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

Publicado el 09-09-2021
Almacenamiento, un nuevo desafío para nuestro sistema energético

La crisis hídrica, la fuerte penetración de las energías renovables y la descarbonización de la matriz eléctrica obligan a Chile a buscar alternativas de almacenamiento que permitan un uso eficiente y flexible de los recursos disponibles. ACCIONA ya está aplicando soluciones disruptivas en esta materia, como las baterías recicladas de vehículos eléctricos que almacenan energía solar en Tudela, España.

La industria del almacenamiento de energía a gran escala vive una revolución. De acuerdo a un informe de la consultora Wood Mackenzie, la capacidad global de almacenamiento de energía tendrá una tasa de crecimiento anual compuesta del 31%, alcanzando los 741 GWh de capacidad acumulada para el año 2030. A medida que bajan los precios y se debilitan las barreras para la implementación del almacenamiento, este mercado comienza a acelerarse de forma exponencial. Y las opciones tecnológicas están aumentando. Si bien históricamente los embalses de las centrales hidroeléctricas han sido los mayores almacenadores de energía, ‘a nivel mundial hoy existen variados métodos de almacenamiento, como bombeo de agua, aire comprimido, volantes de inercia, baterías, bobinas superconductoras, supercapacitores, entre otros.

Aunque solo algunos de ellos han logrado un grado de madurez y competitividad suficiente para su desarrollo comercial’, dice Andrés Romero, director de Desarrollo de la Escuela Iberoamericana de Regulación Eléctrica UC-ARIAE. En Chile, el almacenamiento con baterías o BESS (Battery Energy Storage Systems) es uno de los sistemas que más podría crecer en el corto plazo, principalmente por un tema de costos. De acuerdo a un reciente estudio de la U.S. Energy Information Administration (EIA), los valores de instalación y operación de los sistemas de almacenamiento de gran escala con baterías alcanzaron los 589 USD/kWh en 2019. ‘En consecuencia, se redujeron en 72% entre 2015 y 2019 (27% anual)’, apunta Romero.

Actualmente existen en nuestro país tres bancos de baterías de ion-litio en funcionamiento, con una capacidad instalada de 52 MW, y otros dos proyectos se encuentran en desarrollo. Junto con las baterías, una segunda tecnología con potencial en Chile es la Concentración Solar de Potencia (CSP). Un ejemplo es Cerro Dominador, en la Región de Antofagasta, la primera planta termosolar de Latinoamérica y que tiene la capacidad de proporcionar electricidad las 24 horas del día, adaptándose a las variaciones de la demanda según horarios y consumo de la población. ‘Otra forma de almacenamiento, en este caso químico, que probablemente se va a venir con bastante fuerza, es el hidrógeno verde, que es complementario a las energías renovables’, agrega José Ignacio Escobar, director general de ACCIONA Energía para Sudamérica. ‘En la medida que los costos de esta tecnología vayan bajando, seguramente veremos en los próximos años un crecimiento de esta alternativa’, señala.

EXPANSIÓN NECESARIA

Si bien aún no se ha definido una meta de almacenamiento para Chile, de acuerdo a Andrés Romero, la fuerte penetración de las energías renovables variables y el retiro de energía de base que implica la descarbonización de la matriz eléctrica obligan al desarrollo de otras alternativas tecnológicas para proveer al sistema la flexibilidad que requiere una operación segura. A ello se suma la cada vez menor incidencia de la generación hidroeléctrica en nuestra matriz. ‘Esta representará en los próximos años solo entre el 15% y 20% de la generación anual’, dice José Ignacio Escobar. Y detalla: ‘Debido a la megasequía, Chile necesita instalar de manera urgente 1.000 MW de almacenamiento de aquí a 2022.

