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 29-11-2019
El salto de las energías renovables en Chile bate todos los récords proyectados

Los expertos dicen que en 20 años, toda la energía eléctrica que consume el país podría provenir de estas fuentes limpias y que, incluso, podría convertirse en exportador del recurso para la región. No obstante, se requiere sortear una serie de desafíos.

La energía que provienen del viento y del sol -principalmente- ya no se proyecta solo como una solución a mediano plazo para la producción de electricidad libre de emisiones. Ya son una realidad.

De hecho, Chile se había colocado la meta de llegar al año 2025 con una capacidad de generación instalada en las plantas de energías renovables no convencionales (ERNC), equivalente al 20% de la matriz energética del país. Pero esa meta se cumplió con creces seis años antes.

En octubre, las ERNC alcanzaron los 5.828 MW de capacidad instalada, lo que actualmente equivale el 23% de toda la generación de electricidad del país, según un reciente informe de la Asociación Chilena de Energías Renovables y Abastecimiento (Acera).

Los factores que han determinado este crecimiento son tres dice José Ignacio Escobar, presidente de Acera y Director General Sudamérica de Acciona Energía. “El primero es el desarrollo de estas tecnologías, lo que permite generar electricidad a precios muy competitivos. El segundo es un factor regulatorio institucional donde tenemos una política energética a largo plazo, lo que da seguridad a los inversionistas en apostar por tecnologías nuevas y recuperar las inversiones”, dice.

Y agrega: “el tercer factor es el social, donde la sociedad ha jugado un papel importante empujando tecnologías limpias, la descarbonización y la recuperación de las zonas de sacrificio”.

Las ERNC hoy tienen una capacidad de generación instalada equivalente al 23% de toda la electricidad que llega a la matriz energética del país.

Según Escenarios Energéticos 2030, una plataforma integrada por especialistas para proponer el desarrollo de políticas para este sector, las energías limpias con mayor desarrollo actualmente en Chile son la solar, fotovoltaica y eólica. Por su parte, la geotermia tendrá un rol menor pero muy importante, por su capacidad de variación y adaptabilidad. En cambio, la mareomotriz no tiene aplicaciones comerciales en este momento, siendo la energía más inmadura en su implementación.

A esto se suman, dicen los expertos, múltiples beneficios de las ERNC: utilizan fuentes primarias, renovables, limpias, no tienen emisiones, ni contaminantes locales y son altamente competitivas en el mercado y amigables con el medioambiente, reduciendo las emisiones de CO2. Son fuentes nacionales y evitan, por ejemplo, la importación de combustibles fósiles. Generan empleo y democratizan el acceso a la energía.

Según cifras del Ministerio de Energía, a noviembre de 2019, y en términos de proyectos pequeños y de gran escala (sin considerar generación distribuida), Chile tiene una capacidad total neta instalada de 4801 MW, en centrales eólicas y solares, que en conjunto constituyen poco más de 200 centrales eléctricas, equivalentes a un 19,3% de la capacidad total neta instalada del país.

En desarrollo tecnológico, el mejoramiento de los paneles solares está permitiendo que la energía solar fotovoltaica –que convierte la energía del sol directamente en electricidad- sea la puntera en la materia, que en la actualidad lidera con una participación en la generación de energía del 18%, según estadísticas de Acera.

“El principio de funcionamiento de los paneles solares es el mismo, pero la tecnología ha ido mejorando a través de distintos materiales como el silicio o el teluro de cadmio, el mejoramiento en la disipación del calor y las nuevas alternativas de dispositivos para almacenar la energía producida por los paneles”, explica Ximena Zárate, académica del Instituto de Ciencias Químicas Aplicadas de la Universidad Autónoma e investigadora asociada del Núcleo Milenio en Procesos Catalíticos hacia la Química Sustentable.

“La buena noticia es que se predice una disminución gradual del costo de esta tecnología a medida que aumente su eficiencia, lo cual es una opción prometedora para que las personas en sus casas aporten de esta manera al cuidado del medio ambiente”, señala Zárate.

Un ejemplo de este incesante crecimiento es el proyecto Cerro Dominador en la Región de Antofagasta, formado por una planta fotovoltaica con una capacidad de 100 MW y está en construcción la primera planta termosolar –aquellas que utilizan el calor del sol para generar electricidad- de América Latina, con 110 MW de capacidad y 17,5 horas de almacenamiento térmico.

En conjunto, el campo solar del complejo alcanza las 1.000 hectáreas. El complejo evitará la emisión de unas 870.000 toneladas de CO2 al año y permitirá responder a la demanda de energía de la población y de la industria gracias a la combinación de ambas tecnologías.

Una proyección auspiciosa

Ha sido tal su crecimiento en los últimos cinco años que se proyecta que sigan batiendo todas las metas puestas por el anterior y el actual Gobierno. El objetivo, de acuerdo con la política energética, es que al año 2050 el 70% de la energía que se consume en el país provenga de fuentes como la fotovoltaica o la eólica, que se logrará paralelamente con la implementación del Plan de Descarbonización.

