2 tax on emissions from fixed sources with a thermal power ≥ 50 MW. Therefore, this study uses cost-effectiveness indicators to assess whether investing in carbon capture and sequestration technology is an attractive option for each of the thermoelectric generators with the objective of reducing its CO2 emissions and tax burden. The results indicate that a tax of US$5/tCO2 is fully infective in reducing emissions because thermoelectric generators only reduce their emissions if taxes were set at approximately US$30/tCO2. Thus, it can be concluded that the current tax only serves for collecting rather than for reducing emissions.

 Palabras clave: tecnología de captura secuestro de carbono impuesto al carbono impuesto verde Key words: sequestration technology carbon capture carbon tax green tax INTRODUCCIÓN

De acuerdo con la Organización Meteorológica Mundial las concentraciones promedio mundiales de dióxido de carbono (CO2) alcanzaron un nuevo registro histórico con 405.5 partes por millón (ppm) en 2017, frente a 403.3 ppm en 2016 y 400.1 ppm en 2015 (WMO 2018). Las emisiones de CO2 también llegaron a otro registro histórico en el año 2018 al alcanzar 37.1 gigatoneladas de acuerdo con un estudio realizado por Global Carbon Project (Le Quéré et al. 2018). Además, existe consenso científico sobre que el calentamiento global es un hecho causado por la acción del hombre y que está generando aumentos en las temperatura del planeta, deforestación, inundaciones y diversos efectos climáticos anormales. Por este motivo muchos países han formado alianzas para enfrentar este problema. En la 21 Conferencia de las Partes (COP21) de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC), realizada en el año 2017, se alcanzó un acuerdo jurídicamente vinculante entre los países miembros de la CMNUCC para limitar el aumento de la temperatura en la superficie a no más de 2 ºC (Abdirahman y Mohd 2017). Luego de este acuerdo se le pidió al Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) proveer un reporte especial el año 2018 que determinase los impactos del calentamiento global. Los resultados de este reporte muestran que las actividades humanas han incrementado la temperatura entre 0.8ºC y 1.2ºC sobre los niveles alcanzados en la era pre-industrial y, además, que se podría alcanzar 1.5 ºC de incremento entre 2030 y 2052 si se continúa con las tasas actuales (IPCC 2018).

Chile decidió formar parte del acuerdo comprometiéndose a reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en un 30 % por unidad de PIB respecto a los niveles del año 2007. Para lograr este objetivo de reducción se plantearon diferentes medidas, entre las cuales destaca la inclusión de la eficiencia energética como política de Estado y lograr que en el año 2025 el 45 % de la capacidad de generación eléctrica provenga de fuentes energéticas renovables no convencionales. Además, se estableció un impuesto de 5 dólares americanos/tCO2 para fuentes fijas con potencia térmica ≥ 50 MW que comenzó a regir en el año 2017 (MMA 2017).

La implementación de impuestos al CO2 ha generado diversos cuestionamientos acerca de su efectividad para reducir de emisiones, ya que este impuesto podría transformarse en un instrumento de recaudación sin mejora ambiental si se fija por debajo del costo que significa para una fuente emisora ya instalada reducir emisiones más allá de las normas regulatorias ya existentes (Mardones y Flores 2017, Mardones y Flores 2018).

De esta manera el objetivo del presente estudio es evaluar los efectos ambientales de implementar impuestos al CO2 en generadoras termoeléctricas de Chile, considerando que estas podrían invertir en tecnología de captura y secuestro de carbono (CSC) para reducir emisiones. Para lo anterior, se estiman las emisiones de las generadoras termoeléctricas a partir de la información disponible en la Comisión Nacional de Energía (CNE) para el año 2017. Luego, se discuten las opciones asociadas a la inversión de tecnología para reducir emisiones en las termoeléctricas, para finalmente realizar un análisis económico con indicadores de costo-efectividad que permita encontrar la mejor alternativa que escogerían las generadoras termoeléctricas ante diferentes tasas impositivas.

 ANTECEDENTES

En los últimos 40 años el consumo y la producción energética a nivel mundial se han duplicado (IEA 2017). Sin embargo, las matrices energéticas de los diferentes países han sufrido modificaciones ya que los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) han ido perdiendo participación moderadamente para dar paso a una mayor presencia de energías renovables. Con respecto a la generación eléctrica a carbón, esta se ha mantenido como la más importante, alcanzando una participación cercana al 40 %. La generación con base en derivados del petróleo se ha reducido, alcanzando una participación cercana al 5 % en el sector eléctrico. Al mismo tiempo ha aumentado la participación de la generación con base en energía nuclear, gas natural y energías renovables (IEA 2017).

Según datos de la CNE la capacidad instalada total en Chile en el año 2017 fue de 22540 MW, dicha capacidad se encuentra separada principalmente en el sistema interconectado central (SIC) que representa el 75.8 % de la capacidad instalada total y el sistema interconectado del norte grande (SING) que representa el 23.5 % de la capacidad instalada total. A su vez, los principales combustibles utilizados en el proceso de generación eléctrica fueron el carbón con un 21.2 % de participación en el año 2017, el segundo lugar lo ocupó el gas natural con una participación del 20 %, finalmente el petróleo diésel tuvo una participación del 13.2 % y la de la biomasa fue del 2 %. Los combustibles mencionados anteriormente fueron los encargados de producir el 55 % de la electricidad en Chile durante el año 2017, mientras que las energías renovables produjeron el 45 % de electricidad restante.

Uno de los subproductos negativos de la generación de electricidad es la emisión de GEI que lleva consigo a la contaminación atmosférica mundial (IPCC 2017). Para reducir las emisiones de GEI los países han propuesto una variedad de líneas de acción. De acuerdo con el Plan de Acción Nacional de Cambio Climático de Chile (MMA 2017) existen 30 líneas de acción en las que se está trabajando actualmente (ver Anexo B). Algunas medidas específicas tienen como objetivo la promoción de generación de energía a través de fuentes renovables que permiten no sólo la reducción de las emisiones, sino que también permiten disminuir la dependencia de combustibles fósiles. Esto es particularmente relevante para los países que son importadores de combustibles fósiles, como es el caso de Chile. Otras medidas adoptadas por distintos países hacen referencia a la incorporación de impuestos al CO2 con el fin de incentivar la incorporación de nuevas tecnologías de mayor eficiencia y generar menos emisiones atmosféricas (González-Díaz et al. 2017).

Actualmente, existen distintas alternativas para reducir las emisiones de CO2 en las generadoras termoeléctricas, algunas de ellas son exclusivas para plantas nuevas ya que no es posible adaptar las tecnologías para las generadoras existentes, como la gasificación del carbón y la gasificación subterránea del carbón. Existen en cambio otras alternativas como la captura y secuestro del carbono (CSC) que es posible utilizar en generadoras ya existentes con algunas modificaciones en calderas y quemadores. Sin embargo, no es posible aumentar la eficiencia de las generadoras térmicas. El sistema de CSC se divide principalmente en tres fases: captura, transporte y almacenamiento (Abdirahman et al. 2018). A su vez, existen tres opciones para capturar el CO2, estas son la captura en pre combustión, oxicombustión y postcombustión, la selección de estas tecnologías depende de las características propias de cada central termoeléctrica (GCCSI 2017).

La captura de CO2 en precombustión consiste en producir una mezcla gaseosa compuesta principalmente de hidrógeno y CO2 (proveniente de la gasificación del carbón y otros hidrocarburos) para posteriormente separar estos dos gases. La separación se basa en la descarbonización del combustible antes de la combustión mediante técnicas de gasificación del carbón o reformando el gas natural (Coraliae 2015, Valiani et al. 2017). Una vez separados los gases es posible capturar el CO2 y prepararlo para el transporte y almacenamiento, mientras que el gas combustible rico en hidrógeno se puede utilizar para las turbinas a gas (CCCEP 2015). La captura de CO2 en postcombustión se basa en un sistema de separación de CO2 desde los gases producidos por la combustión de un combustible primario con aire. En lugar de ser liberados a la atmósfera, los gases de escape son sometidos a un proceso de remoción del CO2, producto que es enviado a un lugar de almacenamiento. Entre los procesos más viables para capturar el CO2 se encuentran el ciclo de calcinación/carbonatación y la absorción química con aminas (Valencia y Cardona 2013, Petrescu et al. 2017). La captura del CO2 en oxicombustión se realiza durante la combustión y tiene un largo recorrido como tecnología aplicada. Básicamente consiste en la utilización de oxígeno en lugar de aire para la combustión. Esta tecnología es utilizada en centrales de nueva generación con ciclos agua-vapor extremadamente críticos, así como también, en turbinas de gas con o sin calderas de recuperación (Consoli y Wildgust 2017, López et al. 2018).

