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

El boom del viento

En Chile, estudios evidencian que la energía eólica seguirá en expansión debido a la baja en los costos de inversión y los desarrollos tecnológicos que propician el crecimiento de esta fuente de generación eléctrica-energética.

Corría 2001 cuando en la Región de Aysén, en Alto Baguales, tres torres eólicas lograron generar 2 MW, abasteciendo de electricidad a casi 20.000 familias. Fueron los tres primeros aerogeneradores instalados en el país.

Seis años más tarde, entró en operación el primer parque eólico unido al Sistema Interconectado Central (SIC), ubicado en la localidad de Canela, Región de Coquimbo. El parque partió con 11 aerogeneradores que producen 1,65 MW cada uno, con una generación anual de 46.000 MWh. Precisamente, el año 2007 marcó el inicio de un boom que se ha desplegado en torno a la instalación de parques eólicos en el país, principalmente en la costa del Norte Chico y en otras zonas de Chile.

Desde entonces, hoy existe una capacidad instalada de casi 2.000 MW en centrales eólicas a nivel local, las que se concentran en las regiones de Antofagasta, Atacama y Coquimbo por el norte, y Biobío, Araucanía y Los Lagos por la zona centro sur.

Adicionalmente, según datos de la Comisión Nacional de Energía (CNE), hay 650 MW adicionales en construcción, y más de 6.000 MW cuentan con Resolución de Calificación Ambiental. Y es que según la literatura, la energía eólica se caracteriza por ser una fuente de generación inagotable, sostenible y no contaminante, que al día de hoy es la ERNC que ha experimentado uno de los mayores crecimientos de los últimos años.

Para dimensionar su impacto, se estima que 10 molinos de viento generan energía para abastecer la demanda de 19.000 hogares en un año, mientras que sólo uno de ellos evita la emisión de 6.375 toneladas de CO2 en el mismo período.

Un recurso generoso

Entre los factores que han contribuido a una mayor presencia de este tipo de tecnología en el país destaca su bajo precio, algo que también se refleja a nivel mundial. Para Darío Morales, director de Estudios de la Asociación Chilena de Energías Renovables y Almacenamiento (Acera), también se ha desarrollado un ecosistema de empresas que prestan una cantidad relevante de servicios asociados al desarrollo de este tipo de proyectos.

‘Estas empresas han competido de manera exitosa en las licitaciones de suministro de energía para clientes regulados, lo que les ha permitido lograr el financiamiento para la construcción de sus proyectos’, señala el especialista.

Mientras que desde la perspectiva de los costos de inversión, el ejecutivo de Acera señaló que éstos podrían seguir a la baja, debido a los desarrollos tecnológicos y las economías de escala que se producen a la hora de masificarse este tipo de generación. ‘La energía eólica seguirá cumpliendo un rol importante en el desarrollo de una matriz eléctrica más limpia y de menor costo. Para esto, es importante que las empresas sigan haciendo sus desarrollos en estrecha coordinación con las comunidades donde se emplazarán las centrales’, comenta Morales.

Otro punto que convierte a la energía eólica como una alternativa óptima para la generación eléctrica es que los indicadores, que mapean el potencial del viento en Chile, dan cuenta que a lo largo de la costa, y también a grandes alturas, se encuentra el mayor potencial eólico del país, y que la mayoría se basa en vientos de Clase 3.

En el informe ‘El Potencial Eólico, Solar e Hidroeléctrico de Arica a Chiloé’, del Ministerio de Energía, se estima un potencial eólico total cercano a los 40.500 MW, en proyectos con factor de planta promedio de 0,34.

¿Pero cómo se proyecta el crecimiento de este tipo de energía en el contexto del plan de descarbonización y la meta que se ha trazado Chile de alcanzar la carbono neutralidad al 2050? Desde Acera sostienen que, debido a que en el país el mercado de la generación es competitivo, no es posible hacer predicciones sobre cuál será el rol específico que cumplirá cada una de las tecnologías. ‘Sin embargo, los estudios realizados tanto por la autoridad, como por otras instituciones, muestran que la energía eólica seguirá en expansión’, afirma Darío Morales.

Tendencias internacionales

El resto del mundo también ha sido testigo del desarrollo creciente que han alcanzado los proyectos eólicos. De acuerdo a la Asociación China para la Energía Eólica, en 2015 se aprobaron 40 GW de proyectos de esta naturaleza, en tanto se espera que entre el 2016 y 2020 se aprobarán 115 GW, lo que llevará la capacidad instalada de energía eólica a 260 GW. Al otro lado del continente, el mercado de la energía eólica en Estados Unidos representará más de US$170 billones en 2024, de acuerdo a un estudio de Global Markets Insights Inc.

De hecho, el incremento del financiamiento por parte de las instituciones más importantes, incluyendo el Green Investment Bank, darán el impulso al crecimiento del mercado de la energía eólica.

A su vez, la Asociación Turca de Energía Eólica apunta a que se instalen 10 GW de generación eólica al 2020. Pero uno de los países que ha liderado la participación de las energías renovables dentro de su matriz eléctrica, incluida la eólica, ha sido Alemania.

El país germano se trazó la meta de alcanzar un 35% de energía renovable para el 2020, la cual ya superó. En 2018, generó el 40% a partir de fuentes renovables y a comienzos de este año ya había obtenido el 43% de su producción bruta de electricidad a partir de fuentes renovables. Hoy la nueva meta apunta a que las ERNC lleguen a representar el 65% de la producción eléctrica en 2030. No obstante, los diagnósticos acerca del futuro previsto para la energía eólica en dicho país no son los mejores.

El CEO de WindEurope, Giles Dickson, dijo en una entrevista que este tipo de energía en Alemania está en graves problemas dada la supresión de puestos de trabajo en el sector, la animadversión de ciudadanos e inversionistas respecto al desarrollo de proyectos eólicos, entre otras razones.

‘En el primer trimestre de este año, no se ha registrado un sólo pedido de turbina en Alemania’, sostuvo el ejecutivo de la compañía, agregando que dicha situación está afectando la base industrial de aerogeneradores en el país germano. Pese a ello, a modo general, el Consejo de Energía Eólica Global (GWEC, por sus siglas en inglés), explicó en su informe anual que es probable que las instalaciones de turbinas eólicas se aceleren en los próximos cinco años. Todo ello, a medida que se abren nuevos mercados en Asia y África, impulsando un sector que hasta la fecha, ha disfrutado de un crecimiento constante.

‘Las instalaciones eólicas podrían crecer un 50% en total en los próximos cinco años y agregarían 300 gigavatios de capacidad de generación energética, lideradas por China, Estados Unidos y nuevos mercados en el sudeste asiático’, aseveró el organismo.

Volviendo a la realidad chilena, no hay duda que el interesante potencial energético del viento, nuevas regulaciones, la madurez tecnológica asociada a estas plantas y especialmente una rentabilidad atractiva para los desarrolladores de proyectos eólicos, han sido determinantes para el avance que ha experimentado la energía del viento. Es más. Con respecto a la tecnología, en una oportunidad el entonces gerente de Siemens Wind Power Chile, Tristan Wallbank, argumentó que hoy se dispone de turbinas diseñadas especialmente para los vientos de Chile, que son medianos a bajos, lo que ayuda a expandir esta tecnología limpia de manera económica y eficiente, ampliando las zonas en donde se puede instalar.

Fuente: Revista Nueva Minería y Energía

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