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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Estudio ACERA: Se necesitarán 8 GW de ERNC adicionales de capacidad instalada para que el sistema opere de manera sustentable

El retiro de la totalidad de las centrales a carbón el año 2025 es posible, siempre que el sistema eléctrico nacional llegue a ese año con determinados recursos técnicos y regulatorios, que por su magnitud son un desafío muy importante para el país, es el principal mensaje de la primera fase de resultados de este estudio, encargado por ACERA a la consultora SPEC en colaboración con ISCI.

El sector energético es hoy el que más aporta a las emisiones de gases de efecto invernadero en Chile, así como también de otros materiales particulados que impactan en la contaminación local, es por esto que cuanto antes se elimine el carbón de la matriz, de mejor manera podremos combatir la crisis climática y reducir la contaminación local que afecta a las zonas en que se emplazan esas centrales.

Con esta premisa, y la necesidad de validar técnica, ambiental y económicamente la factibilidad de lograr una matriz cero carbón, es que ACERA se propuso realizar el estudio “Ruta de Referencia para Alcanzar Cero Emisiones en el Sector de Generación de Energía Eléctrica en Chile”, el más grande y ambicioso que ha realizado la asociación renovable, y dar así a conocer las distintas trayectorias posibles para lograr una matriz cero emisiones lo más rápido posible.

La asociación gremial, que reúne a toda la cadena de valor del sector de energía renovables en el país, presentó hoy los resultados de la primera fase del estudio, denominada “Escenario sin carbón al 2025”, ante una audiencia compuesta por especialistas del sector, entre autoridades, consultores y académicos.

“Para lograr esta transición, es necesario contar con una mirada de largo plazo, que vaya más allá de la salida del carbón, identificando los factores clave para lograr el objetivo final. Entender cómo afectan, por ejemplo, la velocidad de inversión en centrales renovables, las restricciones de transmisión, las barreras para el ingreso de nuevas tecnologías, el almacenamiento de energía o la flexibilidad del sistema, entre muchas otras variables”, destaca Carlos Finat, Director Ejecutivo de ACERA.

Los resultados de este estudio -encargado por ACERA a la consultora SPEC en colaboración con el Instituto Sistemas Complejos de Ingeniería de la Universidad de Chile (ISCI)- adquieren una especial importancia justamente en un contexto de la preocupante crisis climática. “En ese sentido, estamos convencidos de que todas las decisiones que involucren a un sector tan relevante como éste, deben contener no sólo buenas voluntades, sino que además deben ser respaldadas por un análisis técnico y económico robusto. Y ese es el aporte que queremos hacer como Asociación. Nuestro foco está en las personas, y es necesario evitar que, por decisiones aceleradas y poco analizadas, terminemos, por ejemplo, aumentando las emisiones contaminantes o trasladando las zonas de sacrificio, y no acabando con ellas”, subraya Finat.

Principales resultados y conclusiones

o Respecto al desarrollo de infraestructura ERNC, se requiere que en el periodo 2022-2025 se pongan en servicio alrededor de 8.000 MW adicionales a los ya comprometidos, que corresponden en torno a 10.000 MW. En particular, de los 8.000 MW adicionales, se requiere en torno a 1.000 MW en sistemas de almacenamiento, tecnología de incipiente desarrollo en nuestro mercado.

o Para adaptar el sistema, en el período 2022-2025, dada la incompatibilidad de los tiempos de desarrollo de tecnologías como CSP y bombeo hidráulico, va a requerir una fuerte expansión del parque de generación eólico. Si no se llegara a adaptar el sistema en términos de la capacidad instalada, se requeriría un uso significativamente mayor de generación diésel, pudiendo llegar a ser del orden de seis veces a lo utilizado en el año 2020.

o Para lograr que entren en operación los volúmenes de renovables que se requieren, es fundamental tener políticas regulatorias considerablemente más agresivas de las que se han planteado hasta el momento. Estás políticas están relacionadas con el debido reconocimiento de la remuneración por capacidad, aumento programado del impuesto a las emisiones, incorporación de las ERNC al mercado de servicios complementarios, cambios regulatorios para los sistemas de almacenamiento, por nombrar algunos.

o Desde la perspectiva operacional, el sistema requiere ser capaz de asegurar el suministro de combustibles como gas y diésel. El primero es requerido para complementar la variabilidad intra-diaria de las renovables solar y eólica, y se requiere de manera permanente durante el año para complementar la variabilidad hidrológica. El diésel deberá hacer frente a escenarios extremos de indisponibilidad eólica-solar.

o Las congestiones del sistema de transmisión podrían producir recortes anuales de generación ERNC del 6,36%. Estas congestiones podrían ser gestionadas mediante sistemas de almacenamiento, como activo de transmisión. Actualmente, no hay proyectos de estas características dentro del plan de expansión.

o Por otro lado, el sistema requerirá que la hidroelectricidad tome un rol fundamental en el aporte a la flexibilidad operacional intra-diaria. Esto requerirá cambios en estrategias y plataformas para la operación y despacho de los recursos, y poner atención a posibles conflictos con otros usos del agua e impacto en los ecosistemas locales.

o Desde el punto de vista de la estabilidad de tensión del sistema ante salidas intempestivas de líneas de transmisión, se requieren recursos adicionales que no pueden ser del todo provistos por centrales ERNC y que requieren inversiones adicionales.

o El Coordinador Eléctrico Nacional (CEN), deberá iniciar urgentemente un proceso de mejora de la modelación dinámica del sistema, en particular de las centrales renovables, para identificar tempranamente condiciones críticas de operación y estrategias de solución que aprovechen al máximo las capacidades de las ERV.

El estudio completo cuenta con la simulación de tres fases y escenarios: (1) Escenario sin carbón hasta el 2025 (presentado hoy), (2) Trayectoria sin carbón en la matriz, y (3) Trayectoria hacia cero emisiones en la matriz. Los resultados de las etapas siguientes se irán dando a conocer dentro de las próximas semanas, hasta el hito final contemplado tentativamente para octubre de 2021.

DESCARGA EL RESUMEN EJECUTIVO DEL PRIMER HITO DEL ESTUDIO ACERA

Copyright © 2022 ACERA
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