Algunos estudios han intentado determinar los costos asociados a la incorporación de tecnologías de CSC en termoeléctricas. Hu y Zhai (2017) estimaron el costo nivelado de la electricidad (LCOE) y el costo de abatimiento de CO2 en China para termoeléctricas a carbón con capacidad de generación neta de 1.238 MW. De acuerdo con sus estimaciones, la implementación de CSC en plantas termoeléctricas a carbón disminuiría la eficiencia neta de la planta en 11 %, y además, aumentarían los costos totales de capital y el LCOE de la planta en un 81 % y un 73 %, respectivamente. A su vez, el costo de CO2 evitado sería de aproximadamente 41 dólares/tCO2. Otro estudio realizado por GCCSI (2017) estimó los costos asociados a las tecnologías de CSC en las fuentes generadoras de electricidad que se encuentran en funcionamiento, los cuales varían dependiendo de las distintas tecnologías y combustibles utilizados. En el cuadro I se muestra un resumen de ciertos parámetros y costos asociados a la incorporación de tecnologías de CSC para termoeléctricas a carbón y a gas natural de acuerdo con el estudio previamente mencionado. En una termoeléctrica a carbón el costo de producir electricidad sin tecnología de captura se encuentra en el orden de 75-77 dólares/MWh, mientras que al incorporar la tecnología de CSC los costos se incrementan a 124-133 dólares/MWh. Además, el costo de mitigación del CO2 es aproximadamente 74-83 dólares/tCO2, mientras que para el caso de una termoeléctrica a gas natural el costo de abatir es aproximadamente 89 dólares/tCO2. Adicionalmente, es necesario agregar el costo de transporte y almacenamiento que se encuentran en el orden de 7-12 dólares /tCO2 (GCCSI 2017).

COMPARACIÓN DE COSTOS DE CAPTURA Y SECUESTRO DE CARBONO (CSC) PARA GENERADORAS TERMOELÉCTRICAS A CARBÓN Y GAS NATURAL
Carbón sin CSC Carbón con CSC Gas natural sin CSC Gas natural con CSC
Potencia bruta (MW)Eficiencia planta (%)Generación de CO2 (t/h)CO2 emitido (t/h)CO2 capturado (t/h)Intensidad de emisión (kg/MWh)Costo capital equipamiento (Mill dólares)Costo capital materiales (Mill dólares)Costo capital puesta en marcha (Mill dólares)Costos extras (Mill dólares)Costos totales (Mill dólares)Costos totales (dólares/kW)Costos variables de operación y mantención (dólares/MWh) 58040.7426426077455656352223118721589.64 64232.553453480978651365884752065375417.84 64151.522522503562432883794326861.18 60145.722522202403657720121485615312.3

Fuente: GCCSI (2017). CSC = captura y secuestro de carbono, MW = megawatt, t/h = tonelada por hora, kg/MWh = kilogramo por megawatt por hora, Mill = millones, kW = kilowatt

Por otra parte, la incorporación de impuestos a las emisiones de CO2 en Chile traería consigo un aumento en los precios de la electricidad, se estima que el incremento podría variar entre 0.4 % a 0.7 % por cada dólar de impuesto (Benavides et al. 2015, Vera y Sauma 2015, Mardones y Muñoz 2017, Mardones y Baeza 2018).

 DESARROLLO Tratamiento de información y estimación de emisiones

La CNE genera informes mensuales que incluyen datos estadísticos del sector eléctrico tales como capacidades de generación eléctrica, precios de la electricidad y niveles de producción. Para obtener datos sobre el consumo de combustibles y emisiones de las generadoras termoeléctricas se analizaron las bases de datos “Capacidad instalada de generación” y “Consumo combustibles” de la CNE del año 2017. De esta manera, se obtuvo información sobre el tipo de sistema, región, tipo de unidad, combustible utilizado, consumo de combustible, potencia térmica, entre otros. Es necesario mencionar que se excluyeron las generadoras hidroeléctricas, solares y eólicas ya que el análisis se realizó con base en las termoeléctricas sujetas a impuestos. Así, se contabilizaron 176 unidades generadoras termoeléctricas a lo largo del país. Sin embargo, el 26 % de esas unidades generadoras tenían una capacidad instalada menor a 2 MW por lo cual no se les aplica el impuesto al CO2, o bien, no se especificaba el consumo de combustible, por lo que finalmente se incluyeron en el análisis sólo 129 unidades generadoras termoeléctricas.

Con respecto al consumo de combustible de cada unidad generadora, en la base de datos “Consumo de combustible” se reportaba el consumo mensual y anual de cada termoeléctrica. En muchos casos fue necesaria la trasformación de unidades para poder comparar los consumos según los tipos de combustibles. En general para el gas natural, petróleo diésel y petróleo combustible se utilizó la unidad de medida m3, mientras que para el carbón se utilizó la unidad de medida tonelada.

Para la estimación de la energía consumida fue necesaria la utilización de la cantidad de combustible, la densidad del combustible y su poder calorífico. Las densidades de cada combustible junto a su poder calorífico se reportan en el cuadro II.

PODER CALORÍFICO Y DENSIDAD DE COMBUSTIBLES
Combustible Poder calorífico inferior Densidad
Carbón 7000 kcal/kg 750 kg/m3
Coque de petróleo 7000 kcal/kg 750 kg/m3
Petróleo diésel 10.9 × 106 kcal/m3 840 kg/m3
Petróleo combustible 10.5 × 106 kcal/m3 944 kg/m3
Biomasa 3500 kcal/kg 500 kg/m3
Gas natural 9341 kcal/kg 673 kg/m3
Gas licuado 12100 kcal/kg 550 kg/m3

Fuente: Ministerio de Energía (2017)

Luego, se estimó el consumo energético de cada combustible en millones de BTU (MMBTU) con el fin de que cada fuente generadora presentara la misma unidad y así facilitar la estimación de emisiones. Para esto, se utilizó el factor de conversión que indica que 1 BTU corresponde a 252 calorías.

En las ecuaciones (1) y (2) se indica el procedimiento para obtener el consumo energético.

E n e r g í a k c a l = c a n t i d a d   c o m b u s t i b l e   u n i d a d * p o d e r   c a l o r í f i c o k c a l u n i d a d

E n e r g í a   B T U = E n e r g í a   k c a l *   1000   C a l 1   k c a l * 1 B T U 252   C a l

Con los factores de emisión de CO2 que se encuentran en el cuadro III y los consumos de energía por uso de combustible obtenidos anteriormente, se estimaron las emisiones anuales de cada fuente generadora termoeléctrica según la siguiente ecuación.

E m i s i o n e s   K g C O 2 =   F a c t o r   e m i s i ó n   K g C O 2 M M B T U * e n e r g í a   ( M M B T U )

FACTORES DE EMISIÓN DE CO<sub>2</sub> PARA DISTINTOS TIPOS DE COMBUSTIBLES
Combustible Factor Unidad (Millón de BTU = 106 BTU)
Petróleo diésel 77.2 kg de CO2/Millón de BTU
Petróleo combustible 77.2 kg de CO2/Millón de BTU
Carbón 97.6 kg de CO2/Millón de BTU
Gas natural 58.8 kg de CO2/Millón de BTU
Biomasa 0 kg de CO2/Millón de BTU
Gas licuado 65.7 kg de CO2/Millón de BTU

Fuente: SMA (2016). BTU = unidad térmica británica

En el cuadro IV se observa la clasificación de las termoeléctricas según los tipos de combustibles utilizados, consumo de combustible y generación anual de energía.

GENERADORAS TÉRMICAS ASOCIADAS A COMBUSTIBLES FÓSILES
Combustible Cantidad termoeléctricas Consumo combustible Generación anual (MWh)
Carbón/petcoke 29 11844063 ton 29424313
Gas natural 20 6436733 m3 11855700
Petróleo diésel 73 97400 m3 287354
Petróleo combustible 7 9908 m3 43760

Fuente: Elaboración propia a partir de datos obtenidos por CNE (2017)

Al analizar las emisiones de las 129 termoeléctricas pertenecientes al SIC y SING se estimó que el total de emisiones asociadas a la producción de energía en el año 2017 fue de 32 millones de tCO2. Específicamente, el 98 % de emisiones corresponden al consumo de carbón para la generación de energía y el 2 % restante se asocia al consumo de petróleo diésel, petróleo combustible y gas natural. En el cuadro V se muestran las emisiones según tipo de combustible.

