La Agencia Internacional de la Energía define la energía solar como aquella que se puede extraer de la luz solar que llega a la tierra y ser transformada en otras formas de energía útil, como energía térmica o eléctrica.

La luz solar puede ser convertida de manera directa en energía eléctrica, a través de celdas fotovoltaicas o bien en energía calórica a través de equipamiento de concentración solar.

En los sistemas de aprovechamiento térmico, el calor recogido en los colectores solares o concentradores puede destinarse a satisfacer numerosas necesidades como, por ejemplo, obtención de agua caliente para consumo doméstico o industrial, o bien para fines de calefacción, aplicaciones agrícolas, y la producción de electricidad a través de un proceso termoeléctrico.

Por su parte, los Paneles Fotovoltaicos, que constan de un conjunto de celdas solares, se utilizan para la producción de electricidad y constituyen una adecuada solución para el abastecimiento eléctrico tanto en áreas rurales como desérticas, que cuentan con un recurso solar abundante. La electricidad obtenida mediante los sistemas fotovoltaicos puede utilizarse en forma directa, o bien ser almacenada en baterías para utilizarla durante la noche.

Fuente: Internacional Energy Agency

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La energía eólica es aquella energía cinética que se encuentra disponible en una masa de aire en movimiento (viento). Según la Administración de Información de la Energía de los EE.UU. esta energía ha sido utilizada por el ser humano desde, al menos, el año 5.000 A.C.

Los aerogeneradores son dispositivos diseñados para transformar la energía cinética del viento en energía eléctrica. Producto de intensas actividades de investigación y desarrollo, su diseño aerodinámico ha tenido importantes variaciones desde sus orígenes a la fecha. En la actualidad, el diseño más común consiste en una turbina de tres palas) montadas sobre una torre. La turbina está acoplada mecánicamente a un generador eléctrico. La cantidad de energía que un aerogenerador puede transformar en electricidad dependerá, además de la velocidad del viento, de la altura de la torre y del largo de sus palas.

Fuente: EIA – U.S. Energy Information Administration

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La bioenergía se define como la energía contenida en la biomasa. La biomasa corresponde a cualquier materia orgánica que esté disponible de manera renovable, tales como residuos de animales, plantas, cultivos o deshechos orgánicos.

Dependiendo de la biomasa que se utilice, la bioenergía puede ser utilizada como energía térmica, a partir de la quema directa, o bien a partir de un proceso de transformación en un combustible gaseoso (biogás) o en un combustible líquido (biocombustible).

Fuente: Agencia Internacional de la Energía

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La Asociación Europea de la Energía Oceánica plantea que hay, al menos, cuatro formas de extraer el contenido energético disponible en los mares: tecnología undimotriz, mareomotriz, de gradiente térmico y de gradiente de salinidad.

La tecnología undimotriz extrae energía del movimiento de las olas, de igual forma, la tecnología mareomotriz aprovecha las mareas o corrientes marinas. Por su parte, la tecnología de gradiente térmico aprovecha las diferencias de temperatura entre la superficie y las aguas profundas, y, por último, está la tecnología gradiente de salinidad.

Chile es un país que tiene más de 4.500km de costa y una tradición naval importante, por lo que se estima que la energía de los mares puede jugar un rol, tanto a nivel de provisión de energía a la red como en aplicaciones descentralizadas. Con el propósito de aprovechar estas ventajas, nuestro país ha estado preparando sus capacidades tecnológicas poniendo en marcha una serie de iniciativas público-privadas, que buscan entender mejor el tipo de recurso de recurso y su disponibilidad en el territorio, evaluar los impactos ambientales y sociales, así como también preparar el capital humano necesario para facilitar la implantación de esta tecnología cuando esta esté en condiciones de competir en el mercado.

Fuente: Ocean Energy Europe

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La energía eléctrica producida a partir de la energía potencial contenida en un volumen de agua ubicado a una cierta altura se denomina energía hidroeléctrica. En Chile, se utilizan generalmente dos tipos de centrales, de embalse y de pasada.

Las centrales de embalse interrumpen el curso normal de un río con el propósito de controlar la acumulación o liberación del agua almacenada, lo que permite gestionar la cantidad de energía producida. Las centrales de pasada desvían momentáneamente una parte del caudal de un curso de agua, con el propósito de dejarla caer sobre una turbina que produce la electricidad. Una vez terminado el proceso, el agua es devuelta al cauce natural.

