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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Actualidad

Acera destaca el rol que está tomando la energía eólica en el sistema eléctrico

Darío Morales, director de Estudios del gremio, destaca los avances tecnológicos que presenta el sector para aumentar sus operaciones en el país.

El crecimiento de la generación eólica en el sistema eléctrico es destacado por Darío Morales, director de Estudios de la Asociación Chilena de Energías Renovables y Almacenamiento (Acera A.G.), quien resalta el aporte en GWh inyectados por esta tecnología durante los últimos meses de este año, junto al incremento de la capacidad instalada.

En entrevista con ELECTRICIDAD el especialista señala que este sector también muestra avances en las modelaciones del recurso que permiten a su vez mejorar la calidad de los pronósticos de producción.

Operación

¿Cuál es el análisis de Acera respecto a la energía eólica actualmente y sus perspectivas a futuro dentro del sistema eléctrico?

La energía eólica está jugando un rol cada vez más relevante en términos de su participación en la matriz eléctrica. Durante octubre de 2019, las centrales eólicas produjeron 525 GWh de energía eléctrica, lo que representó un 8,4% de la matriz de ese mismo mes. Este valor es un 22% superior a lo producido durante octubre de 2018 (un año antes). De manera global, la producción eólica acumulada durante 2019 representa casi un 6% de nuestra matriz eléctrica. En términos de potencia, a la fecha existen 2.100 MW de centrales eólicas en operación que corresponden a un 8,3% de la capacidad instalada total del país. Además existen 660 MW en construcción.

¿Cuáles son los principales desafíos operacionales con que se encuentran las centrales eólicas actualmente?

La tecnología eólica ha venido mejorando sistemáticamente producto de las importantes inversiones hechas en investigación y desarrollo. Los fabricantes han incorporado cada vez mejores sistemas de control de todas las variables relevantes, así como también mejoras en los diseños aerodinámicos y materiales que aumentan considerablemente el desempeño, por nombrar sólo algunas. Además, la industria ha ido avanzando en mejores modelaciones del recurso que permiten a su vez mejorar la calidad de los pronósticos de producción.

¿Cómo se insertan los parques eólicos dentro de los desafíos de flexibilidad que se estudian para implementar en el SEN?

La flexibilidad es una característica del sistema eléctrico en su conjunto, y como tal, no depende exclusivamente de lo que haga una tecnología, sino que -por el contrario- depende de cómo se complementan las características operacionales de todos los participantes del sistema, incluyendo a las diversas tecnologías de generación, pero también la transmisión, la distribucion y por supuesto los consumidores. Bajo este concepto, la generación eólica es capaz de ofrecer prestaciones en diversas escalas de tiempo, como por ejemplo, capacidad de proveer ciertos niveles de inercia y control de tensión ante fallas, cierta regulación de frecuencia, por nombrar sólo algunas.

¿Qué futuro ven para el desarrollo de más proyectos eólicos?

Tanto por sus características económicas como tecnológicas, sin duda la energía eólica seguirá teniendo un rol importante en la matriz eléctrica nacional.

¿Cuáles son las nuevas tecnologías que se destacan en materia eólica que se usan en el mundo y que podrían implementarse en Chile?

A nivel internacional, se busca hacer un mejor uso de los terrenos y el mejor aprovechamiento posible del recurso energético con el propósito de disminuir los impactos ambientales y reducir el costo final de la energía producida. Esta tendencia empuja desarrollos que buscan aumentar el área de barrido de las turbinas, aumentar la altura del buje para captar mejores vientos, lo que a su vez implica un trabajo importante en mejorar y adaptar los materiales y fundaciones de las torres, así como también trabjar en todo aquello que implica la instalación a mayor altura de un generador eléctrico más grande y con sistemas de control más avanzados.

Además, hay algunas empresas que están trabajando en el desarrollo de turbinas eólicas flotantes, que permitirían instalar centrales eólicas en ubicaciones lejanas a la costa donde hay vientos de mejor calidad, reduciendo también los impactos visuales.

Fuente: Revista Electricidad

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