EMISIONES SEGÚN TIPOS DE COMBUSTIBLES EN TERMOELÉCTRICAS
Combustible Emisiones (tCO2)
Carbón/petcoke 32110572
Gas natural 14038
Petróleo diésel 325239
Petróleo combustible 31084

Fuente: Elaboración propia a partir de datos obtenidos por CNE (2017)

Costos de tecnología CSC

Una vez estimadas las emisiones de cada unidad generadora termoeléctrica fue necesario analizar los distintos escenarios a los que se enfrentarían con base en los impuestos al CO2 aplicados. Para poder hacer efectivo el análisis y de acuerdo con los distintos estudios sobre las tecnologías de reducción de emisiones, se seleccionó la tecnología de CSC en postcombustión ya que según la bibliografía analizada es posible incorporar esta tecnología a una unidad generadora en funcionamiento.

Para poder analizar el comportamiento de las generadoras termoeléctricas frente a los distintos escenarios impositivos fue necesario estimar los costos asociados al consumo de combustibles sin cambios tecnológicos. Para esto se utilizaron los datos de los precios de combustibles indicados en el cuadro VI.

PRECIO DE COMBUSTIBLES
Combustible Precio dólares/Millón de BTU
Carbón 4.25
Petróleo diésel 10.91
Petróleo combustible 7.78
Gas natural 3.0

Fuente: Elaboración propia a partir de datos obtenidos por CNE (2017).

Para obtener los costos asociados a la opción tecnológica de CSC de CO2 para generadoras termoeléctricas existentes se utilizaron datos de distintos estudios reportados en el cuadro A.I, cuadro A.II y cuadro A.III del Anexo, que a su vez sirvieron para estimar los costos para la tecnología de CSC a partir de una función de costos descrita por Rubin et al. (2012), la cual evalúa los costos asociados a la tecnología de CSC a través del costo nivelado de la electricidad (LCOE) y el costo de abatimiento de CO2. A partir de la información sobre costos asociados a la CSC reportados en el Anexo se generó una nueva función de costos anualizados que depende de la potencia térmica en MW de la generadora termoeléctrica utilizando 31 observaciones que arrojó un coeficiente de determinación o R2 igual a 0.99.

C o s t o   a b a t i m i e n t o   U S $ t C O 2 =   e x p 0.6028966 * ln ⁡ P o t e n c i a   M W + 0.7075519                                                    

Es importante mencionar que la ecuación (4) representa el costo anualizado de abatimiento por 1 tCO2, por lo que para obtener el costo total de abatimiento anual es necesario multiplicar la ecuación por el total de toneladas abatidas en un año en el caso de utilizar la tecnología de CSC. También es necesario mencionar que los distintos estudios utilizados para estimar la función de costo de abatimiento consideran generadoras termoeléctricas mayores a 100 MW de potencia térmica instalada, por lo cual no son válidos para potencias menores.

Además, la eficiencia de una planta con tecnología de CSC disminuye en promedio un 10 % en comparación a una generadora termoeléctrica sin la opción tecnológica (Rochedo et al. 2016, Carapellucci et al. 2017). De esta manera, la reducción de eficiencia se traduce en un aumento del consumo de combustible para lograr la misma potencia de salida para los dos escenarios. Una vez estimados los nuevos consumos de combustibles, se obtuvieron los costos asociados al consumo de combustible y pago de impuestos de sus emisiones, asumiendo una eficiencia de captura de CO2 del 90 % (Carapellucci et al. 2017, Van der Spek et al. 2017).

Finalmente, fue necesario considerar el aumento en los ingresos de las generadoras termoeléctricas asociados al incremento en los precios de la electricidad luego de la aplicación de impuestos al CO2. Benavides et al. (2015) estimaron que por cada dólar de impuesto asociado a las tCO2 emitidas aumentarían los precios de la electricidad en un 0.4 %. Mardones y Muñoz (2017) estimaron que el incremento en los precios sería de 0.6 % por cada dólar de impuesto, mientras que Vera y Sauma (2015) concluyeron que el aumento en los precios sería de 0.7 %. En este estudio se estimaron los ingresos extras asociados al aumento en los precios de la electricidad basándose en el promedio de los tres estudios mencionados anteriormente, es decir, asumiendo un aumento del 0.6 % en los precios de la electricidad por cada dólar de impuesto a las emisiones de CO2.

Comparación de alternativas con base en indicadores de costo-efectividad

En este estudio se comparan las alternativas de pagar impuestos o capturar emisiones a partir de indicadores de costo-efectividad. Esta metodología consiste en comparar los costos de ambas alternativas por tonelada de CO2 y escoger aquella que resultaría menos costosa para cada generadora termoeléctrica. Así, con los datos de los costos netos anualizados asociados a las tecnologías de CSC fue posible simular el comportamiento de las generadoras termoeléctricas ante la implementación de impuestos a las emisiones de CO2. Cabe destacar que se consideró la posibilidad de que cada fuente termoeléctrica podía mantener su situación base de no incorporar la tecnología de CSC y pagar impuestos o bien incorporar la tecnología de captura de CO2 y reducir el pago de impuestos asociado a las emisiones.

Así, se realizó una matriz de comparación con indicadores de costo-efectividad donde estaba presente el escenario actual en el cual no existía la opción de invertir en tecnología de CSC, pero sí el costo del impuesto por toneladas anuales de CO2 emitidas según el tipo de generadora termoeléctrica. A modo de ejemplo se presenta en el cuadro A.IV del Anexo los cálculos de costo-efectividad para cada una de las dos alternativas que enfrenta una muestra seleccionada de generadoras termoeléctricas. Estas opciones son no instalar tecnología CSC pagando impuestos por sus emisiones totales, o bien, instalar tecnología CSC pagando impuestos sólo por sus emisiones no abatidas.

Para evaluar el comportamiento de las generadoras termoeléctricas ante la aplicación de impuestos a las emisiones de CO2 se consideraron distintos montos del impuesto (1, 5, 10, 15, 20, 25 y 30 dólares americanos). Se escogieron estas tasas impositivas para evaluar el comportamiento de variar gradualmente los impuestos, y además, 5 dólares/tCO2 corresponde al impuesto que se aplica actualmente en Chile para fuentes fijas con potencia térmica ≥ 50 MW. Mientras que el impuesto de 30 dólares/tCO2 corresponde al costo social1 del CO2 utilizado en Chile por el Ministerio de Desarrollo Social.

 RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Se evaluaron 129 unidades de generación termoeléctrica, las cuales consumen distintos tipos de combustibles y emiten aproximadamente 32 millones de toneladas de CO2 al año. Como se mencionó anteriormente, para estimar el costo de incorporar la tecnología de CSC fue necesario estimar una función de costo de abatimiento de CO2, la cual se obtuvo de acuerdo con distintos estudios bibliográficos. A su vez, fue necesario estimar el nuevo consumo de combustible asociado a la disminución de eficiencia de las plantas al incorporar la tecnología de CSC. Además, se simularon dos escenarios para las generadoras termoeléctricas, el primero no considera el incremento en los precios de la electricidad al incorporar impuestos a las emisiones de CO2 y el segundo escenario considera el incremento en los precios de la electricidad (0.6 % en los precios de la electricidad por cada dólar de impuesto).

En el cuadro VII se observan los resultados de las generadoras termoeléctricas al simular el escenario en el cual no se incrementan los precios de la electricidad luego de la aplicación de diferentes tasas impositivas. Cabe destacar que para tasas impositivas entre 1 dólar/tCO2 y 25 dólares/tCO2 ninguna termoeléctrica decide incorporar la tecnología de CSC y el impuesto sólo funciona como un sistema de recaudación. Esto sucede porque el costo anualizado de incorporar la tecnología de CSC para cada una de las generadoras termoeléctricas es mayor que el costo de pagar el impuesto. De esta manera, las emisiones de CO2 se mantienen en 32 millones de toneladas al aplicar impuestos de hasta 25 dólares/tCO2.

