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

Energía solar térmica puede suplir hasta 40% de la demanda en la agroindustria

Según las estimaciones del Centro de Tecnologías para la Energía Solar de Fraunhofer Chile, estas aplicaciones tienen un alto potencial para ser usado en este sector productivo, el que poco a poco se abre al uso de energías renovables.

La energía solar térmica podría reemplazar hasta en 40% la actual demanda de este tipo de procesos en la agroindustria nacional, incorporando fuentes energéticas sin emisiones al sector, las cuales se encuentran en su fase de estudio para ser aplicadas en este sector productivo, según destacan los principales actores que trabajan en esta materia dentro del país.

Y es que, según los especialistas, el potencial para usar este tipo de tecnología renovable en la industria agrícola es alto, debido a los menores costos que implican los proyectos solares térmicos, debido a la baja en los costos que han experimentado estos equipos a nivel internacional en los últimos años.

Pertinencia

Darío Morales, director de Estudios de la Asociación Chilena de Energías Renovables y Almacenamiento (Acera A.G.), destaca el horizonte que tiene esta tecnología, por cuanto “los sistemas solares térmicos aprovechan la energía del sol para generar calor y frío para procesos industriales, así como también para producir agua caliente sanitaria permitiendo, de esta forma, sustituir el consumo de combustibles fósiles”.

A su juicio, los altos valores de radiación solar existentes en el territorio nacional son una base para incorporar sistemas de almacenamiento térmico en distintos sectores productivos, a los que se puede adaptar la tecnología solar, particularmente en la agroindustria.

Este diagnóstico es compartido por María Teresa Cerda, líder del Grupo de Sistemas Solares Térmicos de Fraunhofer Chile: “Desde hace años que la agroindustria chilena ha demandado mayores esfuerzos para poder innovar en sus procesos. Especialmente en esta pandemia, nos hemos dado cuenta de su importancia en la cadena de suministros para el país, por lo que hemos realizado algunos de los proyectos innovadores que se han podido desarrollar en esta industria en materia de I+D en energía solar”.

“Todavía son pocos ejemplos los que existen, principalmente en industrias de elaboración de bebidas con y sin alcohol. Algunas empresas han recurrido a nosotros con sistemas instalados que no estaban bien calculados para su demanda. Y más que sistemas instalados, en Chile todavía estamos en fases de estudios; nos falta atrevernos, invertir e innovar en este tipo de sistemas, porque tenemos los conocimientos y el capital humano para hacerlo”, precisa la especialista.

Según Annika Schuttler, Project leader de Energy & Sustainability de la Cámara Chileno-Alemana de Comercio (Camchal), la integración de energía solar térmica “es factible en la mayoría de los procesos agroindustriales que requieren de calor, sea para calentar el agua para el aseo (por ejemplo limpieza de cubas en el sector vitivinícola, o lavado de equipos de ordeña en el sector lechero) o también para procesos directamente vinculados a la manipulación de los productos (por ejemplo para la producción de fruta deshidratada, el secado de hortalizas o el secado de los frutos secos)”.

Darío Morales agrega que esta tecnología también sirve para la generación de frío por absorción, “en que se usa un equipo que utiliza energía solar como reemplazo del compresor de un ciclo de refrigeración estándar”.

El ejecutivo sostiene que otra aplicación que se desarrolla en Alemania es el uso de sistemas fresnel para aplicaciones que requieren alcanzar temperaturas mayores. “Son un arreglo de espejos planos que concentran la luz del sol en un fluido que se quiere calentar. Estos sistemas son más fácil de usar y de menores costos que los sistemas de cilindro parabólicousados en otras aplicaciones industriales”, dice.

Para María Teresa Cerda, el recurso gratuito que entrega la radiación solar es fundamental para los procesos productivos del agro. “Hoy estamos en condiciones de competir con los valores alimentos es bastante frecuente: “Durante una de nuestras giras tecnológicas que hemos realizado en el marco de nuestro proyecto Smart Energy Concepts pudimos visitar varias cerveceras que trabajan con este tipo de sistemas. En el proceso cervecero se requiere calor y hemos visto producciones en las cuales este calor industrial se ha podido obtener a través de sistemas termosolares. Varias empresas que requieren frío también trabajan con la tecnología de frío por absorción, o frío solar”.

