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 15-02-2021
Carlos Finat: “Un sector eléctrico cero emisiones requiere nuevas tecnologías, podemos y debemos estar a la altura”

Finat se refiere a la necesidad de potenciar un trabajo público privado con el objetivo de desarrollar y contar con las condiciones óptimas para alcanzar dentro de la primera mitad del siglo un sistema eléctrico en el que no existirán centrales termoeléctricas.

El tránsito de la industria de la energía desde fuentes primarias, basadas en derivados del petróleo, carbón, gas natural, reactores nucleares y grandes hidroeléctricas, hacia matrices energéticas que privilegian crecientemente las energías limpias y de bajo costo, con fuentes distribuidas y aprovechando el sol, el viento, la geotermia, la bioenergía, además de las olas y mareas, debe ser uno de los procesos de cambio global más profundos y rápidos que haya observado la humanidad.

Se trata, además, de un proceso que impacta a todos los sectores de la actividad humana. La sociedad, política, economía y medio ambiente están involucrados íntimamente en este proceso – es más- podemos decir que enfrentada al cambio climático, el futuro de la humanidad depende en gran parte del éxito que tengamos en efectuar dicho tránsito con la velocidad y metas adecuadas.

En 2008 nuestro país discutía intensamente si era posible fijar una meta del 10% de Energías Renovables No Convencionales (ERNC) para el año 2024. En 2012 se discutía con la misma intensidad si la meta podía subirse al 20% para el año 2025. Hoy podemos comprobar que la meta no solamente se ha alcanzado cinco años antes, sino que la superamos en dos puntos porcentuales.

Sin duda, una razón para que estemos como país muy satisfechos de lo logrado. Sin embargo, también es una poderosa señal de alerta sobre lo que vendrá y la necesidad de potenciar un trabajo público privado que permita desarrollar y contar oportunamente con las condiciones necesarias para alcanzar dentro de la primera mitad del siglo un sistema eléctrico en el que no existirán centrales termoeléctricas. Y esto es un desafío mayor.

En pocos años, la tasa de innovación y cambio de las tecnologías de generación eléctrica ha permitido que las ERNC se coloquen como la opción más económica para la generación eléctrica. Si sumamos a eso la apremiante necesidad de eliminar las fuentes de generación eléctrica que emiten GEI y contaminantes locales, podemos esperar en el futuro una acelerada incorporación de generación limpia en nuestro sistema eléctrico. A modo de ejemplo, en lo que va corrido del año, se observa una cantidad de horas creciente en que la participación ERNC supera el 50% de la generación total del Sistema Eléctrico Nacional (SEN), exigiendo a fondo los recursos flexibles del sistema. Y en los años siguientes esta exigencia aumentará, ya que sólo en 2021 se debería poner en servicio arios miles de megawatts de ERNC.

También sabemos que las proyecciones de uso de ERNC en general se quedan cortas y es necesario irlas corrigiendo año a año debido a su aumento. Bien lo sabe la Agencia Internacional de la Energía que ha debido corregir anualmente al alza sus proyecciones de energías renovables.

Todo lo anterior sugiere la necesidad de comenzar a pensar en un sistema eléctrico radicalmente diferente al que hemos conocido hasta ahora, con una participación mayoritaria de plantas generadoras que inyectan su energía a través de equipos electrónicos y no a través de conjuntos de turbina-generador y que, por lo tanto, la estabilidad transitoria del sistema deberá considerar métodos nuevos, tales como el grid forming, cuyo desarrollo está ocurriendo en estos momentos en otros sistemas eléctricos tales como Australia y el sistema interconectado de Europa.

Chile tiene las capacidades para ponerse a la altura de esa tecnología y aportar desde este extremo del mundo conocimientos y experiencias para alcanzar de manera segura y eficiente un sistema que prescinda de generación termoeléctrica antes de 2050.

Desde ACERA hacemos un llamado a las autoridades del sector, a la academia y a la industria eléctrica en general para iniciar un trabajo sistemático en esa dirección, que permita implementar oportunamente la regulación necesaria para que el tránsito al sistema eléctrico del futuro, seguro, competitivo y con cero emisiones, sea una realidad.

Fuente: El Día de Coquimbo

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