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 04-10-2021
Estiman en casi 800 mil MW el potencial de las “otras” energías renovables que podrían respaldar la descarbonización en el país

Además de electricidad, algunas de estas fuentes también tienen usos alternativos —como calefacción residencial— y permitirían electrificar de forma limpia las zonas más aisladas del país. En el sector advierten que se requieren señales de precios y ajustes regulatorios para masificar este tipo de proyectos.

‘Las energías renovables tradicionales no serán capaces por sí solas de suplir toda la generación necesaria para descarbonizar 100%’. Esta constatación la hizo el presidente de la Asociación Chilena de Energías Renovables y Almacenamiento (Acera), Juan Ignacio Escobar, en un seminario hace unos días. Da cuenta de que aunque en la actualidad en el país hay 40.122 MW de proyectos eólicos y solares fotovoltaicos que cuentan con permiso ambiental y otros 13.692 MW que están en evaluación —casi dos veces la capacidad actual de todo el sistema eléctrico chileno (28.000 MW)—, ello no es suficiente para prescindir completamente de las tecnologías de generación que provocan emisiones, es decir, el carbón y el diésel.

¿La razón? La generación en base a viento y sol no está disponible en forma continua, las 24 horas del día, y eso obliga a recurrir a fuentes fósiles para darles respaldo, debido a que la hidroelectricidad, que es la fuente renovable ideal para complementarlas, no es una opción realista tras 13 años de déficit hídrico.

Claro que no todo está perdido. Chile cuenta con abundantes recursos que permitirían alcanzar la anhelada descarbonización total de la matriz. Se trata de las ‘otras’ energías renovables: concentración solar de potencia (CSP), geotermia, bioenergía y marina, cuyo potencial a nivel local asciende, según las estimaciones de Acera, a nada menos que 793 mil MW.

Pese a lo impactante de la cifra, hasta ahora estas fuentes tienen una escasa presencia en la matriz eléctrica y energética en general. En el marco de un seminario organizado por la Cámara Chileno Norteamericana de Comercio (AmCham Chile), el secretario ejecutivo de la Comisión Nacional de Energía, José Venegas, dijo que es necesario contar con una matriz energética renovable que sea más homogénea, para que el sistema pueda responder cuando no hay sol o viento sin incrementar sus emisiones. Pero en el sector privado aseguran que hay temas regulatorios, políticos y de señales de precio que hasta ahora han impedido esa diversificación.

‘Ha habido avances regulatorios que ayudaron al despegue de las energías renovables y también hubo una evolución de las tecnologías renovables que redujo sus costos de instalación, y todo eso se ha reflejado en una baja de los precios de la energía ofrecidos en las licitaciones de clientes regulados, pero ahora para abordar los desafíos futuros se requiere de algo distinto’, advierte Fernando González, gerente general de Cerro Dominador, la primera planta de CSP de América Latina, que está en la Región de Antofagasta, tiene 110 MW de potencia (combinados con un parque fotovoltaico de 100 MW) y hace un par de meses entró en operación comercial.

En el marco de un análisis sobre el resultado de la última licitación eléctrica para clientes regulados, donde el precio promedio de adjudicación fue US$ 23 por MWh, el más bajo registrado, la consultora Systep plantea que si bien desde 2014 las licitaciones permitieron cambiar la composición del parque generador, dichos procesos no consideraron la necesidad de asegurar la complementariedad de las renovables en condiciones normales de operación; y mucho menos ante eventos de crisis, refiriéndose al actual escenario de estrechez en el sistema, que obligó incluso a activar un decreto de racionamiento.

‘Dados los cambios que estamos transitando como país en términos de alcanzar una matriz energética cada vez menos contaminante, es importante una coherencia entre los lineamientos de corto y largo plazo’, postulan. Y agregan que si bien es de gran importancia tener precios competitivos de energía para los usuarios finales, para lo cual las centrales de generación renovable variable han sido un aporte fundamental, es igual de importante identificar a tiempo las medidas, mecanismos y acciones que ayuden a viabilizar el objetivo de tener una matriz energética limpia, segura y flexible a largo plazo.

Leonardo Bastidas, gerente de Arauco Bioenergía —la filial eléctrica de la forestal controlada por el grupo Angelini—, dijo en un seminario organizado por Acera en el que se abordaron los desafíos para la masificación de estas otras energías renovables, que tal como en 2014, cuando la autoridad modificó el diseño de las licitaciones para adaptarla al perfil de operación de las centrales eólicas y solares, ahora los cambios deberían darse en el sentido de reservar energía para fuentes como la bioenergía o la geotermia, que pueden funcionar sin interrupciones y reemplazar al carbón en una relación de uno a uno. Es decir, se requeriría instalar en base a estas fuentes los poco más de 4.000 MW que serán retirados.