Por su lado, María Teresa Cerda destaca el avance que registran en esta materia España, Sudáfrica y México, señalando que en este último país “se está integrando energía solar térmica en procesos que demandan tanto vapor como agua caliente -como procesos de pasteurización, pelletizado y maceración-, para las industrias de hotelería, láctea, alimentos e- incluso-, para hacer el tradicional tequila”.

“Parte importante de nuestro trabajo ha consistido en difundir estas tecnologías solares térmicas en la industria de bebidas, bajo el concepto de Drink Solar, en alianza con importantes empresas del rubro. Nuestro desafío es lograr abrir caminos a la agroindustria para que puedan alcanzar metas de eficiencia energética y reducir su dependencia de combustibles fósiles, mejorando así su competitividad y sustentabilidad”, sostiene la especialista de Fraunhofer Chile.

Retos

A futuro los especialistas proyectan la necesidad de aumentar las inversiones en actividades de Investigación y Desarrollo (I+D) en energía solar para llegar a sectores productivos como el agro. De acuerdo con María Teresa Cerda, es necesario profundizar la innovación en el corto y mediano plazo dentro de los sectores industriales del país.

“Todavía no entendemos que es una ventaja competitiva tener ideas en desarrollo continuamente, estar mirando al futuro cercano y lejano, tener maneras de reinventarse para poder mejorar tu producto y lo que ofreces al mercado. En esto me refiero tanto a las empresas como al Estado, debiera poder realizarse una alianza ventajosa entre ambos, porque el país gana con mayor innovación de sus empresas y con personas mejor capacitadas para enfrentar los cambios. Si algo nos enseña esta pandemia, es que todo cambia y rápido; hay que estar preparado”, sostiene.

Y añade: “En nuestra experiencia, cada vez que tenemos una empresa visionaria queriendo implementar este tipo de tecnologías, nos encontramos con la brecha que desconocen su demanda térmica, situación que se replica en la gran mayoría de las industrias en Chile. Si tienen medidores, muchas veces los datos no son analizados o los medidores no están calibrados o, simplemente, están desconectados”.

Pensando en ello, la especialista destaca el trabajo de Fraunhofer Chile para desarrollar un sistema de medición inteligente que permita ayudar a las empresas con esta información. “Para esta industria, hablamos de un potencial de poder suplir una demanda térmica del 40%. Imaginen poder reemplazar el total por energía limpia, que no contamina y que ayuda a combatir el reto más importante que tendrá la humanidad del siglo XXI luego que pase el virus: el cambio climático”.

Annika Schuttler indica que también existen retos financieros y operacionales que derrumbar para aumentar la presencia de la energía solar térmica en la agroindustria. Explica que en el primer ámbito “la empresa tiene que justifica la inversión y si algunas compañías no están dispuestas a aceptar inversiones que tengan un retorno de más de tres años, no se implementará el proyecto (los proyectos solares tienen un retorno de aproximadamente 6 a 8 años). La solución aquí podría ser un modelo ESCO donde la inversión la hace la compañía que instala el proyecto y simplemente vende el calor a la empresa productiva.

En cuanto a los retos operacionales, la especia lista asegura que las empresas tienen “miedo” de tener que interrumpir la producción y, por lo tanto, verse obligadas a tener que contratar personal que sepa operar y mantener un sistema nuevo.

“En todo caso, desde nuestro punto de vista, la energía solar térmica juega un rol muy importante en lograr la meta propuesta para Chile de ser carbono neutral al año 2050. Hasta ahora, más que nada se está avanzando en cuanto a la descarbonización de la matriz eléctrica, pero en relación a la energía térmica, todavía no se ha avanzado mucho y en esto, la energía solar térmica va a hacer una gran contribución”, agrega.

Darío Morales concluye que el sector agroindustria, en general, tiene flujos de caja estacionales, por lo que presenta más de un desafío financiero para avanzar en la integración de energías renovables, pero aclara que este proceso de inversiones y adaptaciones tecnológicas actualmente se ven favorecidos por la disminución progresiva de los costos para implementar sistemas térmicos en base a la energía solar.

Fuente: Revista Electricidad

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