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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Columna: Tecnologías Renovables Flexibles, habilitantes imprescindibles para una transición robusta.

Por: Fernando Flatow G., Consejero ACERA A.G.

La preservación del medioambiente ha impulsado a nivel mundial el desarrollo de nuevas formas de producción de energía con bajas o nulas emisiones. Esto ha permitido una disminución sostenida en su costo de producción, siendo competitivas en muchos mercados como el chileno, que fomentó decididamente la transformación de la matriz vía licitaciones de suministro, las leyes de cuotas de generación renovable y planes de descarbonización, entre otras medidas.

Como resultado de lo anterior, a partir de la segunda década de este siglo, Chile ha sido testigo de un Big Bang renovable, diversificando el mercado con nuevos actores de la mano de desarrollos Project Finance y un aumento internacionalmente reconocido de la generación limpia. En este escenario, donde la capacidad instalada del país es algo más de un 60% renovable, se destaca la generación solar fotovoltaica y eólica que alcanzan juntas un 36,8% del total[1].

Se suman a esto los incentivos de la regulación para la inyección de PMG y PMGD’s, que en solo 4 años ha fomentado el ingreso de casi 4.000 MW, principalmente fotovoltaicos.

Es sabido, en este contexto, que la irradiación solar y el viento son eminentemente variables, lo que plantea desafíos nuevos al forzar un balance no sólo de la generación con la demanda, sino también la generación variable con recursos flexibles, donde entendemos estos últimos como aquellos que aportan a los sistemas eléctricos la capacidad de adaptarse a la incertidumbre tanto desde el consumo como la generación, en forma barata y confiable.

Esto es relevante en nuestro país, que tiene un aislamiento geográfico que redunda en pocas conexiones energéticas internacionales y una ineludible extensión que obliga a atender problemas técnicos que otras economías más interconectadas suplen a través de la complementariedad con sus vecinos.

Como consecuencia de ello, las metas de desfosilizar la matriz no sólo requieren retirar las centrales contaminantes incorporando energías renovables, sino también el reemplazo razonado del resto del parque térmico tradicional por tecnologías renovables flexibles. Esto será posible a través de políticas públicas que, dentro del espectro renovable, sean “escépticas y asépticas” respecto a las diversas estrategias posibles. Este, es un desafío que en ningún caso pertenece sólo a los generadores, sino que invitan indefectiblemente a la demanda, las autoridades técnicas, regulatorias y al Coordinador.

Pensar como estrategia de desfosilización el fomento exclusivo de fuentes renovables variables más una incorporación masiva de almacenamiento, podría implicar un alto costo para el país que deberá ser asumido por todos los clientes, además de delicados desafíos tanto regulatorios como asociados a la estabilidad y control de la red. El Estudio de Hoja de Ruta para un sector eléctrico carbono neutral o Estudio Net Zero encargado por ACERA en 2021 y ampliamente difundido en 2022 por nuestra Asociación , conlleva a la conclusión de que la mejor decisión para alcanzar los objetivos de desfosilización del sector eléctrico es el incentivo imparcial de todas las estrategias posibles, siempre considerando la eficiencia económica y licencia social de éstas , puesto que los problemas y condiciones habilitantes mutan. Y lo que otrora podría haberse considerado como la solución definitiva para el desarrollo energético, en el futuro podría ser, en el mejor de los casos insuficiente, ineficiente o inaceptable por la sociedad.

Para no detener e incluso habilitar el proceso de transformación de la matriz, por lo tanto, será necesario coordinar adecuadamente todos los recursos de red disponibles y brindar las señales económicas suficientes, dentro de los que se encuentran el almacenamiento en todas sus formas -esto es, baterías (que ya cuentan con la ley de almacenamiento), concentración solar, embalses, bombeo, entre otras.; energías variables seguidoras y formadoras de red; recursos síncronos como generación o condensadores; y gestión desde la demanda entre otras alternativa existentes y venideras.

En este espectro de herramientas, un rol importante juegan las tecnologías renovables flexibles, dentro de las que se encuentran la Hidroelectricidad, la Geotermia y la Concentración Solar de Potencia. Este tipo de tecnologías permiten reemplazar el aporte que hicieron las máquinas térmicas tradicionales por uno de similares características técnicas, pero sin las emisiones medioambientales. Dicho aporte lo hace con todas las características de robustez de la generación tradicional debido que utilizan también máquinas síncronas. Éstas aportan corrientes de falla significativas e inercia para el control de tensión y frecuencia respectivamente. Pero además, reemplazan cada kilowatt hora contaminante por un kilowatt hora renovable con tiempos de respuesta que facilitan el control de los parámetros de la red permitiendo evitar pérdidas de generación o demanda.

Actualmente, la necesidad de mantener confiabilidad exige el despacho de centrales térmicas tradicionales en todo el sistema y muy evidentemente en el norte, con alta presencia de generación variable, de suerte que constituye un ejemplo claro de que no basta con aumentar las cuotas ERNC sino que se deben también cumplir con cuotas de inercia verde a lo largo de la red para habilitar una transición energética robusta.


[1] La capacidad instalada del país, en base al reporte mensual de ACERA, alcanza a 33.328 [MW], de los cuales el 61,9% es en base a energía renovables con 12.278 [MW] fotovoltaicos y eólicos que representan un 36,8% del total nacional.

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