SIMULACIÓN DE DISTINTOS IMPUESTOS A LAS EMISIONES DE CO<sub>2</sub> EN GENERADORAS TERMOELÉCTRICAS SIN INCREMENTO EN LOS PRECIOS DE LA ELECTRICIDAD
Dólares americanos
1 5 10 15 20 25 30
Recaudación en millones de dólares 32.48 162.41 324.82 487.24 649.65 812.07 575.10
Millones de toneladas de CO2 32.48 32.48 32.48 32.48 32.48 32.48 19.17
Disminución de tCO2 respecto al escenario base 0.00 % 0.00 % 0.00 % 0.00 % 0.00 % 0.00 % -40.98 %
Núm. cambios 0 0 0 0 0 0 17
Núm. cambios carbón 0 0 0 0 0 0 17
Núm. cambios petróleo combustible 0 0 0 0 0 0 0
Núm. cambios petróleo diésel 0 0 0 0 0 0 0
Núm. cambios gas natural 0 0 0 0 0 0 0
Rango de potencia MW CSC carbón - - - - - - 113-163
Rango de potencia MW CSC petróleo combustible - - - - - - -
Rango de potencia MW CSC petróleo diésel - - - - - - -
Rango de potencia MW CSC gas natural - - - - - - -

Fuente: Elaboración propia. CSC = captura y secuestro de carbono

Al incorporar impuestos de 30 dólares/tCO2 se observa que 17 generadoras termoeléctricas deciden incorporar la tecnología de CSC, lo que significa una reducción del 40.98 % de emisiones de CO2 respecto al escenario base. Bajo este escenario el 13.17 % de las generadoras termoeléctricas deciden incorporar la tecnología y todas ellas utilizan carbón como combustible. El comportamiento que tienen las unidades generadoras a carbón se puede explicar por su gran aporte a las emisiones de CO2, ya que sólo las 17 generadoras termoeléctricas que deciden incorporar la tecnología emiten en condiciones normales 18 millones de tCO2 al año equivalentes al 55.4 % de las emisiones totales del escenario base. Es importante mencionar que las generadoras termoeléctricas que deciden incorporar la tecnología de CSC poseen una capacidad instalada entre 113-163 MW.

En el cuadro VIII se observan los principales resultados de las generadoras termoeléctricas al simular el segundo escenario en el cual se asume un incremento en los precios de la electricidad ante la aplicación de diferentes tasas impositivas a las emisiones de CO2. Cabe destacar que para tasas impositivas entre 1dólar/tCO2 y 5 dólares/tCO2 ninguna generadora termoeléctrica decide incorporar la tecnología de CSC y las emisiones se mantienen en 32.48 millones de tCO2. La aplicación de un impuesto de 15 dólares/tCO2 induce que cinco unidades generadoras termoeléctricas a gas natural decidan incorporar la tecnología de CSC, pero la incorporación de tecnología de CSC para estas generadoras termoeléctricas sólo genera reducciones marginales en las emisiones totales. Lo anterior se explica porque las emisiones asociadas a estas generadoras termoeléctricas a gas natural son muy bajas, aportan menos del 1 % de las emisiones de CO2 totales.

SIMULACIÓN DE DISTINTOS IMPUESTOS A LAS EMISIONES DE CO<sub>2</sub> EN GENERADORAS TERMOELÉCTRICAS CON INCREMENTO EN LOS PRECIOS DE LA ELECTRICIDAD
Dólares americanos
1 5 10 15 20 25 30
Recaudación en millones de dólares 32.48 162.40 324.82 487.23 434.10 267.54 213.00
Millones de toneladas de CO2 32.48 32.48 32.48 32.48 21.70 10.70 7.10
Disminución de tCO2 respecto al escenario base 0.00 % 0.00 % 0.00 % 0.00 % -33.19 % -67.06 % -78.14 %
Núm. cambios 0 0 4 5 21 29 31
Núm. cambios carbón 0 0 0 0 15 23 25
Núm. cambios petróleo combustible 0 0 0 0 0 0 0
Núm. cambios petróleo diésel 0 0 0 0 1 1 1
Núm. cambios gas natural 0 0 4 5 5 5 5
Rango de potencia MW CSC carbón - - - - 113-161 113-252 113-252
Rango de potencia MW CSC petróleo combustible - - - - - - -
Rango de potencia MW CSC petróleo diésel - - - - 378 378 378
Rango de potencia MW CSC gas natural - - 121-127 121-354 121-354 121-354 121-354

Fuente: Elaboración propia. CSC = captura y secuestro de carbono

Al aplicar un impuesto de 20 dólares/tCO2 se observa que 21 generadoras termoeléctricas deciden incorporar la tecnología de CSC. Esto se explica porque bajo este escenario aumentan los precios de la electricidad de acuerdo con los impuestos establecidos. Este aumento en los precios se traduce en un ingreso extra para las generadoras termoeléctricas, situación que no se da en el primer escenario (Cuadro VII). La incorporación de tecnología de CSC para estas fuentes genera una reducción de emisiones del 33.19 % equivalente a 10.78 millones de tCO2 anuales respecto al escenario base. Es necesario mencionar que la reducción de emisiones se debe a la instalación de tecnología de CSC en las generadoras termoeléctricas que utilizan carbón. Al aplicar un impuesto de 30 dólares/tCO2 se observa que 25 generadoras termoeléctricas a carbón deciden incorporar la tecnología, lo que genera una reducción de emisiones de 25.38 millones de tCO2 anuales respecto al escenario base.

Si se comparan los resultados de ambos escenarios (Cuadro VII y Cuadro VIII) se concluye que bajo el escenario en el cual se asume un incremento en los precios de la electricidad se genera una reducción mayor de emisiones que en el escenario en el cual no se incrementan los precios. Sin embargo, esta reducción se produce al aplicar impuestos desde los 20 dólares/tCO2.

 CONCLUSIONES

A partir de los resultados de este estudio se puede concluir que el impuesto de 5 dólares/tCO2 que se aplica actualmente en Chile sirve como sistema de recaudación más que como medida efectiva para la reducción de emisiones ya que los principales beneficios ambientales se observan a partir de la aplicación de impuestos de 20 dólares/tCO2 considerando el escenario que asume un incremento en los precios de la electricidad, o alternativamente, a partir de la aplicación de impuestos de 30 dólares/tCO2 considerando el escenario en que se mantienen constantes los precios de la electricidad. Lo anterior, se explica porque aplicar impuestos al CO2 por debajo del costo que significa para una fuente invertir en tecnologías de abatimiento lleva a que esta política ambiental sea inefectiva para reducir emisiones. En términos simples esta inefectividad se genera porque desde un punto de vista económico una generadora termoeléctrica obligada a pagar impuestos nunca escogerá reducir sus emisiones mientras la tasa de impuesto por tonelada sea más baja que el costo de reducir esa tonelada con alguna tecnología de captura. Además, el incremento en los precios de la electricidad generados por el incremento en los costos marginales de producción permite traspasar parte del costo de la externalidad a los consumidores, lo cual ayuda a que las firmas tengan menores costos netos anualizados si instalan una tecnología de CSC incentivando su uso.

También se puede mencionar que si el impuesto ambiental se fija igual al costo social del CO2 utilizado en Chile por el Ministerio de Desarrollo Social (30 dólares/tCO2) es posible observar en el escenario en el que se asume un incremento en los precios de la electricidad que 31 unidades generadoras incorporan tecnologías de CSC, lo que trae consigo una reducción de un 78 % en las emisiones totales de CO2 respecto al escenario base, mientras que en el escenario sin incremento en los precios de la electricidad se observa que solo 17 unidades generadoras a carbón deciden incorporar la tecnología de CSC, lo que genera una reducción de 41 % en las emisiones totales. No obstante, en ambos escenarios se observan reducciones relevantes en las emisiones de CO2 por lo cual se sugiere elevar sustancialmente el monto actual del impuesto aplicado en Chile de tal forma que se aproxime idealmente a su costo social.

 AGRADECIMIENTOS

El autor para correspondencia agradece al Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (Fondecyt Regular 1191303) por el financiamiento otorgado a esta investigación.