La energía hidroeléctrica es renovable y su disponibilidad depende principalmente de los ciclos hidrológicos. Es del caso señalar que la Ley General de Servicios Eléctricos, en su artículo 225, define que serán consideradas como Medios de Generación Renovables No Convencionales, aquellas centrales hidroeléctricas cuya potencia conectada sea inferior o igual a los 20 MW.

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La energía geotérmica de alta entalpía es aquella en forma de calor que está disponible bajo la superficie terrestre, a profundidades relativamente bajas, producto de la presencia de magma a alta temperatura.

Una forma de extraer esta energía es aprovechar yacimientos de agua o vapor subterráneo que estén cercanos a la fuente de calor.

El calor extraído en la superficie se utiliza para producir vapor a presión que alimenta a una turbina encargada de la producción de electricidad. Finalmente, en las centrales de ciclo cerrado, el agua es reinsertada al yacimiento con el propósito que absorba nuevamente la energía térmica disponible.

Por su parte, la energía geotérmica de baja entalpía aprovecha las propiedades de aislación térmica de la parte más superficial de la corteza terrestre. A unos pocos de metros bajo tierra, la temperatura se mantiene estable durante el año en algunas decenas de grados Celsius. Con el propósito de aprovechar este fenómeno, se instala un circuito de cañerías bajo tierra, y se hace circular lentamente un líquido caloportador que en la superficie está a temperatura ambiente. Independientemente de cuál sea la temperatura ambiente, el líquido, al circular por las cañerías, equilibra siempre su temperatura con de la tierra. Así, si la temperatura ambiente es menor a la del interior de la cañería, entonces el líquido absorbe temperatura, mientras que, si el ambiente tiene una temperatura superior, entonces baja su temperatura.

Existe una gran variedad de formas para aprovechar la geotermia de baja entalpía, tanto para calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria. Una forma que ha probado ser eficiente es el uso de bombas de calor.

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Los sistemas de almacenamiento de energía no producen energía por sí mismos, sino que permiten absorber energía desde una fuente en un momento determinado, y entregarla en otro momento para su consumo.

Según lo indica el Centro de Sistemas Sustentables, de la Universidad de Michigan, las tecnologías de almacenamiento están siendo desarrolladas, al menos, desde la primera mitad del siglo XIX. No hay una única forma de clasificar los sistemas de almacenamiento, sin embargo, lo más común es hacerlo a partir de la forma de energía que es almacenada. Así, es posible distinguir los sistemas de almacenamiento eléctricos, químicos, electroquímicos, mecánicos, hidráulicos y térmicos.

A la fecha, los sistemas de almacenamiento de energía se han masificado en aplicaciones donde no se requieren altos volúmenes de energía. Sin embargo, la investigación y desarrollo en esta área tomó fuerza, primero con la crisis del petróleo en EE. UU. de los años 70s y, más recientemente, a partir del impulso dado por la industria de la movilidad eléctrica.

Desde la perspectiva de las aplicaciones en la red eléctrica, que requieren grandes volúmenes de energía, los sistemas de almacenamiento más comunes son los de bombeo. Estos emulan la operación de una central hidroeléctrica, ya que utilizan energía eléctrica para bombear grandes volúmenes de agua hacia un depósito ubicado a una cierta altura, almacenando la energía en forma de energía potencial. Para extraer la energía, se deja caer el agua sobre una turbina, la cual está acoplada a un generador eléctrico.

Con los últimos desarrollos tecnológicos, el almacenamiento electroquímico en formas de baterías ha ido aumentando la cantidad de energía almacenable, al mismo tiempo que ha reducido considerablemente sus costos de inversión.

El primer sistema de almacenamiento conectado a la red eléctrica instalado en Chile está en la Subestación Eléctrica Andes, y fue puesto en servicio en 2009.

Fuente: Center for Sustainable Systems (University of Michigan)

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2023 será clave para la transición energética de Chile

Los expertos sostienen que este año nuestro país debe hacer frente a varios de los retos que implica tener una matriz más limpia —como una mejor gobernanza y coordinación entre organismos, un marco regulatorio más afinado y un sistema tarifario atractivo para el desarrollo de esta industria—, al tiempo que debe asegurarse el desarrollo de las ERNC de las próximas dos décadas.

