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 13-08-2019
Andrés Couve: "Sector de energías renovables tiene muchas posibilidades de convertirse en exportador para la región"

En entrevista con ELECTRICIDAD, el ministro de Ciencia, Tecnología, Conocimiento e Innovación destaca las tareas que impulsan en el marco de la COP25, que se realizará a fines de año en Chile, además de resaltar el potencial de la energía solar, entre otros puntos.

La necesidad de desarrollar el potencial que tiene Chile en energía renovable planteó a ELECTRICIDAD el ministro de Ciencia, Tecnología, Conocimiento e Innovación, Andrés Couve, quien detalla las tareas que realiza la cartera con miras a la COP25, que se realizará entre el 2 y 13 de diciembre en Chile.

La autoridad señala que el sector de energías renovables en el país tiene la posibilidad de transformarse en un exportador para la región, destacando el rol de la generación solar, a partir de las actividades de Investigación y Desarrollo, donde también aprecia avances hacia el futuro.

Couve además resalta el papel de la electromovilidad para conseguir las metas de descarbonización en las que el país se ha comprometido.

Acciones

¿Cuáles son las principales iniciativas que realiza el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación relacionadas con la industria energética?

Una de las principales tareas que llevamos, es liderar la coordinación de las mesas del comité científico para la COP25. Más de 500 científicos se han sumado a este trabajo y existe una mesa especialmente dedicada a energía y mitigación que sistematiza evidencia científica local para aportar al fortalecimiento de nuestra metas y compromisos país, y proponer acciones para disminuir la huella de carbono. Esta radiografía en temas como la producción de energías renovables y las acciones relacionadas para aprovechar este potencial energético, serán un gran insumo para la toma de decisiones y el diseño de políticas públicas en la materia.

El Ministerio de Ciencia también es parte integrante del consejo directivo del Comité Solar y de Innovación Energética de la Corfo. Además, dentro del diseño de la Política Nacional de Ciencia, Tecnología, Conocimiento e Innovación, donde pondremos énfasis en el desarrollo de capital humano avanzado en temas estratégicos de manera de aportar al desarrollo de Chile como un polo de investigación e innovación en estas materias.

¿Cuál es el análisis que hacen respecto al desarrollo que muestra Chile en este sector, con el ingreso de energías renovables?

Chile cuenta con condiciones únicas para hacer uso de nuestros recursos renovables para la generación de energía. El potencial de energía renovable en el país es superior a los 1.800.000 MW en energía eléctrica, de los cuales sólo hemos aprovechado 2.400 MW (solo equivalente al 0.13%). Por ello el sector de energías renovables tiene muchas posibilidades de convertirse en exportador para la región.

Las energías renovables tienen un rol protagónico en la transición energética y como gobierno hemos tomado medidas para transitar gradualmente desde combustibles fósiles a energías limpias, los que nos permitirá reducir la emisión de gases de efecto invernadero. Tenemos frente a nosotros una oportunidad única de ofrecer al mundo nuestro potencial renovable para abordar en forma efectiva la acción contra el cambio climático.

En este desarrollo, el avance de proyectos de energía solar gracias a la gran radiación que recibe el norte de Chile, es especialmente relevante si consideramos que, actualmente, más del 50% de los proyectos en construcción del país corresponden a proyectos solares, siendo la tecnología que más se ha desarrollado en los últimos años. Desde el 2013 al 2018, la generación solar creció 700 veces. Ejemplo de este desarrollo es el proyecto Cerro Dominador, a 94 km de la localidad de María Elena, la primera de este tipo en América Latina y que producirá electricidad a partir de la energía solar. En este avance tenemos un aporte concreto a un modelo de desarrollo sostenible que puede traducirse en la localización de un polo en el norte del país, con el potencial de atraer industrias intensivas en el uso de energía.

¿Cómo analiza el Ministerio el estado actual de la I+D en materia energética en Chile?