 REFERENCIAS Abdirahman M.A., Mohd W.M., Saleh Y.A. y Mamunu M. (2018). Harnessing flexibility potential of flexible carbon capture power plants for future low carbon power systems: Review. Renew. Sust. Energ. Rev. 81 (2), 3101-3110. DOI: 10.1016/j.rser.2017.08.085 Abdirahman M.A. Mohd W.M. Saleh Y.A. Mamunu M. 2018 Harnessing flexibility potential of flexible carbon capture power plants for future low carbon power systems: Review. Renew Sust. Energ. Rev. 81 2 3101 3110 10.1016/j.rser.2017.08.085 Abdirahman M.A. y Mohd W.M. (2017). Carbon capture power plants: Decoupled emission and generation outputs for economic dispatch. Int. J. Greenh. Gas. Con. 63 (1), 12-19. DOI: 10.1016/j.ijggc.2017.05.001 Abdirahman M.A. Mohd W.M. 2017 Carbon capture power plants: Decoupled emission and generation outputs for economic dispatch Int. J. Greenh. Gas. Con. 63 1 12 19 10.1016/j.ijggc.2017.05.001 Akash A.R., Rao A.B. y Chandel M.K. (2016). Prospects of implementing CO2 capture and sequestration (CCS) in the proposed supercritical coal power plants in India. Enrgy. Proced. 90 (1), 604-612. DOI: 10.1016/j.egypro.2016.11.229 Akash A.R. Rao A.B. Chandel M.K. 2016 Prospects of implementing CO2 capture and sequestration (CCS) in the proposed supercritical coal power plants in India Enrgy. Proced. 90 1 604 612 10.1016/j.egypro.2016.11.229 Al-Qayim K., Nimo W. y Pourkashanian M. (2015). Comparative techno-economic assessment of biomass and coal with CCS technologies in a pulverized combustion power plant in the United Kingdom. Int. J. Greenh. Gas. Con. 43 (1), 82-92. DOI: 10.1016/j.ijggc.2015.10.013 Al-Qayim K. Nimo W. Pourkashanian M. 2015 Comparative techno-economic assessment of biomass and coal with CCS technologies in a pulverized combustion power plant in the United Kingdom Int. J. Greenh. Gas. Con. 43 1 82 92 10.1016/j.ijggc.2015.10.013 AP (2011). Cost assessment of fossil power plant equipped with CCS under typical scenarios. Reporte. Alstom Power. Saint-Ouen, Francia, 22 pp. AP 2011 Cost assessment of fossil power plant equipped with CCS under typical scenarios. Reporte Alstom Power Saint-Ouen, Francia 22 22 Benavides C., Gonzales L., Diaz M., Fuentes R., García G., Palma-Behnke R. y Ravizza C. (2015). The impact of a carbon tax on the Chilean electricity generation sector. Energies 8 (4), 2674-2700. DOI: 10.3390/en8042674 Benavides C. Gonzales L. Diaz M. Fuentes R. García G. Palma-Behnke R. Ravizza C. 2015 The impact of a carbon tax on the Chilean electricity generation sector Energies 8 4 2674 2700 10.3390/en8042674 Carapellucci R., Giordano L. y Vaccarelli M. (2017). Application of an amine-based CO2 capture system in retrofitting combined gas-steam power plants. Energy 118 (1), 808-826. DOI: 10.1016/j.energy.2016.10.114 Carapellucci R. Giordano L. Vaccarelli M. 2017 Application of an amine-based CO2 capture system in retrofitting combined gas-steam power plants Energy 118 1 808 826 10.1016/j.energy.2016.10.114 CCCEP (2015). Bridging the gap: improving the economic and policy framework for carbon capture and storage in the European Union. Reporte. Center for Climate Change Economics and Policy. Londres, Reino Unido, 20 pp. CCCEP 2015 Bridging the gap: improving the economic and policy framework for carbon capture and storage in the European Union. Reporte CNE (2017). Reporte capacidad instalada generación. Reporte. Comisión Nacional de Energía. Santiago, Chile, 1 pp. CNE 2017 Reporte capacidad instalada generación. Reporte Comisión Nacional de Energía Santiago, Chile 1 1 Consoli C.P. y Wildgust N. (2017). Current status of global storage resources. Enrgy. Proced. 114 (1), 4623-4628. DOI: 10.1016/j.egypro.2017.03.1866 Consoli C.P. Wildgust N. 2017 Current status of global storage resources Enrgy. Proced 114 1 4623 4628 10.1016/j.egypro.2017.03.1866 Coraliae (2015). Potencial de captura y almacenamiento de CO2. Reporte. Coralia Environmental. Buenos Aires, Argentina, 62 pp. Coraliae 2015 Potencial de captura y almacenamiento de CO2. Reporte Coralia Environmental Buenos Aires, Argentina 62 62 EPRI (2013). Program on technology innovation: Integrated generation technology options 2012. Reporte. Electric Power Research Institute. California, EUA, 110 pp. EPRI 2013 Program on technology innovation: Integrated generation technology options 2012. Reporte Electric Power Research Institute California, EUA 110 110 GCCSI (2011). Economic assessment of carbon capture and storage technologies. Reporte. Global CCS Institute. Canberra, Australia, 60 pp. GCCSI 2011 Economic assessment of carbon capture and storage technologies. Reporte Global CCS Institute Canberra, Australia 60 60 GCCSI (2017). The global status of CCS: 2017. Reporte. Global CCS Institute. Australia, 43 pp. GCCSI 2017 The global status of CCS: 2017. Reporte Global CCS Institute Australia 43 43 González-Díaz A., González-Díaz M.O., Alcaráz-Calderóna A.M., Gibbins J. y Lucquiaud M. (2017). Priority projects for the implementation of CCS power generation with enhanced oil recovery in Mexico. Int. J. Greenh. Gas. Con. 64 (1), 119-125. DOI: 10.1016/j.ijggc.2017.07.006 González-Díaz A. González-Díaz M.O. Alcaráz-Calderóna A.M. Gibbins J. Lucquiaud M. 2017 Priority projects for the implementation of CCS power generation with enhanced oil recovery in Mexico Int. J. Greenh. Gas. Con. 64 1 119 125 10.1016/j.ijggc.2017.07.006 Hanak D.P. y Manovic V. (2018). Techno-economic feasibility assessment of CO2 capture from coal-fired power plants using molecularly imprinted polymer. Fuel 214 (1), 512-520. DOI: 10.1016/j.fuel.2017.10.107 Hanak D.P. Manovic V. 2018 Techno-economic feasibility assessment of CO2 capture from coal-fired power plants using molecularly imprinted polymer Fuel 214 1 512 520 10.1016/j.fuel.2017.10.107 Hu B. y Zhai H. (2017). The cost of carbon capture and storage for coal-fired power plants in China. Int. J. Greenh. Gas. Con. 65 (1), 23-31. DOI: 10.1016/j.ijggc.2017.08.009 Hu B. Zhai H. 2017 The cost of carbon capture and storage for coal-fired power plants in China Int. J. Greenh. Gas. Con 65 1 23 31 10.1016/j.ijggc.2017.08.009 IEAGHG (2014). CO2 capture at coal based power and hydrogen plants. Reporte. International Energy Agency Greenhouse Gas. Cheltenham, Reino Unido, 1028 pp. IEAGHG 2014 CO2 capture at coal based power and hydrogen plants. Reporte International Energy Agency Greenhouse Gas Cheltenham, Reino Unido 1028 1028 IEA (2017). World energy outlook 2017. Reporte. International Energy Agency. París, Francia, 32 pp. IEA 2017 World energy outlook 2017. Reporte International Energy Agency París, Francia 32 32 IPCC (2017). IPCC expert meeting on mitigation, sustainability and climate stabilization scenarios. Reporte. Intergovernmental Panel on Climate Change. Addis Ababa, Etiopía, 44 pp. IPCC 2017 IPCC expert meeting on mitigation, sustainability and climate stabilization scenarios. Reporte Intergovernmental Panel on Climate Change Addis Ababa, Etiopía 44 44 IPCC (2018). Summary for policymakers. En: Global warming of 1.5ºC: An IPCC special report on the impacts of global warming of 1.5ºC above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty (V. Masson-Delmotte, P. Zhai, H.O. Pörtner, D. Roberts, J. Skea, P.R. Shukla, A. Pirani, W. Moufouma-Okia, C. Péan, R. Pidcock, S. Connors, J.B.R. Matthews, Y. Chen, X. Zhou, M.I. Gomis, E. Lonnoy, T. Maycock, M. Tignor y T. Waterfield, Eds.). World Meteorological Organization, Génova, Suiza, 32 pp. IPCC 2018 Summary for policymakers Global warming of 1.5ºC: An IPCC special report on the impacts of global warming of 1.5ºC above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty Masson-Delmotte V. Zhai P. Pörtner H.O. Roberts D. Skea J. Shukla P.R. Pirani A. Moufouma-Okia W. Péan C. Pidcock R. Connors S. Matthews J.B.R. Chen Y. Zhou X. Gomis M.I. Lonnoy E. Maycock T. Tignor M. Waterfield T. World Meteorological Organization Génova, Suiza 32 32 Le Quéré C., Andrew R.M., Friedlingstein P., Sitch S., Hauck J., Pongratz J., Pickers P.A., Korsbakken J. I., Peters G.P., Canadell J.G., Arneth A., Arora V.K., Barbero L., Bastos A., Bopp L., Chevallier F., Chini L.P., Ciais P., Doney S.C, Gkritzalis T., Goll D.S., Harris I., Haverd V., Hoffman F.M., Hoppema M., Houghton R.A., Hurtt G., Ilyina T., Jain A.K., Johannessen T., Jones C.D., Kato E., Keeling R.F., Goldewijk K.K., Landschützer P., Lefèvre N., Lienert S., Liu Z., Lombardozzi D., Metzl N., Munro D.R., Nabel J.E.M.S., Nakaoka S.-I., Neill C., Olsen A., Ono T., Patra P., Peregon A., Peters W., Peylin P., Pfeil B., Pierrot D., Poulter B., Rehder G., Resplandy L., Robertson E., Rocher M., Rödenbeck C., Schuster U., Schwinger J., Séférian R., Skjelvan I., Steinhoff T., Sutton A., Tans P.P., Tian H., Tilbrook B., Tubiello F.N., van der Laan-Luijkx I.T., van der Werf G.R., Viovy N., Walker A.P., Wiltshire A.J., Wright R., Zaehle S. y Zheng B. (2018). Global carbon budget 2018, Earth Syst. Sci. Data, 10, 2141-2194. DOI: 10.5194/essd-10-2141-2018 Le Quéré C. Andrew R.M. Friedlingstein P. Sitch S. Hauck J. Pongratz J. Pickers P.A. Korsbakken J. I. Peters G.P. Canadell J.G. Arneth A. Arora V.K. Barbero L. Bastos A. Bopp L. Chevallier F. Chini L.P. Ciais P. Doney S.C Gkritzalis T. Goll D.S. Harris I. Haverd V. Hoffman F.M. Hoppema M. Houghton R.A. Hurtt G. Ilyina T. Jain A.K. Johannessen T. Jones C.D. Kato E. Keeling R.F. Goldewijk K.K. Landschützer P. Lefèvre N. Lienert S. Liu Z. Lombardozzi D. Metzl N. Munro D.R. Nabel J.E.M.S. Nakaoka S.-I. Neill C. Olsen A. Ono T. Patra P. Peregon A. Peters W. Peylin P. Pfeil B. Pierrot D. Poulter B. Rehder G. Resplandy L. Robertson E. Rocher M. Rödenbeck C. Schuster U. Schwinger J. Séférian R. Skjelvan I. Steinhoff T. Sutton A. Tans P.P. Tian H. Tilbrook B. Tubiello F.N. van der Laan-Luijkx I.T. van der Werf G.R. Viovy N. Walker A.P. Wiltshire A.J. Wright R. Zaehle S. Zheng B. 2018 Global carbon budget 2018 Earth Syst. Sci. Data 10 2141 2194 10.5194/essd-10-2141-2018 López R., Menéndez M., Fernández C. y Bernardo-Sánchez A. (2018). The effects of scale-up and coal-biomass blending on supercritical coal oxy-combustion power plants. Energy 148 (1), 571-584. DOI: 10.1016/j.energy.2018.01.179 López R. Menéndez M. Fernández C. Bernardo-Sánchez A. 2018 The effects of scale-up and coal-biomass blending on supercritical coal oxy-combustion power plants Energy 148 1 571 584 10.1016/j.energy.2018.01.179 Manzolini G., Sanchez E., Rezvani S., Macchi E., Goetheer E.L.V. y Vlugt T.J.H. (2015). Economic assessment of novel amine based CO2 capture technologies integrated in power plants based on European Benchmarking Task Force methodology. Appl. Energy. 138 (1), 546-558. DOI: 10.1016/j.apenergy.2014.04.066 Manzolini G. Sanchez E. Rezvani S. Macchi E. Goetheer E.L.V. Vlugt T.J.H. 2015 Economic assessment of novel amine based CO2 capture technologies integrated in power plants based on European Benchmarking Task Force methodology Appl. Energy. 138 1 546 558 10.1016/j.apenergy.2014.04.066 Mardones C. y Muñoz T. (2017). Impuesto al CO2 en el sector eléctrico chileno: efectividad y efectos macroeconómicos. Rev. Econ. Chil. 20 (1), 4-25. Mardones C. Muñoz T. 2017 Impuesto al CO2 en el sector eléctrico chileno: efectividad y efectos macroeconómicos Rev. Econ. Chil. 20 1 4 25 Mardones C. y Flores B. (2017). Evaluation of a CO2 tax in Chile: Emissions reduction or design problems? Lat. Am. Res. Rev. 52 (3), 334-343. DOI: 10.25222/larr.33 Mardones C. Flores B. 2017 Evaluation of a CO2 tax in Chile: Emissions reduction or design problems? Lat. Am. Res. Rev. 52 3 334 343 10.25222/larr.33 Mardones C. y Baeza N. (2018). Economic and environmental effects of a CO2 tax in Latin American countries. Energ. Policy. 114, 262-273. DOI: 10.1016/j.enpol.2017.12.001 Mardones C. Baeza N. 2018 Economic and environmental effects of a CO2 tax in Latin American countries Energ. Policy. 114 262 273 10.1016/j.enpol.2017.12.001 Mardones C. y Flores B. (2017). Effectiveness of a CO2 tax on industrial emissions. Energ. Econ. 71, 370-382. DOI: 10.1016/j.eneco.2018.03.018 Mardones C. Flores B. 2017 Effectiveness of a CO2 tax on industrial emissions Energ. Econ. 71 370 382 10.1016/j.eneco.2018.03.018 MMA (2017). Tercer reporte del estado del medio ambiente. Ministerio del Medio Ambiente. Reporte. Santiago, Chile, 198 pp. MMA 2017 Tercer reporte del estado del medio ambiente. Ministerio del Medio Ambiente. Reporte Santiago, Chile 198 198 MMA (2017). Plan de acción nacional de cambio climático 2017-2022. Ministerio del Medio Ambiente. Reporte. Santiago, Chile, 73-74 pp. MMA 2017 Plan de acción nacional de cambio climático 2017-2022. Ministerio del Medio Ambiente. Reporte Santiago, Chile 73 74 Osagie E., Biliyok C., Di Lorenzo G., Hanak D.P. y Manovic V. (2018). Techno-economic evaluation of the 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP) process for CO2 capture from natural gas combined cycle power plant. Int. J. Greenh. Gas. Con. 70 (1), 45-56. DOI: 10.1016/j.ijggc.2018.01.010 Osagie E. Biliyok C. Di Lorenzo G. Hanak D.P. Manovic V. 2018 Techno-economic evaluation of the 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP) process for CO2 capture from natural gas combined cycle power plant Int. J. Greenh. Gas. Con. 70 1 45 56 10.1016/j.ijggc.2018.01.010 Pettinau A., Ferrara F., Tola V. y Cau G. (2017). Techno-economic comparison between different technologies for CO2-free power generation from coal. Appl. Energy. 193 (1), 426-439. DOI: 10.1016/j.apenergy.2017.02.056 Pettinau A. Ferrara F. Tola V. Cau G. 2017 Techno-economic comparison between different technologies for CO2-free power generation from coal Appl. Energy. 193 1 426 439 10.1016/j.apenergy.2017.02.056 Petrescu L., Bonalumi D., Valenti G., Cormos A.M. y Cormos C.C. (2017). Life cycle assessment for supercritical pulverized coal power plants with post-combustion carbon capture and storage. J. Clean. Prod. 157 (1), 10-21. DOI: 10.1016/j.jclepro.2017.03.225 Petrescu L. Bonalumi D. Valenti G. Cormos A.M. Cormos C.C. 2017 Life cycle assessment for supercritical pulverized coal power plants with post-combustion carbon capture and storage J. Clean. Prod. 157 1 10 21 10.1016/j.jclepro.2017.03.225 Rochedo P.R.R., Costa I.V.L, Império M., Hoffmann B.S., Merschmann P.R., Oliveira C.C.N., Szklo A. y Schaeffer R. (2016). Carbon capture potential and costs in Brazil. J. Clean. Prod. 131 (1), 280-295. DOI: 10.1016/j.jclepro.2016.05.033 Rochedo P.R.R. Costa I.V.L Império M. Hoffmann B.S. Merschmann P.R. Oliveira C.C.N. Szklo A. Schaeffer R. 2016 Carbon capture potential and costs in Brazil J. Clean. Prod. 131 1 280 295 10.1016/j.jclepro.2016.05.033 Rubin E.S. y Zhai H. (2012). The cost of carbon capture and storage for natural gas combined cycle power plants. Environ. Sci. Technol. 46 (6), 3076-3084. DOI: 10.1021/es204514f Rubin E.S. Zhai H. 2012 The cost of carbon capture and storage for natural gas combined cycle power plants Environ. Sci. Technol. 46 6 3076 3084 10.1021/es204514f SMA (2016). Instructivo para la cuantificación de las emisiones de fuentes fijas afectas al impuesto del artículo 8º de la ley nº 20780. Reporte. Superintendencia del Medio Ambiente. Santiago, Chile, 19-25 pp. SMA 2016 Instructivo para la cuantificación de las emisiones de fuentes fijas afectas al impuesto del artículo 8º de la ley nº 20780. Reporte Superintendencia del Medio Ambiente Santiago, Chile 19 25 Singh U. y Rao A.B. (2016). Techno-economic assessment of carbon mitigation options for existing coal-fired power plants in India. Enrgy. Proced. 90 (1), 326-335. DOI: 10.1016/j.egypro.2016.11.200 Singh U. Rao A.B. 2016 Techno-economic assessment of carbon mitigation options for existing coal-fired power plants in India Enrgy. Proced. 90 1 326 335 10.1016/j.egypro.2016.11.200 USDOE (2013). Current and future technologies for natural gas combined cycle (NGCC) power plants. Reporte. United States Department of Energy. Pittsburg, EUA, 251 pp. USDOE 2013 Current and future technologies for natural gas combined cycle (NGCC) power plants. Reporte United States Department of Energy Pittsburg, EUA 251 251 Valencia M.J. y Cardona C.A. (2013). Aproximación conceptual a la separación del dióxido de carbono en corrientes de combustión. Revista Facultad de Ingeniería 22 (34), 45-53. DOI: 10.19053/01211129.2217 Valencia M.J. Cardona C.A. 2013 Aproximación conceptual a la separación del dióxido de carbono en corrientes de combustión Revista Facultad de Ingeniería 22 34 45 53 10.19053/01211129.2217 Valiani S., Tahouni N. y Panjeshahi M.H. (2017). Optimization of pre-combustion capture for thermal power plants using Pinch Analysis. Energy 119 (1), 950-960. DOI: 10.1016/j.energy.2016.11.046 Valiani S. Tahouni N. Panjeshahi M.H. 2017 Optimization of pre-combustion capture for thermal power plants using Pinch Analysis Energy 119 1 950 960 10.1016/j.energy.2016.11.046 Van der Spek M., Sánchez E., Henrik N., Skagestad R., Ramirez A. y Faaij A. (2017). Unravelling uncertainty and variability in early stagetechno-economic assessments of carbon capture technologies. Int. J. Greenh. Gas. Con. 56 (1), 221-236. DOI: 10.1016/j.ijggc.2016.11.021 Van der Spek M. Sánchez E. Henrik N. Skagestad R. Ramirez A. Faaij A. 2017 Unravelling uncertainty and variability in early stagetechno-economic assessments of carbon capture technologies Int. J. Greenh. Gas. Con. 56 1 221 236 10.1016/j.ijggc.2016.11.021 Vera S. y Sauma E. (2015). Does a carbon tax make sense in countries with still a high potential for energy efficiency? Comparison between the reducing-emissions effects of carbon tax and energy efficiency measures in the Chilean case. Energy 88 (1), 478-488. DOI: 10.1016/j.energy.2015.05.067 Vera S. Sauma E. 2015 Does a carbon tax make sense in countries with still a high potential for energy efficiency? Comparison between the reducing-emissions effects of carbon tax and energy efficiency measures in the Chilean case Energy 88 1 478 488 10.1016/j.energy.2015.05.067 WMO (2018). The state of greenhouse gases in the atmosphere based on global observations through 2017. Reporte. World Meteorological Organization. Génova, Suiza, 1 pp. WMO 2018 The state of greenhouse gases in the atmosphere based on global observations through 2017. Reporte World Meteorological Organization Génova, Suiza 1 1 ZEP (2011). The costs of CO2 capture, transport and storage. Reporte. Zero emissions platform. Bruselas, Bélgica, 50 pp. ZEP 2011 The costs of CO2 capture, transport and storage. Reporte Zero emissions platform Bruselas, Bélgica 50 50