Así como el resto del mundo, nuestro país necesita avanzar hacia una matriz energética más limpia. Y en ese proceso es fundamental hacer las cosas bien.

Los especialistas concuerdan en que se han dado pasos importantes en este sentido, como la promoción del hidrógeno verde, que fue impulsada mediante una estrategia nacional, y la Estrategia Nacional de Electromovilidad, que contempla el ingreso a tramitación del proyecto de ley de transición energética, que busca promover el almacenamiento de energía eléctrica y la electromovilidad.

‘Todos estos esfuerzos han contribuido a posicionar a Chile como uno de los países que lideran la transición energética en Latinoamérica’, asegura Karien Volker, subgerenta de Consumo y Producción Sustentable de Fundación Chile.

Por otro lado, hemos cumplido hitos importantes. Por ejemplo, el año pasado la energía solar y eólica superaron al carbón en la generación de electricidad en un período de 12 meses, según el Coordinador Eléctrico Nacional (CEN) y la Comisión Nacional de Energía. El 29% de la generación anual provino de fuentes de energía solar y eólica, y el 27% del carbón.

‘Chile ha tenido un excepcional desempeño tanto en el desarrollo de políticas públicas orientadas a habilitar la transición energética como en la implementación de proyectos renovables’, asegura Rayén Quiroga, jefa de la Unidad de Energía y Agua de la División de Recursos Naturales de la Cepal.

Y destaca que si bien la mayoría de estos proyectos están circunscritos al sector eléctrico, estas iniciativas ‘son una gran oportunidad para que, con el pronto avance de la electrificación de diversos usos energéticos, puedan impactar positivamente al resto de los sectores del sistema energético del país, particularmente en lo que respecta a transporte, procesos industriales y climatización comercial/residencial’.

Un tema de gobernanza

Si bien las cifras son promisorias, los especialistas coinciden en que todavía queda mucho camino por recorrer, ya que el país requiere de inversión, actualización de las normativas, acuerdos público-privados y también diálogos ciudadanos para solucionar algunos cuellos de botella como, por ejemplo, mejorar el sistema de transmisión, sistemas de almacenamiento y lograr la escalabilidad de las nuevas tecnologías.

‘Uno de los desafíos principales que estamos teniendo para lograr la transición energética es la intermitencia actual de las energías renovables no convencionales (ERNC) más utilizadas. Otro punto importante es contar con sistemas de transmisión que puedan transportar el suministro, ya que las ERNC se encuentran lejos de los centros de consumo, lo que conlleva varios años para poder implementarlo’, comenta Karien Volker.

Por otro lado, también está la escalabilidad de las nuevas tecnologías, como las de concentración solar e hidrógeno verde, que aún están en etapas tempranas para ser más masivas.

‘Dado lo anterior, es de suma importancia seguir avanzando de forma articulada entre todos los actores para poder solucionar los cuellos de botella y lograr aumentar la penetración de la ERNC a la matriz’, dice Volker.

Discusiones necesarias

Ana Lía Rojas, directora ejecutiva de la Asociación Chilena de Energías Renovables y Almacenamiento (Acera), dice que, en términos más bien técnicos, hoy tenemos tres grandes temas que resolver. En primer lugar, la asignación de precios a la generación renovable no convencional que se inyecta al sistema eléctrico.

‘Debemos poder establecer un precio en que se refleje su verdadero valor en el sistema, que actualmente, y por el diseño basado en costos de operación variables auditados, hoy es cero, lo que causa precios spot constantemente cero’, dice. Y se pregunta: ‘¿Podemos pensar que en un contexto de transición energética, donde queremos incentivar la inversión en energía renovable, esta valga cero? Esa es parte de la discusión que se debe iniciar, al igual que se ha hecho en otros países con alta penetración renovable’, dice.

El segundo desafío que debemos atender es cómo gestionar los recortes o ‘vertimientos de generación’ de las centrales ERNC que se darán en el sistema. El año 2022 el recorte de generación solar fotovoltaica y eólica fue de 1,4 TWh, equivalentes al consumo anual de electricidad de 600 mil hogares o a toda la generación eléctrica producida por centrales diésel durante el 2022, y la cifra anual más alta registrada.