Es posible lograrlo, pues las baterías pueden ser implementadas en un período entre 6 y 9 meses’. Esta expansión traería muchos beneficios, sobre todo teniendo en cuenta que Chile está mutando hacia una matriz basada en energías renovables. El sector ya cuenta con 10.147 MW de potencia instalada. Además, hay 4.600 MW en proyectos que están declarados en construcción. Carlos Finat, director ejecutivo de la Asociación Chilena de Energías Renovables y Almacenamiento (Acera), explica que son varias las razones por las cuales el almacenamiento es clave para esta transición energética. ‘Tal vez la más evidente es que permite aprovechar los excedentes de energía que ocurren a ciertas horas; posibilita almacenar cuando hay máxima generación solar para luego inyectar la energía almacenada en los momentos de menor disponibilidad de generación solar o de otras tecnologías’.

Por otra parte —dice—, las tecnologías de almacenamiento, especialmente aquellas que se basan en baterías, proporcionan una flexibilidad operacional muy superior y a menor costo que las tecnologías convencionales, pudiendo, por ejemplo, aumentar su generación de manera casi instantánea. ‘Ello es muy beneficioso para mantener la estabilidad del sistema frente a perturbaciones provenientes de fallas intempestivas de generación o de grandes volúmenes de demanda’. En definitiva, dice José Ignacio Escobar, la implementación de sistemas de almacenamiento permitiría subsanar una paradoja que vive nuestro país: ‘En un contexto de precios desorbitados de la energía a nivel global y en un marco de estrechez energética, estamos hoy desaprovechando los excedentes de energía que a ciertas horas del día producimos en las plantas de energías renovables, tanto por no poder almacenarla como por la saturación de las líneas de transmisión en horas peak’.

ACTUALIZACIÓN DE LA NORMATIVA

Finat señala que para que el sector siga expandiéndose es necesario definir de qué manera los sistemas de almacenamiento serán remunerados por su aporte a la suficiencia y de qué forma se pueden asegurar flujos de pago hacia esos proyectos, que permitan que los inversionistas recuperen sus inversiones en el largo plazo. ‘También pensamos que es necesario adecuar la regulación de los servicios complementarios para que los sistemas de almacenamiento sean atraídos hacia ese mercado y puedan participar efectivamente’, dice. Para enfrentar estos y otros aspectos, el Ministerio de Energía realizó una mesa de trabajo con académicos y especialistas —que terminó en julio— para proponer modificaciones al Reglamento de Potencia, que permitirán reconocer y remunerar a las tecnologías que mejor entreguen flexibilidad y confiabilidad al sistema eléctrico, particularmente las centrales que cuentan con soluciones de almacenamiento. De hecho, explica Carlos Barría, jefe de la División de Políticas y Estudios Energéticos y Ambientales de la cartera, en los próximos días pondrán en consulta pública la propuesta para luego trabajar para su revisión en Contraloría. Además —indica Barría—, en el desarrollo del proceso de planificación energética de largo plazo del ministerio, publicado el 30 agosto, se ha dado especial relevancia a las necesidades de almacenamiento del sistema eléctrico.

‘Esta definición es clave, porque, en primer lugar, es la base y evidencia técnica con la cual podemos proponer incentivos específicos a esta tecnología en nuestra regulación y, en segundo lugar, es el sustento técnico para que la Comisión Nacional de Energía incorpore el almacenamiento como solución en sistemas de transmisión’. A su vez, están trabajando aceleradamente para que Chile tenga propuestas específicas para incentivar los sistemas de almacenamiento, para que aporten a la confiabilidad del sistema eléctrico, permitan una operación segura y eficiente, y sean una alternativa efectiva como solución de transmisión. José Ignacio Escobar plantea que se pueden dar señales de precios para impulsar la inversión. ‘Pero también subsidios que, por ejemplo, incentiven la instalación de los primeros 1.000 MW de baterías. O, por qué no, contemplar un componente ‘verde’ en el Reglamento de Potencia, que incentive las tecnologías de almacenamiento. O tal vez que parte de la recaudación del llamado ‘impuesto verde’ se oriente hacia estos sistemas’.

Fuente: El Mercurio

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