Integramos el consejo directivo del Comité Solar e Innovación Energética de Corfo, y desde ahí vemos que las tendencias mundiales están cambiando el paradigma de cómo analizar y promover la situación de I+D para el sector energético desde una mirada tradicional -desde sectores productivos- hacia una mirada sistémica donde las tecnologías habilitantes, modelos de negocio, diseño de mercados, y operaciones de sistemas energéticos influyen fuertemente en el avance de I+D.

En los últimos 15 años se han ido consolidando distintos grupos de investigación y desarrollo a través de la creación de centros de excelencia apoyados por Milenio, Conicyt y Corfo en estos temas. Asimismo, es importante destacar el desarrollo de centros especializados en el análisis de impactos socio-ambientales vinculados a materia energética.

Estamos en una posición de ventaja para proyectar el uso de nuestra energía renovable, pero debemos abordar con decisión una brecha de desarrollo de I+D en relación a países desarrollados. Para lograrlo, debemos posicionar parte de nuestro sistema de investigación más cerca del sector productivo y de sus procesos.

Capital

¿Cuál es el trabajo que realiza el Ministerio para la promoción del capital humano avanzado y cómo este puede insertarse en la industria energética nacional?

La promoción del capital humano avanzado en Chile se realiza principalmente a través de Conicyt, institución que será parte de la próxima Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo dependiente del Ministerio de Ciencia, cuyo objetivo es fortalecer la base científica y tecnológica del país e impulsar la formación de capital humano avanzado; y promover una cultura científica y tecnológicas en las personas.

Conicyt hoy alberga el Programa de Formación de Capital Humano Avanzado con el fin de contribuir al desarrollo de talento a través del financiamiento de becas de postgrado en Chile y el extranjero para licenciados o profesionales de excelencia académica, incluyendo aquellos del sector energético.

Por su parte, el Ministerio de Energía, establece dentro de sus líneas de acción el potenciar el capital humano, la ciencia y la innovación energética, a través de un plan de fortalecimiento de capital humano en energía denominado “Programa de Energías” el cual se ha desarrollado en conjunto con Conicyt, y otorga becas para pasantías internacionales para la especialización del sector energético, aumentando los conocimientos en profesionales e investigadores e investigadoras del sector público y privado, promoviendo el desarrollo e incorporación de nuevas tecnologías en el país.

¿Cuáles son las iniciativas que impulsa el Ministerio en materia de capital de riesgo para financiar proyectos de innovación?

Este es un rol que ejerce principalmente Corfo, a través de distintos programas de fomento a la industria de capital de riesgo desde su Gerencia de Inversión y Financiamiento. Sin embargo, hemos iniciado un acercamiento con el sector de Venture Capital y emprendedores que vemos con optimismo.

¿Qué perspectivas de innovación aprecia para el desarrollo de la electromovilidad en Chile?

En Chile el transporte es el que más toneladas de CO2 equivalente emite dentro del sector energía representando un 38% de los gases de efecto invernadero de este sector.

Consideramos que los procesos de descarbonización comprometidos por nuestro gobierno, deben ser entendidos como procesos integrales. Por ejemplo, el reemplazo gradual de las centrales a carbón es coherente con los planes para convertir a Chile en el segundo país con más buses eléctricos en una ciudad, solo siendo superado por China.

Los procesos de electrificación de la demanda, como es el impulso de la electromovilidad, generan desafíos en innovación directamente relacionados con los vehículos, buses eléctricos, y baterías. Otros son aguas arriba, en los puntos de generación, los cuales deben ser cada día más renovables y sustentables, apuntando a una matriz energética (eléctrica y térmica) renovable y robusta. Finalmente, en sistemas de trazabilidad, digitalización, blockchain, Vehicles-2-Grid, contamos con un potencial renovable, en especial solar, y suficiente talento que nos permitirá avanzar hacia los sistemas energéticos.

Fuente: Revista Electricidad

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