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

Almacenamiento de Energía: Un factor clave en la transición energética de Chile

Columna de Paola Hartung, Vicepresidenta de ACERA.

La transición energética chilena, caracterizada por la alta penetración de energías renovables en los últimos 10 años, ha significado múltiples beneficios para la sociedad, principalmente en cuanto a reducción de costos de producir electricidad, diversificación de la matriz energética, mayor independencia de insumos fósiles y una creciente reducción de emisiones de CO2.

Pero esto implica crecientes desafíos para los operadores del sistema eléctrico. Es necesario gestionar la variabilidad instantánea del recurso eólico, así como las rampas de subida y bajada de la generación solar. Es por esto que los Sistemas de Almacenamiento se convierten en una herramienta muy útil y eficiente ¿Por qué? Por su rápida respuesta y adaptación, comparativamente con las actuales opciones, a cambios repentinos o programados de la combinación de oferta y demanda del sistema eléctrico. Esta característica de adaptación es la que denominamos “atributo de flexibilidad”.

Pero eso no es todo. Todo el valor que posee la generación renovable debe aprovecharse no sólo en las horas del día, o en el momento que dispongamos de viento. Debemos encontrar la forma de trasladar en el transcurso del día parte de esa energía, especialmente si por restricciones del sistema -y en especial restricciones de transmisión- es necesario recortarla o “verterla”.

Por esto es cada vez más común encontrar nuevos proyectos que integran desde su origen Sistemas de Almacenamiento complementando a las Centrales Renovables. Todo lo anterior viabilizado por la fuerte baja en los costos de inversión de esta tecnología.

Actualmente, en forma simultánea, se está implementando la operación de los Sistemas de Almacenamiento como parte de los Sistemas de Transmisión, justamente para liberar restricciones en forma segura, atrasar inversiones o simplemente reemplazar la construcción de nuevas líneas. En Francia, Alemania y Colombia, ya se están incorporando como solución de transmisión, mientras que en Chile la Comisión Nacional de Energía está evaluando los primeros casos, en el contexto de los Planes de Expansión de la Transmisión Anual, a la espera de las nuevas bajas en los costos de inversión, dadas su reconocidas ventajas técnicas, constructivas y ambientales.

Pero en Chile, ¿en qué estamos?

Chile fue pionero en el mundo en esta aplicación, contando desde el año 2008 con Sistemas de Almacenamiento dispuestos para aportar a la regulación primaria de frecuencia. Gracias a su creciente versatilidad, todavía en Chile es considerada una tecnología nueva y disruptiva. La Ley de Transmisión, promulgada el año 2016, incorporó visionariamente a los Sistemas de Almacenamiento de Energía como infraestructura que aporta a la seguridad, suficiencia y eficiencia del sistema eléctrico, por lo que puede participar en los mercados de energía, potencia, servicios complementarios y transmisión.

A la fecha existe un elevado nivel de avance en las materias regulatorias -nuevos reglamentos- que permiten que los Sistemas de Almacenamientos operen en el sistema eléctrico chileno. Hoy está en vigencia el reglamento que identifica sus modos de operación en los diferentes mercados y, por otro lado, los temas asociados a la remuneración, específicamente los pagos por participar en el mercado de Capacidad o Suficiencia, ya están siendo abordados mediante una actualización del régimen vigente. Estas definiciones regulatorias permitirán situar a Chile como líder mundial de Sistemas de Almacenamiento de Energía.

La primera aplicación de Sistemas de Almacenamientos bajo la nueva Ley será el proyecto de AES Gener “Virtual Reservoir”, el cual integra baterías de litio de 10 MW y cinco horas de duración, operando en forma integrada a la central hidroeléctrica de pasada Alfalfal, en la zona central de Chile. El proyecto, actualmente en construcción, entrará en operación durante marzo de 2020.

Ahora bien, el principal desafío que tenemos es lograr capturar -en una señal de precios adecuada y consecuente- todo el valor que poseen los Sistemas de Almacenamiento en un contexto de desarrollo sustentable y sostenible, tanto en los mercados de energía, de potencia y así como en el de transmisión. No es sólo el valor de una unidad de energía o de potencia. Es el valor de gestionar la energía renovable que dispone Chile las 24 horas del día, el valor de desplazar unidades de punta que hoy operan a diésel en las horas de mayor demanda, el valor de crecer con un sistema de transmisión más eficiente en costos, tiempos constructivos e impactos ambientales y comunitarios, el valor de disponer de una herramienta para gestionar la flexibilidad exenta de emisiones. Valorar estos atributos es, sin duda alguna, una tarea que debemos alcanzar con éxito.

Afortunadamente se está haciendo con una mirada a futuro y confío que dentro de poco el país contará con todas las normativas secundarias necesarias que permitan que el país aproveche en plenitud todas las ventajas y beneficios que ofrecen los Sistemas de Almacenamiento.

Fuente: Reporte Sostenible

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