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

Generación renovable se dispara, pero sigue preocupando el nivel de vertimiento

El aporte de este tipo de centrales representa un 35% de la producción total, principalmente de la mano del crecimiento en la producción de centrales solares.

La generación a partir de centrales renovables no convencionales (ERNC) está rompiendo todos los récords, así lo demuestran las cifras del Coordinador Eléctrico Nacional, desde donde se detalla que por ejemplo, en lo que va del año este tipo de tecnologías representan un 35% de la producción total, mientras que en 2021, el indicador a esta fecha llegaba al 26%.

La principal razón es la fuerte entrada de nuevos proyectos a funcionamiento, tanto solares como eólicos, cuya participación total en el sistema creció más de un 50% respecto al último ejercicio, y es que en 2021 se vio una explosiva entrada de iniciativas de este tipo. También ha influido en el indicador el crecimiento de la demanda energética del país, que se ha incrementado en un 4,7%.

Según las cifras de Acera, gremio que reúne a las empresas renovables, el 2021 terminó con cerca de 11.400 MW de potencia ERNC instalada, representando un aumento de casi el 55% con respecto a la capacidad instalada con que terminó el 2020. Con respecto a la energía eléctrica generada, un 27% provino de fuentes ERNC eléctrica, superando ampliamente el 22% del 2020

‘Dentro de los factores que han impulsado este avance, se encuentra el desarrollo de una gran cantidad de proyectos para hacer frente a los desafíos que nos impone la transición energética y el compromiso de retiro del carbón, que al 2025 debería tener un 65% de esta tecnología fuera de operación’, explica la directora ejecutiva de Acera, Ana Lía Rojas.

El fundador de la consultora SPEC, Carlos Suazo, añade que, según información del Coordinador Eléctrico Nacional, este año se observará un aumento de la capacidad instalada fotovoltaica en cerca de 4.400 MW y de 1.400 MW eólicos. ‘Esto sin duda llevará al Sistema Eléctrico Nacional a niveles de penetración altísimos de energía renovable no convencional. En la medida que exista un nivel de flexibilidad operacional suficiente para enfrentar esta expansión, superaremos penetraciones instantáneas del 60% observadas durante 2021’.

Con todo, desde Acera prevén que la potencia total instalada ERNC hacia final de año se ubique entre 13.000 MW y 14.500 MW, pudiendo representar entre un 35% y 40% de la generación de energía eléctrica. ‘Este es un escenario que era inimaginable hace 10 o 5 años atrás, pero la competitividad de costos, el compromiso de la descarbonización del sector y las demanda por una matriz limpia desde el punto de vista social y de nuestros compromisos internacionales en materia de cambio climático, contribuyen a explicar esta cifra’, añade Rojas

Sin embargo, una cifra que preocupa es el explosivo crecimiento del vertimiento de energía renovable, producto de las dificultades que existen para el transporte de la producción ante la falta de líneas de transmisión que conecten a los grandes centros de consumo. De esta manera, en lo que va del año no se han podido utilizar hasta 290 GWh de energía eólica y solar, cifra que es muy superior a lo visto en todo 2019 y 2020, y que significa que hasta un 8% de esta producción no se ha podido utilizar.

‘Debemos buscar soluciones para pensar en cómo utilizar de mejor manera los recursos existentes a lo largo de todo el día. Una vía efectiva sería mejorar los mercados de servicios complementarios y almacenamiento para entregarle mayor flexibilidad al sistema y poder mover la sobreoferta renovable a horarios donde aumenta la demanda. Otra, es incentivar la participación de la demanda de forma activa y para ello es clave avanzar en portabilidad’, agrega el coordinador del Área de Riesgo y Regulación de Ecom Energía, Alejandro Ramírez.

Por su parte, Carlos Suazo, explica que existen soluciones de corto y mediano plazo. Las de corto están asociadas a medidas operacionales del sistema y a mayor inteligencia en las redes de transmisión, mientras que las de mediano plazo están orientadas a perfeccionamiento de la regulación y la incorporación de nueva infraestructura.

‘La gestión del agua será un aspecto fundamental no solo para enfrentar el desafío del vertimiento, sino también para gestionar el riesgo asociado al suministro eléctrico durante el próximo invierno. Actualmente, el Coordinador está operando los embalses a su nivel mínimo de producción para dar cumplimiento a los convenios de riego vigentes con regantes de las distintas cuencas. Otras medidas apuntan a establecer límites dinámicos en tramos críticos del sistema de transmisión, que dependan de condiciones climáticas específicas (temperatura, ventilación, entre otros)’, asegura Suazo.

Desde Acera advierten que no se puede esperar la entrada de la línea de transmisión Kimal-Lo Aguirre, esperada en el mejor de los casos al 2028, como única solución. En el corto plazo, apuntan a que es fundamental hacer un mejor uso del sistema de transmisión, para lo que se debe evaluar la incorporación de almacenamiento, tanto de activos ‘stand alone’, adosados a centrales de generación, como de activos de transmisión.

‘Igualmente, para los años inmediatos, la implementación de tecnologías de control avanzado como esquemas de desconexión o reducción automática de generación, EDAG o ERAG, con el propósito de permitir una mayor posibilidad de distribución y flujos de energía por las redes que se vean congestionadas, toda vez que se resguarda la confiabilidad del sistema. Pero, indudablemente, hacer un ajuste en los criterios de la operación del mercado eléctrico para gestionar y disminuir los vertimientos que se empiezan a proyectar como relevantes para los próximos años es crucial’, sostiene Rojas.

Fuente: El Mercurio

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