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 desafío de almacenar la energía renovable

Aumentar la eficiencia energética y la generación de energía desde fuentes limpias requiere mejores sistemas de almacenamiento de electricidad que los que existen actualmente. Pero los expertos proyectan que en el corto plazo los avances tecnológicos de las baterías de litio, el sistema que más se usa hoy, permitirán su instalación a gran escala y con costos muy convenientes.


Según un estudio del Ministerio de Energía, se espera que la generación de energía renovable al año 2030 crezca desde el actual 18% a una cifra entre el 61% y 68% del total de la generación eléctrica del país. Ese porcentaje incluso podría ser mayor, ya que este último dato no incluye el acuerdo alcanzado entre el gobierno y las empresas para retirar el parque de centrales a carbón al año 2040, como tampoco el compromiso de alcanzar la carbono neutralidad al 2050. Chile tiene una gran ventaja en términos de energía solar, ya que desde Concepción hasta Arica existe mejor radiación que en toda Europa.

“El potencial solar es prácticamente ilimitado”, asegura José Ignacio Escobar, director general de Energía para Sudamérica de ACCIONA. Además, en términos de superficie, para lograr que la mitad de toda la potencia eléctrica en nuestro país sea eólica y solar, solo se necesitaría el equivalente a 30.000 parcelas de agrado de 5.000 metros cuadrados en paneles solares para abastecer de energía solar a Chile. “Esto representa el 0,01% del desierto de Atacama. Incluso con el 3% de su superficie podrías alimentar toda América Latina con energía solar”, dice Escobar. Si bien en el caso de la energía eólica se requiere una superficie mayor, las hectáreas necesarias para instalar los aerogeneradores son perfectamente compatibles con cualquier actividad que se esté desarrollando en el terreno.

El problema del almacenamiento 

“Con seguridad podemos decir que el futuro del sistema eléctrico será renovable”, afirma el ministro de Energía, Juan Carlos Jobet. Y agrega que se espera que el reemplazo de la generación a carbón ocurra a través de un mayor desarrollo renovable, principalmente solar y eólico, lo que debería ser complementado con nuevas tecnologías de almacenamiento. Y es que el crecimiento del uso de fuentes renovables en la matriz energética del país plantea un gran desafío: mejorar los sistemas de almacenamiento para que la energía se pueda distribuir a cualquier hora y no solo cuando haya sol y viento.

“En este tipo de tecnología todavía no existe el equivalente a un estanque de petróleo, que pueda acumular gran cantidad de electricidad. Actualmente, los sistemas de almacenamiento —liderados por las baterías de litio— juntan poca energía, son grandes, pesados, voluminosos y bastante caros”, dice Rodrigo Escobar, experto en energía solar y profesor de la Escuela de Ingeniería de la UC. “En algún momento, que espero que sea dentro de los próximos cinco años, debería haber un salto tecnológico en las baterías, lo que permitirá su instalación a gran escala y con costos muy convenientes”, añade el académico.

La megabatería del sur de Australia 

Los sistemas eólicos y fotovoltaicos han bajado sus costos en cerca de 70% desde 2010. Una reducción que, según los expertos, ha permitido que se masifique la tecnología renovable. Carlos Finat, director Ejecutivo de la Asociación Chilena de Energías Renovables y Almacenamiento (Acera), señala que “en los próximos 10 años veremos precios aún más bajos en la generación de energía eléctrica y en el almacenamiento. Esto último es muy importante, porque permitirá tener una sobreoferta de energía solar o eólica en el día y almacenarla para utilizarla en la noche”.

Ya hay ejemplos de las ventajas del almacenamiento a gran escala de energía eléctrica generada por fuentes verdes. Tesla instaló una megabatería de ión de litio, que almacena 129 megavatios- hora de energía que puede descargar con una potencia de 100 megavatios, en un parque eólico en Hornsdale, Australia. Este sistema permite acopiar la energía generada por el parque y, al mismo tiempo, prestar servicios complementarios a la red del estado de Australia Meridional. El objetivo fue tener un respaldo para abastecer a poco más de 30.000 hogares, en caso de que no tuvieran viento. Este conjunto de baterías ayudó a resolver los cortes de energía, reduciendo intermitencias y respaldando la confiabilidad de la infraestructura eléctrica del sur de Australia.

Y, si bien se invirtieron 66 millones de dólares en su construcción, un año después se había amortizado un tercio de su valor. Es decir, en tres años la inversión estará completamente pagada. En un futuro no muy lejano, también se verán mercados inteligentes de generación y almacenamiento distribuidos. “Esto permitirá generar electricidad en tu casa o empresa, transar con tus vecinos y almacenar energía”, dice Tomás Baeza, encargado de Innovación y Emprendimiento del Comité Solar e Innovación Energética de Corfo. “El sistema tomará la decisión de lo que es más económicamente viable, si vender la energía que estás produciendo o almacenarla”, finaliza.

Fuente: El Mercurio

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