¿Cuál es la situación actual de estas energías?

En la industria agregan que otra de las ventajas de contar con más de estas renovables de base es que están disponibles a lo largo de todo el país y no concentradas en el norte, ya que esto reduce la presión sobre las redes de transmisión cuya capacidad estará limitada al menos durante los próximos diez años, de acuerdo con estimaciones del Coordinador Eléctrico Nacional (CNE).

Actualmente hay 453 MW en base a bioenergía —que incluye la biomasa (residuos forestales y licor negro, subproducto del proceso de la celulosa), cogeneración y biogas— y es la renovable de carácter continuo que tiene la mayor presencia en el Sistema Eléctrico Nacional (SEN).

A esta capacidad se sumarán otros 230 MW provenientes del megaproyecto MAPA de Arauco, mientras que en paralelo la francesa Engie podría sumar otros 320 MW de generación correspondientes a la conversión a biomasa de dos de sus centrales a carbón.

La concentración solar de potencia (CSP), que funciona a partir de la acumulación durante el día del calor del sol —utilizando sales minerales calentadas por el reflejo del sol en espejos— para generar electricidad durante la noche con turbinas a vapor convencionales, es una de las tecnologías que tiene el mayor potencial, con 550 mil MW. Sin embargo, para concretarlo es necesario derrumbar dos mitos: que no funciona y que es cara, dice Fernando González. ‘Los costos de esta energía se han reducido y eso quedó demostrado en la última licitación para clientes regulados en la que ofrecimos un proyecto nuevo de CSP a un precio de US$ 33,9 por MWh’, explica el ejecutivo, quien precisa que pese a lo bajo de la oferta —comparada con los más de US$ 100 por MWh a los que Cerro Dominador subastó en 2014— no lograron adjudicarse ningún bloque en ese proceso.

‘Esto responde a que el esquema de licitaciones de clientes regulados valora fundamentalmente el precio de la energía como criterio de decisión, y no considera otros atributos importantes para el desarrollo del sistema eléctrico’, explica Darío Morales, director de Estudios de Acera.

Geotermia y energía marina, más allá de la electricidad

El alto costo de desarrollo explica en parte que, pese a tener todos los atributos para complementar los momentos en que el viento deja de soplar y el sol se esconde, la geotermia y la energía marina tengan hasta ahora un escaso desarrollo.

Respecto de la geotermia, Carlos Jorquera, gerente de proyectos de Espinos, empresa que desarrolla proyectos renovables y que previamente fue ejecutivo en empresas que intentaron desarrollar esta tecnología, como Energía Andina, ligada al grupo Luksic, asegura que para masificar este tipo de energía es necesario concebirla más allá de la producción de electricidad —de la que actualmente en el país solo hay 40 MW en operación en Cerro Pabellón—, y mirarla como una fuente multipropósito, pues a partir de ella también es posible entregar servicios de calefacción residencial con instalaciones ubicadas en las mismas ciudades.

‘Es posible tener proyectos de geotermia a menos de 80 kilómetros de cualquier ciudad en Chile’, precisa, y dice que ello es posible porque para esta aplicación se requiere solo el calor de la tierra obtenida de reservorios subterráneos en los que puede o no haber agua —a diferencia de la generación eléctrica que sí la requiere— lo que reduce el riesgo y el costo de la exploración.

En el caso de la energía marina, si bien a nivel mundial hay cientos de dispositivos con diversos grados de avance para captar la energía de las olas y las mareas, aún no hay ningún desarrollo a escala industrial, explica Gloria Maldonado, directora ejecutiva del Centro de Investigación e Innovación en Energía Marina (Meric).

Pese a ello, la especialista segura que al menos tres tipos de equipos serían útiles en Chile para entregar abastecimiento eléctrico a comunidades pequeñas ubicadas en zonas alejadas o de difícil acceso en el sur del país. Y además, dice, hay dispositivos que con la energía del mar pueden desalinizar agua, la que también podría abastecer a un costo aceptable el requerimiento de agua de pequeños poblados en todo el país. Asimismo, esta tecnología puede tener un espacio comercial en la incipiente acuicultura en mar abierto —donde tiene menores impactos—, que ya se realiza en Noruega y China y que en Chile está en evaluación.

Fuente: El Mercurio

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