ESTUDIOS SOBRE TECNOLOGÍA DE CAPTURA Y SECUESTRO DE CARBONO EN GENERADORAS TERMOELÉCTRICAS A CARBÓN
Referencias USDOE (2013) EPRI (2013) AP (2011) IEAGHG (2014) GCCSI (2011) ZEP (2011) Manzolini et al. (2015) Manzolini et al. (2015) Akash et al. (2016) Van der Spek et al. (2017) Hanak y Manovic (2018)
Generadora termoeléctrica de referencia sin tecnología de CSC
Potencia neta de salida sin CSC (MW) 550 750 837 1030 550 736 758.62 758.62 729 776 552
Factor de capacidad de planta (%) 85 80 85 90 90 85.6 85 85 80 90 80
Eficiencia neta de la planta (%) 39.3 39 44.4 42.3 39.1 44.2 45.25 45.25 35.04 46.1 38.5
Tasa de emisión (tCO2/MWh) 0.802 0.84 0.776 0.746 0.804 0.759 0.771 0.771 0.912 0.734 0.786
Generadora termoeléctrica con tecnología de CSC
Tecnología MEA MEA MEA MEA MEA MEA MEA CESAR-1 MEA AMP MEA
Potencia neta de salida CSC (MW) 550 525 837 822 546 616 562.42 601.77 596.7 626 474
Eficiencia neta de la planta (%) 28.4 27.4 36.1 33.8 27.2 36.5 33.55 35.89 31.68 37.2 32.7
Eficiencia sistema de captura (%) 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90
Tasa de emisión (tCO2/MWh) 0.111 0.12 0.095 0.093 0.116 0.092 0.104 0.097 0.1 0.091 0.092
Costo de captura (US$/tCO2) 46 47 53 53 46 36 - - 32.87 - -
Costo abatimiento CO2 (US$/tCO2) 67 70 68 68 70 45 56.52 48.27 42.3 66 36