‘Esto es preocupante porque esa energía ‘vertida’ corresponde a energía limpia y barata que no es posible de ser utilizada debido a restricciones del sistema de transmisión o inflexibilidad del parque térmico’, indica Ana Lía Rojas.

Y en tercer lugar, otro tema urgente a resolver son las diferencias de precios internodales que se están dando, cuya magnitud no era previsible, ya que están afectando fuertemente la salud financiera de la industria de la generación.

Flexibilidad y planificación

Para Shahriyar Nasirov, director del Magíster en Energías Renovables e investigador del Centro de Transición Energética (Centra) de la Universidad Adolfo Ibáñez (UAI), al hablar de transición energética debemos pensar como país en cómo integrar a gran escala fuentes de energía renovable en el sistema eléctrico.

‘En este contexto, la flexibilidad es clave para garantizar que el sistema opere de manera segura y confiable, y con el mínimo costo posible. Además, es fundamental enviar una señal de precio atractiva para fomentar su crecimiento futuro en el país’, dice.

Nasirov agrega que para lograr una transición exitosa en Chile, se requieren medidas en múltiples dimensiones: políticas con visión de futuro (forward-looking approach to policy making), la expansión y la modernización de las redes, la simplificación y aceleración de los procesos de otorgamiento de permisos, reformas en el diseño del mercado mayorista basadas en el sistema marginalista, mecanismos de respuesta a la demanda, mejora en la estructura legal de almacenamiento y señales claras para su desarrollo, entre otras.

Es que hacer las cosas bien es clave para nuestro futuro sostenible. Rayén Quiroga, de la Cepal, añade que existen diversos ejemplos de cómo este proceso requiere ser implementado de manera coherente y con planificación de largo plazo, principalmente en países más industrializados.

‘La transición energética se debe basar en enfoque de ciclo de vida de inversiones y productos (en este caso, la energía renovable). Por ejemplo, en cuanto a las inversiones dirigidas, sabemos que tradicionalmente la gobernanza inadecuada del sistema eléctrico en los países de la región ha concentrado la inversión privada en el subsector de la generación, lo que ocurre también en Chile, encontrándose las redes de transmisión y distribución insuficientes y con infraestructura deteriorada, que reducen la calidad y aumentan la inseguridad energética ante shocks externos’, señala Quiroga.

Y agrega que esto muestra cómo puede estarse perdiendo mucha energía renovable por fallas en la infraestructura de transmisión y otros elementos.

‘Si toda la energía renovable generada fuera utilizada, el país mostraría avances mucho mayores en los factores de renovabilidad y uso en los sectores productivos y edificaciones, y no se habrían registrado las pérdidas netas de energía limpia que implican un costo de oportunidad, además de retornos bajos o insuficientes sobre estas inversiones’.

Estamos en el momento justo

Ana Lía Rojas, de Acera, asegura que el 2023 será un año clave para enfrentar estos retos y asegurar el desarrollo de las ERNC de los próximos 20 años. Y menciona que hay dos elementos fundamentales a trabajar en este período.

‘Por un lado, debemos iniciar el diálogo para establecer las bases de un modelo de formación de precios para alta penetración renovable, que puede asociarse a un modelo marginalista en base a precios auditados’, dice.

Agrega que también es imprescindible acordar un nuevo trato que facilite proyectos de ERNC que se deberán instalar en los próximos 20 años para el éxito de la transición energética, pero en forma armoniosa y equilibrada con el medio ambiente, el territorio y las comunidades locales.

‘Sin este acuerdo político-social, toda la discusión regulatoria o de señales para la inversión será insuficiente. Debemos desarrollar un acuerdo con el territorio para entender en qué zonas del país tendremos generación y líneas de transmisión necesarias para este desafío, y en qué zonas acordaremos no hacerlas’, dice.

A nivel normativo es importante avanzar en el reglamento y norma técnica en las modificaciones necesarias para la aplicación de la Ley de Almacenamiento, de forma de reducir las incertidumbres que existen a la hora de evaluar los proyectos de almacenamiento.

Por último, señala Rojas, es urgente implementar la operación del fondo diseñado para la estabilización de tarifas eléctricas, mediante el reglamento de la Ley PEC II y la Resolución exenta de la CNE para su implementación en las empresas distribuidoras y tratamientos tributarios asociados a este fondo, entre otras materias.

Fuente: El Mercurio

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