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 16-04-2020
Energía marina: Una industria con potencial

La energía marina ha sido la fuente de generación renovable más inmadura hasta ahora. Pero en Chile ya se están dando los primeros pasos para impulsarla a través de distintos prototipos e ideas. Así, con retos y objetivos, el futuro para este tipo de energía se proyecta auspicioso.

Gracias a los más de 4 mil kilómetros lineales de costa con los que cuenta Chile de norte a sur, los mares se erigen como una fuente prometedora a la hora de generar energía, cuyo potencial ha comenzado a ser explorado recientemente.

Países como Francia, Canadá y Reino Unido ya trabajan en la producción de este tipo de energía dada la fuerza de las olas y de las corrientes hace años, pero sigue siendo la energía renovable más inmadura hasta ahora. Según la literatura, existen múltiples fuentes de energía en los mares. Entre las más conocidas están las energías de las olas (undimotriz) y de las mareas y corrientes, aunque también es posible extraer energía de las diferencias de temperatura del agua entre el fondo marino y la superficie, así como también de las corrientes de viento disponibles mar adentro. Para el director de Estudios de la Asociación Chilena de Energías Renovables y Almacenamiento (Acera), Darío Morales, esta multiplicidad de fuentes energéticas y sus distintos comportamientos en todo el planeta, se ha traducido en que aún no se haya logrado converger hacia una única familia tecnológica, que permita masificar el uso de la energía de los mares.

‘Esta convergencia tecnológica, que sí han alcanzado otras fuentes renovables, permite aprovechar las economías de escala, tanto en la inversión en I+D para aumentar progresivamente su eficiencia técnica, como en la fabricación de los dispositivos para aumentar su eficiencia económica”, dice el especialista.

En el Centro de Investigación e Innovación en Energía Marina (Meric) tienen un diagnóstico similar y afirman que a nivel global, la energía marina aún no ha alcanzado un estadio comercial. Incluso, algunos dispositivos están en la última etapa de desarrollo precomercial.

Y es que dentro de las principales limitaciones que tiene el desarrollo de la energía marina, especialmente en Chile, está el costo, que implica el despliegue de las tecnologías en el mar, situación que hace que el costo final de la electricidad entregada no sea competitivo.

Así lo cree Gloria Maldonado, directora ejecutiva de Meric, quien señala que desde el punto de vista técnico, el principal desafío es el despliegue de proyectos en el mar, además de diseñar una tecnología que logre permanecer en el agua 10, 150 30 años con un mínimo de mantenimiento, en el contexto de un proyecto sustentable. “En particular, Chile es un país de extremos, característica que debe ser tenida en cuenta al momento de ingresar o desarrollar estas tecnologías. Con tsunami, terremotos, tormentas marinas, gran biodiversidad, angosta plataforma marina, entre otros factores, el proceso de adaptación de las tecnologías a las condiciones del país es esencial para el despliegue exitoso de un proyecto”, señala la líder de Meric.

Primeros pasos en Chile

Tras este escenario, tímidos han sido los pasos que ha dado Chile a la hora de impulsar este tipo de energía. Pero hay distintas iniciativas llevadas adelante tanto por la industria como por la academia, las que aún están en etapa de prototipo. Una de ellas es el equipo de Energía Olamotriz BAM II, ubicado en el Muelle Barón, en Valparaíso, orientado a generar energía mecánica de rotación a partir de las olas.

“Este prototipo pesa nueve toneladas aproximadamente y tiene una capacidad actual de generación instalada de hasta 3kW. Se conecta a un controlador de carga, el cual se encarga de regular y cargar una batería de ciclo profundo de 48V y 600Ah. Eso sí, la generación dependerá de las condiciones del oleaje. A diferencia del primer prototipo que creamos, este tiene la capacidad de retirar las boyas del agua en caso de alguna tormenta o para realizar mantenciones, facilitando su movilización”, comentó en una oportunidad Werner Jakob, gerente general de Maestranza Diesel, compañía a cargo del proyecto, y quien agregó que esta iniciativa representa un importante aporte para conectar a comunidades que aún no cuentan con servicios básicos, como la electricidad.

Otro de los esfuerzos en esta materia pertenece a la empresa Enel Green Power, la cual adquirió el primer convertidor a escala completa de energía de las olas para el país.

El convertidor de 14 metros de largo y 10 toneladas de peso, diseñado para operar en el océano desde los 20 metros de profundidad, permitirá convertir la energía undimotriz en energía eléctrica que se almacenará en un sistema de baterías de 50 KWh. El dispositivo también posibilitará estudiar la generación de energía proveniente del mar y su impacto social y ambiental en condiciones oceánicas reales y desafiantes en la costa chilena.

En la academia tampoco se quedan atrás. Hace casi 5 años nació Meric, el primer centro de investigación de excelencia de energía marina en América Latina asentado en Chile gracias a un proyecto de Corfo y el Ministerio de Energía, y cofundado por Enel Green Power Chile y Naval Energies, entre otros actores.

Desde el propio centro sostienen que su principal objetivo apunta a acompañar la validación de desarrollos tecnológicos de terceros y no desarrollar dispositivos de recolección de energía. “Somos tecnológicamente neutros y abiertos a colaborar con todo tipo de tecnología, ya sea de recolección de energía marina, o de otra energía que busque desplegarse en el mar, como la eólica y solar flotantes”, aclara Maldonado.

En su corta trayectoria, el trabajo de Meric ha permitido acelerar la inserción de tecnologías de energía marina renovable en el país. Ello, de acuerdo a la representante del centro, tiene como fin crear las bases que faciliten la articulación de la industria chilena de energía marina renovable.

Entre sus proyectos a futuro, -comentan en el organismo- destaca el desarrollo de alianzas comerciales con los más grandes centros tecnológicos mundiales en energía marina. La idea, plantean, es articular una oferta robusta que permita abordar las necesidades de la industria, desde la ciencia básica a la más aplicada.

¿Cuáles son las perspectivas para esta alternativa energética? Dado el avanzado desarrollo de las energías renovables en el país, que ya alcanzan el 20% de la matriz energética, se prevé un futuro auspicioso para este sector. Esto, tomando en cuenta la meta que se ha trazado el país de alcanzar la carbono neutralidad hacia el año 2050. Y concretamente, en Acera indican que los desafíos para la implementación de la energía marina en Chile son varios. En este sentido, el director de Estudios de la entidad asegura que es fundamental que los países avancen en un mejor conocimiento del entorno, en el cual se van a desarrollar los proyectos de energía de los mares. “Es necesario investigar el desarrollo de nuevos materiales que resistan los embates de los océanos, con adecuados costos de fabricación y mantenimiento, entender cómo esos materiales se deterioran, si promueven o resisten el biofouling, nuevos sistemas de anclajes, entender cómo los dispositivos interactúan con el ecosistema marino, con las comunidades, comprender los aspectos legales y un sinfín de retos”, explica Darío Morales, añadiendo que aprovechar la energía de los mares no sólo es factible en el mediano y largo plazo en nuestro país, sino que además es una necesidad.

Fuente: Nueva Minería y Energía

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