Diego Luna Quevedo, Secretario Ejecutivo de Escenarios Energéticos 2030, tiene un positivo pronóstico. “Para los años que vienen, la incorporación de las ERNC al sistema de generación debería aumentar anualmente en torno a dos puntos porcentuales. El cumplimiento del 70% contemplado en la Política Energética 2050, debiera superarse ampliamente, llegando al 100% en ese año”, afirma.

Las proyecciones de los expertos dicen que al año 2040 las energías renovables podría generar el 100% de la electricidad que demandará el país.

Al respecto, el Ministro de Energía, Juan Carlos Jobet afirma que “las energías renovables, convencionales y no convencionales, generaron el 45% de la electricidad que consumimos en el 2018. Eso va a ir en aumento porque tenemos mucho potencial, tanto que incluso podríamos transformarnos en exportadores de energía limpia para toda la región. Hoy, sólo en energía solar tenemos en construcción proyectos por casi US$1.800 millones”.

Para el presidente de Acera también se espera que crezca rápidamente su penetración en la matriz. “Tenemos ya algunos estudios hechos con universidades y otras instituciones que dicen que es técnica y económicamente factible llegar a un 70% de energías renovables al año 2030. Nosotros creemos que se podría llegar a un 100% al 2040, si se mantiene el crecimiento de los últimos años”, opina José Ignacio Escobar.

Para lograrlo, se necesitarán tecnologías fotovoltaica, eólica e hidráulica, y además, ampliar el “desarrollo de las que están más atrás como la geotermia, la concentración solar de potencia, el pump storage (almacenamiento de energía hidroeléctrica), como el caso de la empresa Valhalla Energía, la biomasa y la energía de los mares. Todas ellas son muy complementarias distribuidas a lo largo y ancho de Chile que permitirán mejorar la oferta energética”, agrega Escobar.

Sin embargo, para que todo esto ocurra es fundamental que los costos de almacenamiento de este tipo de energía disminuyan “Si queremos lograr estos niveles de penetración de las ERNC necesitamos sistemas de almacenamiento. Esto está en discusión a nivel de reglamento y esperamos tener una Ley de Flexibilidad el próximo año donde se va a contemplar el almacenamiento en todas sus tecnologías. A esto se suma la importancia de la generación domiciliaria y conectada a redes de distribución. Esto permite que los consumidores puedan producir su energía y comercializarla a través de la Ley Net Billing”, explica el ejecutivo de Acera.

Chile, exportador de energía

Un estudio realizado por el Coordinador Eléctrico Nacional, entidad que gestiona la generación energía eléctrica según las necesidades del país, anticipa que la demanda de energía se duplicará en los próximos 20 años. En 2018, la energía que se requirió fue de 70.282 GWh, pero para 2038 será de 128.776 GWh, es decir un 83% más. En esta situación las energías limpias tendrán un rol clave.

Pero, si bien la situación en el país para las ERNC es muy auspiciosa, los desafíos siguen siendo muchos.

“El gran desafío es sentar las bases hoy para proyectar el 100% de generación de la matriz eléctrica al 2040. Para ello necesitamos tener una Ley de Flexibilidad que permita cuantificar todos los beneficios que traen las ERNC al sistema, no sólo más barata y más limpia, sino también en sistemas de almacenamiento, en servicios complementarios y de regulación” explica Escobar.

A esto se suma la necesidad de un mejor marco regulatorio en el ámbito ambiental y la agilización en la evaluación de los proyectos en el Sistema de Evaluación Ambiental, asimismo, avanzar con el plan de descarbonización anunciado por el Gobierno. “Según los estudios que hemos hecho se pueden cerrar todas las centrales a carbón al 2030 y con eso cumplir el compromiso de Chile de ser carbono neutral al 2050. El uso de la leña en el Sur del país que debe cambiar a sistemas de calefacción más eficientes, y la electromovilidad, donde aún hay un porcentaje alto de transporte muy contaminante, las ERNC pueden jugar un papel preponderante ”, agrega.

Si todos estos aspectos se cumplen la exportación de energía es perfectamente factible. “La disponibilidad estimada de capacidad de generación en relación con la demanda actual es entre 70/80 veces. Por lo tanto, nos sobra energía que podría ser exportada”, afirma el ejecutivo de Escenarios Energéticos 2030, Diego Luna Quevedo.

Para esto, dice, se necesita sortear una serie de desafíos en ámbitos de las negociaciones, los acuerdos y diseños de mercado que permitan viabilizar esta exportación. “Hay países como Perú, por ejemplo, que tienen combustibles fósiles a bajo precio. Se requiere entonces un diseño y señales económicas inteligentes para lograrlo”, agrega.

Fuente: Revista Electricidad

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