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

ERNC, un ejemplo de desarrollo económico junto al medio ambiente

Columna de Darío Morales, Director de Estudios de ACERA.

En el marco de la COP25, conferencia internacional de la que Chile será anfitrión este año, se ha producido un intenso debate sobre el cambio climático y si las medidas que nuestro país debe tomar para hacer frente a este gran desafío tendrán o no consecuencias negativas para nuestro desarrollo económico. En este sentido, las Energías Renovables No Convencionales (ERNC) son el mejor ejemplo en contra del falso dilema de que el cuidado del medio ambiente va en contra del desarrollo económico competitivo y eficiente.

Por definición, el crecimiento económico se logra a través de empresas que buscan competir a través de la prospección de nuevas oportunidades de negocio, las cuales pueden ser descubiertas a partir de múltiples estrategias. La mayoría de estas estrategias competitivas tienen como elemento común la identificación de necesidades insatisfechas de sus actuales o futuros clientes. Como consecuencia de lo anterior, una creciente necesidad de la población por vivir en un ambiente libre de contaminación y en armonía con el medio ambiente se ha transformado en un importante motor competitivo, que incentiva nuevos desarrollos tecnológicos, promueve la innovación y abre el espacio para el emprendimiento.

Según datos de la Agencia Internacional de la Energía, en 2018 la inversión pública en 1+D en energía de los países miembros ha superado los 25.000 millones de dólares, mientras que la inversión privada se ha mantenido constante cerca de los 90.000 millones. Según esos mismos datos, las principales bajas se han visto en la I+D de tecnologías térmicas y de combustión, mientras que las principales alzas están en el rubro automotriz y de las energías renovables. Este esfuerzo internacional en tecnologías de generación renovable se ha traducido en una importante reducción de los precios de instalación, operación y mantenimiento de las tecnologías hasta el punto de hacerlas competitivas, como es el caso de la generación eólica y solar y, próximamente, será el caso de las tecnologías de almacenamiento.

En efecto, las ERNC han tenido un significativo aumento en la participación de la matriz energética nacional, tanto por su baja de costos de inversión como por la implementación de políticas públicas que buscaron reducir sus barreras de mercado. Así, pasamos de apenas 442 MW en 2009 a más de 5.500 MW en lo que va del año 2019, es decir, más de 5.000 MW en 10 años y sin subsidios.

Al mismo tiempo, según datos de la Comisión Nacional de Energía, a la fecha hay 1.400 MW de proyectos de generación ERNC declarados en construcción. Así, no cabe duda de que estamos muy próximos a cumplir -cinco años antes- la meta 20/25 que busca lograr un 20% de participación anual en la producción de energía eléctrica a partir de fuentes ERNC.

La entrada en operación de los proyectos de energía limpia y económica tendrán importantes efectos en los precios de la energía para los clientes finales. En efecto, según estimaciones de ACERA, la participación de las empresas ERNC en las licitaciones de suministro para clientes regulados 2015/01 y 2017/01, generarán ahorros por casi U$ 2.800 millones entre los años 2020 y 2040.

Para poder seguir contribuyendo a un desarrollo económico sustentable en materia energética, es fundamental que el sector público, privado y la academia sigan trabajando juntos para abordar los nuevos desafíos que la industria enfrenta. De esta forma, cobra mucha importancia los esfuerzos que se están realizando en materia de cierre programado de las centrales a carbón, los análisis relativos a las mejoras en los mercados para incorporar más servicios de flexibilidad en el sistema eléctrico, reducir las barreras que existen para la incorporación de sistemas de almacenamiento a gran y mediana escala, la promoción de la generación distribuida y la futura reforma a la regulación de la distribución.

Trabajando todos los temas anteriores desde la visión global del problema que buscamos resolver: cómo tener un sistema eléctrico eficiente desde la perspectiva económica, que fomente la incorporación de nuevos actores y nuevas tecnologías y que contribuya a la lucha contra las emisiones tanto globales como locales, Chile debería seguir a pasos agigantados hacia una transición energética total, demostrando que es posible mantener un alto desarrollo económico protegiendo al medio ambiente.

Fuente: Norte Minero

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