Fuente: Elaboración propia en base a estudios citados. CSC = captura y secuestro de carbono, MW = megawatt, tCO2 = tonelada de CO2, MWh = megawatt hora, MEA = monoetanolamina, AMP = 2-amino-2-metilpropanol, CESAR-1 = solvente CESAR-1

ESTUDIOS SOBRE TECNOLOGÍA DE CAPTURA Y SECUESTRO DE CARBONO EN GENERADORAS TERMOELÉCTRICAS A CARBÓN (CONTINUACIÓN)
Referencias Hu y Zhai (2017) ADB (2015) Al-Qayim et al. (2015) Pettinau et al. (2017) Singh y Rao (2016) Singh y Rao (2016) Singh y Rao (2016) Rochedo et al. (2016)
Generadora termoeléctrica de referencia sin tecnología de CSC
Potencia neta de salida sin CSC (MW) 1238 570 615 450 500 512 660 530
Factor de capacidad de planta (%) 85 85 70 60 75 85 95 75
Eficiencia neta de la planta (%) 42.8 41 39.81 45 31.84 34.31 36.4 40
Tasa de emisión (tCO2/MWh) 0.778 - 0.781 0.776 0.98 0.93 0.86 0.76
Generadora termoeléctrica de referencia con tecnología de CSC
Tecnología MEA MEA
Potencia neta de salida CSC (MW) 1238 389 414 341 331 346 471 -
Eficiencia neta de la planta (%) 31.5 28 29.36 34 20.84 23.1 25.8 30
Eficiencia sistema de captura (%) 90 90 90 90 90 90 90 90
Tasa de emisión (tCO2/MWh) 0.106 - 0.106 0.1 0.15 0.14 0.12 0.1
Costo de captura (US$/tCO2) - - 25.65 31.12 - - - -
Costo abatimiento CO2 (US$/tCO2) 41 52 42.33 41.46 73.07 61.75 59.54 55

Fuente: Elaboración propia en base a estudios citados. CSC = captura y secuestro de carbono, MW = megawatt, tCO2 = tonelada de CO2, MWh = megawatt hora, MEA = monoetanolamina

ESTUDIOS SOBRE TECNOLOGÍA DE CAPTURA Y SECUESTRO DE CARBONO EN GENERADORAS TERMOELÉCTRICAS A GAS NATURAL
Referencias USDOE (2013) IEAGHG (2014) IEAGHG (2014) Rubin y Zhai (2012) USDOE (2013) EPRI (2013) Osagie et al. (2018) Osagie et al. (2018) Carapellucci et al. (2017) Carapellucci et al. (2017) Carapellucci et al. (2017) Rochedo et al. (2016)
Generadora termoeléctrica de referencia sin tecnología de CSC
Potencia neta de salida sin CSC (MW) 512 910 910 526.6 555.1 550 536 536 258 101 40 530
Factor de capacidad de planta (%) 85 92 93 75 85 80 85 85 75 75 75 80
Eficiencia neta de la planta (%) 50.5 53.2 53.2 50 50 48.7 53.8 53.8 56.1 50.6 48.5 50
Tasa de emisión (tCO2/MWh) 0.364 0.348 0.348 0.362 0.359 0.37 0.377 0.377 0.368 0.409 0.428 0.362
Generadora termoeléctrica de referencia con tecnología de CSC
Tecnología Econamina MEA Amina Econamina Econamina Amina MEA AMP MEA MEA MEA Econamina
Potencia neta de salida CSC (MW) 435 789 804 448 473 485 445 465 255 99.6 39.4
Eficiencia neta de la planta (%) 42.9 46.1 47 42.6 42.8 42.4 44.7 46.7 50.7 45.6 41.9 43.4
Eficiencia sistema de captura (%) 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90
Tasa de emisión (tCO2/MWh) 0.043 0.04 0.039 0.043 0.042 0.042 0.033 0.051 0.04 0.045 0.049 0.042
Costo de captura (US$/tCO2) 80 88 65 48 58 104 78.4 69.3
Costo abatimiento CO2 (US$/tCO2) 96 103 74 58 69 121 93.4 83.4 75.96 88.5 53 55

