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 14-10-2019
Alto ingreso de ERNC pone a prueba al sistema eléctrico a raíz de bruscas caídas de generación

Si bien la operación no ha sufrido sobresaltos, expertos advierten que es necesario tomar medidas como fortalecer sistemas de transmisión de cara a la penetración que tendrán estas tecnologías en 2030.

La irrupción de las energías renovables de fuente variable en Chile llegó para quedarse. Con una participación en la generación que se estima promediará 20% durante este año, ya está mostrando los primeros desafíos en materia de flexibilidad que requiere el sistema. Algo que, además, irá en aumento de cara a 2030, cuando se esperan que estas tecnologías -principalmente solar y eólica- llegue al 30% de la matriz.

Esto ha causado ciertos niveles de presión en el sistema eléctrico, lo que se ha dado a través de abruptas caídas en generación eólica, las que según expertos en la industria debiera ser abordado fortaleciendo las redes de transmisión y fijando incentivos económicos para el respaldo y la flexibilidad.

Según información de la consultora Systep, a partir de los datos del Coordinador Eléctrico, durante los últimos meses el comportamiento de la generación eólica total ha registrado variaciones de hasta 570 MW -equivalente a más de una central como Nueva Renca en Santiago, que tiene 400 MW- en un período de dos horas. El experto de la consultora Oscar Morales señala que si bien desde el punto de vista técnico los requerimientos de reserva actuales (560 MW) han podido enfrentar estas alteraciones exitosamente, desde la mirada del mercado de energía la variabilidad ha significado cambios en los costos marginales en algunos puntos del sistema.

Un ejemplo que da cuenta de esta situación -según afirma-se produjo el 4 de agosto a partir de las 19 horas, cuando se registraron los mayores costos marginales de la semana -del orden de 70 US$/MWh- a pesar de ser el día de menor demanda. ¿La causa? Una reducción de la generación eólica pasando de 800 MW a 200 MW.

Morales explica que el crecimiento de la generación eólica y solar en los últimos dos años ha significado el incremento en los requerimientos del denominado control de frecuencia por parte del Coordinador, que en términos simples sirve para proveer una adecuada capacidad de respuesta en recursos de generación de energía. Aunque la interconexión de los sistemas del norte grande y del centro- sur a fines de 2017 provocó una reducción de esta necesidad del orden de 160 MW, en los años siguientes se han elevado los requerimientos de reserva en alrededor de 120 MW, explica, dando cuenta de mayores variaciones.

Morales asegura que ‘los estudios demuestran que el parque de generación actual puede aportar los requerimientos de reserva para el año 2025, considerando la puesta en servicio de las centrales solares y eólicas que respaldaron las ofertas adjudicadas en las últimas licitaciones de energía regulada (4.837 MW en los últimos cuatro concursos)’.

Eso sí, a partir de ese año, dependiendo del número de centrales solares y eólicas que se incorporen al sistema, plantea que ‘el Coordinador deberá contar con centrales (o sistemas de almacenamiento) que sean capaces de prestar control primario y secundario de frecuencia’, que son básicamente elementos que permiten cumplir la norma de Seguridad y Calidad de Servicio del sistema.

Una visión similar plantea el director de Valgesta Energía, Ramón Galaz, quien asegura que el sistema dispone de los recursos hoy de flexibilidad para la participación de energías renovables variables, pero ‘esta situación puede variar de manera importante a futuro’. Considerando que hacia 2030 se espera una mayor participación de esta generación junto con la salida de centrales a carbón, y no hay proyectos de tipo hidroeléctrica de embalse que vayan a ingresar, plantea que ven un escenario donde las rampas de subida y bajada en unas horas podrían superar los 4.000 MW, lo que sin duda genera una necesidad de flexibilidad del sistema muy distinta a la actual. ‘Por lo mismo, contar con una regulación que entregue las señales correctas al mercado me parece fundamental’, dice.

Sobre las variaciones, indica que los recursos disponibles en el sistema han sido adecuados para el nivel de participación de ERNC actual, pero esto no se puede asegurar para el futuro. Por otra parte, dice,’hay variaciones que se producen en un rango de tiempo más amplio, pudiendo abarcar una o más horas. Para enfrentar esto, el sistema cuenta con un nivel de reserva, pero además hay unidades con partida rápida disponibles para el despacho que pueden ser llamadas en la medida que se necesite’. Mientras, el director ejecutivo de Acera, Carlos Finat, plantea que ‘en la medida de que no haya varias centrales de ciclo combinado operando con gas inflexible, como lo hemos visto ya en algunas ocasiones, una variación de 600 MW u 800 MW en el sistema no debería ser problema.

‘De hecho, en septiembre pasado, el sistema operó durante tres horas consecutivas con una participación de ERNC mayor al 50%, sin ninguna dificultad’, puntualiza.

Consultado por las fuertes variaciones, desde el Coodinador Eléctrico indican que la determinación y provisión de las reservas necesarias en el sistema asegura que ante este tipo de eventos se desplieguen estos recursos, tanto en forma automática como manual, para atender estos excedentes o déficit de generación.

‘El Coordinador está llevando adelante iniciativas que contribuyan a mejorar el desempeño de las herramientas de pronóstico, lo que ayudará a disminuir los requerimientos de reserva y las variaciones de demanda intra-horaria’, recalcan. Y agregan que el funcionamiento del sistema ha sido normal.

Transmisión

Considerando el panorama que se configurará en los próximos años, Morales cree relevante ‘contar con un marco regulatorio que remunere adecuadamente la prestación de los servicios complementarios, particularmente el control de frecuencia, de manera de contar con los recursos de generación y demanda en el momento en que se presenten altos niveles de penetración renovables’.

Para Galaz, la condición para que estas variaciones no generen problemas es ‘contar con la infraestructura y servicios que permitan responder de manera eficiente. Eso es algo sobre lo que se debe trabajar’. Por esto, enfatiza que ‘la alerta es que en 2030 la situación del sistema va a ser muy distinta a la actual y por lo tanto hay que empezar a prepararse desde ya. Si no lo hacemos las soluciones podrían llegar tarde’. En ese sentido, agrega, ‘el sistema de transmisión es una variable crítica para la correcta operación del sistema eléctrico en el futuro. Ya observamos que el sistema está operando a su máxima capacidad. Esto también es una señal de alerta’.

Coinciden en este último punto en el Coordinador Eléctrico, ya que ‘sin nuevas líneas no será posible integrar los nuevos recursos renovables variables del norte hacia el centro del país, viabilizando de esta forma la descarbonización anunciada’. En esa línea, recalcan que este año sugirieron 52 obras de expansión con una inversión estimada de US$ 251 millones.

Fuente: Diario Financiero

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