Fuente: Elaboración propia en base a estudios citados. CSC = captura y secuestro de carbono, MW = megawatt, tCO2 = tonelada de CO2, MWh = megawatt hora, MEA = monoetanolamina, AMP = 2-amino-2-metilpropanol

METODOLOGÍA DE CÁLCULO PARA GENERADORAS TERMOELÉCTRICAS SELECCIONADAS CON IMPUESTO DE 10 US$/TCO<sub>2</sub>
Identificador Consumo (Ton) Millones de BTU Potencia (MW) Costo Sin CSC (US$) Nuevo consumo (Ton) Millones de BTU Costo tecnología CSC (dólares) Costo Con CSC (dólares) Cambio Combustible Emisiones tCO2
2 254277.1 7063253 142.9 42492528 279705 7769578 13586912 53503895 No Carbón 689373
4 291082.6 8085628 139.1 48643139 320191 8894191 15302869 60997664 No Carbón 789157
7 517801.2 14383367 244.9 86530334 569581 15821703 38282563 119568146 No Carbón 1403817
9 391233.5 10867596 127.4 65379457 430357 11954355 19512400 80929097 No Carbón 1060677
13 90.8 4676 21.4 76168 100 5144 4593 84804 No Petróleo Diesel 361
16 714414.3 19844841 249.0 119386561 785856 21829325 53353834 165504173 No Carbón 1936856
18 75.3 3877 92.0 63157 83 4265 9180 75690 No Petróleo Diesel 299
29 956847.5 26579098 342.0 159899854 1052532 29237008 175562562 325770614 No Carbón 2594120
36 234099.5 6502763 148.5 39120619 257509 7153039 12804104 49553556 No Carbón 634670
44 3214.4 165516 23.7 2696089 3536 182068 172796 3011993 No Petróleo Diesel 12778
55 132493.8 3680383 81.2 22141186 145743 4048422 5036577 25835749 No Carbón 359205
60 29.3 1506 2.8 24534 32 1657 439 26275 No Petróleo Diesel 116
63 477.6 24593 4.8 400595 525 27052 9756 431614 No Petróleo Diesel 1899
73 22.1 1137 115.2 18513 24 1250 3082 22578 No Petróleo Diesel 88
75 705209.2 19589146 249.0 117848300 775730 21548060 52666385 163371700 No Carbón 1911901
79 19.3 992 16.6 16155 21 1091 837 17849 No Petróleo Diesel 77
82 2.0 103 10.6 1676 2 113 66 1831 No Petróleo Diesel 8
86 1527.6 78660 27.9 1281300 1680 86526 90762 1440073 No Petróleo Diesel 6073
89 652.8 33615 9.0 547557 718 36977 19602 596223 No Petróleo Diesel 2595
91 38.0 1956 36.2 31868 42 2152 2642 36201 No Petróleo Diesel 151
94 201.5 10377 28.4 169025 222 11414 12100 190097 No Petróleo Diesel 801
97 6748.4 347495 58.9 5660344 7423 382244 628701 6589496 No Petróleo Diesel 26827
100 2210.9 113848 138.3 1854468 2432 125233 344647 2297550 No Petróleo Diesel 8789
105 1401.0 64194 6.5 716144 1541 68022 29636 741225 No Petróleo Combustible 4956
108 150668.7 4185242 63.0 25178417 165736 4603766 4913223 28565533 No Carbón 408480

Fuente: Elaboración Propia. Ton = tonelada, BTU = unidad térmica británica, MW = megawatt, CSC = captura y secuestro de carbono, tCO2 = tonelada de CO2

RESUMEN DE OBJETIVOS Y LÍNEAS DE ACCIÓN DEL PLAN DE ACCIÓN NACIONAL DE CAMBIO CLIMÁTICO (2017-2022)
Eje temático Objetivo específico Líneas de acción (LA)
Adaptación 3.1.1 Evaluar periódicamente la vulnerabilidad de sistemas humanos y naturales frente a los impactos del cambio climático, estableciendo los riesgos y oportunidades que presenta este fenómeno LA1: Generación, análisis y actualización de información climática
LA2: Generación, análisis y actualización de información sobre vulnerabilidad y riesgos frente cambio climático
3.1.2 Adaptarse al cambio climático, mediante la implementación de medidas dirigidas a reducir la vulnerabilidad y aumentar la capacidad adaptativa de los sistemas humanos y naturales del país LA3: Elaboración, implementación y actualización de planes sectoriales de adaptación
3.1.3 Monitorear y reportar periódicamente el avance de la adaptación en el país, para establecer mejoras en la planificación mediante políticas de adaptación LA4: Desarrollo de un sistema de monitoreo y reporte para la adaptación en Chile
Mitigación
3.2.1 Mantener el Sistema Nacional de Inventarios de GEI y actualizar el Inventario de Gases de Efecto Invernadero LA5: Actualización del Inventario de Gases de Efecto Invernadero de Chile
LA6: Sistema de garantía y control de calidad
LA7: Archivo y difusión
3.2.2. Desarrollar e implementar acciones y políticas de mitigación LA8: Acciones de mitigación del sector energía
LA9: Acciones de mitigación del sector transporte
LA10: Acciones de mitigación del sector silvoagropecuario
LA11: Acciones de mitigación para la edificación, urbanización e infraestructura pública bajas en carbono
LA12: Acciones de mitigación del sector residuos
LA13: Acciones de mitigación transversales o multisectoriales
3.2.3. Contabilizar y proponer medidas de mitigación de contaminantes climáticos de vida corta LA14: Contabilidad y control de contaminantes climáticos de vida corta
3.2.4 Implementar sistemas de contabilidad y monitoreo, reporte y verificación LA15: Diseñar e implementar sistemas de monitoreo, reporte y verificación para acciones de mitigación
3.2.5. Implementar acciones para cumplir con los compromisos internacionales de mitigación LA16: Desarrollar herramientas técnicas de análisis de los compromisos de mitigación pre y pos-2020

Fuente: MMA (2017)

RESUMEN DE OBJETIVOS Y LÍNEAS DE ACCIÓN DEL PLAN DE ACCIÓN NACIONAL DE CAMBIO CLIMÁTICO (2017-2022) (CONTINUACIÓN)
Eje temático Objetivo específico Líneas de acción (LA)
Medios de implementación 3.3.1 Fortalecer la institucionalidad para abordar el cambio climático a nivel nacional LA17: Política y marco legal sobre cambio climático
3.3.2 Apoyar la transferencia de tecnología para la implementación de medidas de mitigación y adaptación al cambio climático LA18: Estrategia para el desarrollo y la transferencia tecnológica
LA19: Incorporación de nuevas tecnologías LA24: Estrategia de educación
3.3.3 Crear las capacidades nacionales para la gestión del cambio climático y entregar asistencia técnica LA20: Fomento de la investigación en temas de cambio climático
LA21: Estrategia de educación y sensibilización para abordar el cambio climático
LA22: Cooperación Internacional
3.3.4 Generar una estrategia nacional financiera frente al cambio climático LA23: Estrategia nacional financiera frente al cambio climático
3.3.5 Asesorar la negociación internacional en temáticas relacionadas al cambio climático LA24: Participación de Chile en la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, IPCC, Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico y otros relacionados
Gestión del cambio climático a nivel regional y comunal 3.4.1 Fortalecer la institucionalidad de cambio climático a nivel regional y comunal LA25: Arreglos institucionales
LA26: Incorporación del cambio climático en los instrumentos de planificación
3.4.2 Desarrollar las capacidades en los gobiernos regionales y municipales LA27: Desarrollo de información a nivel regional y comunal para apoyar la toma de decisiones
LA28: Desarrollo de programas de capacitación y difusión
LA29: Fortalecer el sistema de certificación ambiental municipal (SCAM) y el programa de barrios sustentables
3.4.3 Implementar acciones y propiciar sinergias entre la adaptación y la mitigación para un territorio específico LA30: Sinergias para la acción climática en un territorio específico

Fuente: MMA (2017)

El costo social del CO2 mide la magnitud de la externalidad que debe ser incorporada en los costos de producción de las empresas o bien en las decisiones sobre política e inversión pública. En teoría este costo señala cuánto estaría dispuesto a pagar la sociedad hoy para evitar un daño futuro causado por una tonelada de CO2 adicional.