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 06-02-2020
La ruta de la carbono neutralidad

El proyecto de ley marco de cambio climático ingresado al Congreso es el punto de partida para que el país alcance la neutralidad de emisiones a 2050, lo cual es destacado por los actores del sector energético, quienes mencionan todas las medidas que se impulsan, junto con sus desafíos.

La carbono neutralidad definió su rumbo a nivel nacional mirando a 2050, año en que se debería cumplir esta meta, por lo que el proyecto de ley marco de cambio climático tiene un rol fundamental para avanzar en esta materia, donde el sector energético es un protagonista en este proceso, pues representa el 78% de las emisiones de dióxido de carbono (CO2) emitidas en el país, según el Informe Bienal de Actualización sobre Cambio Climático de 2018.

Y es que la iniciativa legal, enviada al Congreso a inicios de este año por parte del Ministerio de Medio Ambiente, establece una definición legal, con la meta explícita de que Chile alcance la carbono neutralidad a 2050, lo que tienen cuatro países en el mundo (Suecia, Francia, Reino Unido y Nueva Zelandia).

Es así como el artículo 4° del proyecto señala: “se define el año 2050 como meta para alcanzar la neutralidad de emisiones, que consiste en el estado de equilibrio entre las emisiones y absorciones de gases de efecto invernadero, considerando que las emisiones son iguales o menores a las absorciones”.

La importancia que tendrá esta regulación es destacada a ELECTRICIDAD por parte de autoridades, representantes gremiales de la industria y especialistas, quienes explican las distintas iniciativas que se realizan en el sector para reducir las emisiones de CO2, como la incorporación masivas de energías renovables, un mayor desarrollo en el sistema de transmisión, medidas de eficiencia energética y la electrificación de los consumos en la matriz energética, lo que implica el impulso a la generación distribuida, la electromovilidad y la integración del hidrógeno verde. Todo esto fue presentado por los representantes nacionales en la COP25, realizada en Madrid.

Medidas

El ministro de Energía, Juan Carlos Jobet, señala que el plan nacional de carbono neutralidad apunta a “limpiar de carbón nuestra matriz de generación y que la electricidad también reemplace la quema de combustibles fósiles en distintos sectores de la economía como el transporte, la vivienda, en la minería y en otras industrias”.

“Estamos en un plan ambicioso de cerrar todas las centrales a carbón a 2040, gracias a un acuerdo que alcanzamos con todas las empresas generadoras, desarrollando con fuerza las energías renovables y haciendo más líneas de transmisión”, agrega.

A su juicio, otra medida claves para avanzar en la meta es la eficiencia energética: “De acuerdo a proyecciones de la Agencia Internacional de Energía, para alcanzar un escenario sostenible, casi un 40% de la reducción de emisiones vendrían de proyectos de este tipo”.

Jobet también menciona el potencial que tiene la producción de hidrógeno verde en el país, a partir de la energía solar, precisando a 2030 este combustible “tiene un peso sustancial, pues casi un 20% de la meta de ser carbono neutral. Según nuestras estimaciones, la vamos a cumplir usando el hidrógeno como solución que necesitamos para carbono neutral a 2050”.

En el sector privado asumen el desafío de avanzar hacia esta meta, especialmente en el desarrollo de la electrificación de los consumos en la matriz energética final, como sostiene Claudio Seebach, presidente ejecutivo de Generadoras de Chile: “La carbono neutralidad plantea la oportunidad para que la electricidad se transforme en el principal vehículo energético a fin de reducir las emisiones globales y de paso la contaminación local”.

El representante gremial indica que el desafío pasa por incrementar la participación de la electricidad en los consumos, pues actualmente “representa sólo el 22%, mientras que los derivados del petróleo son cerca del 57%”.

“La principal acción de reducción de emisiones ya comprometida es el cierre de centrales de carbón a 2040 y la incorporación masiva de energías renovables, por lo que el siguiente paso es la electrificación del transporte, la eficientización de la vivienda y el reemplazo de combustibles fósiles en los usos de maquinaria y producción de calor en la industria y minería por electricidad o hidrógeno verde producido por electrólisis desde energía renovable”, agrega.

Rainer Schröer, director del Programa de Energías Renovables y Eficiencia Energética de GIZ en Chile, resalta el programa de cierre de unidades generadoras a carbón, mencionando que trabajan junto al Ministerio de Energía en diferentes proyectos, como -por ejemplo- en la reconversión de actuales termoeléctricas a carbón a unidades de almacenamiento utilizando energías renovables. “Nuestra intención es desarrollar proyectos pilotos en Chile, que incluso pueden ser adaptados en otros países”, plantea.

El panorama es positivo también para Carlos Finat, director ejecutivo de la Asociación Chilena de Energías Renovables y Almacenamiento (Acera A.G.), quien afirma que se podría alcanzar la neutralidad en emisiones “varios años antes de 2050”, aunque advierte que es necesario programar también el retiro de las centrales a gas y de los generadores que usan diésel.

“El caso de estos últimos es especial, ya que a pesar de que no hay informes recientes que indiquen su necesidad, se siguen instalando atraídos por una señal de potencia que -tal como Acera ha planteado en diferentes ocasiones- está mal configurada y debe ser corregida”, asegura.

Para Javier Bustos, director de Estudios y Regulación de Empresas Eléctricas A.G., la tendencia en la sustitución de generación en base a combustibles fósiles por energías renovables “es irreversible, no sólo por los compromisos internacionales en materia de reducción de emisiones, sino por su competitividad respecto de tecnologías tradicionalmente presentes en Chile. Ahora queda por ver cómo se sumará el sector transporte y el sector industrial a esta reconversión tecnológica que es necesaria para alcanzar la meta”.

Transmisión

Carlos Finat concuerda con esta visión, agregando que en el sector de transporte es necesario contar con una infraestructura de carga adecuada y que no sea un cuello de botella para los usuarios de la movilidad eléctrica. Para ello, no solamente se necesita más generación limpia, sino que también se necesitan las líneas de transmisión y de distribución para llevar esa energía en las cantidades necesarias hasta los puntos de carga”, afirma el ejecutivo.

La transmisión es fundamental, de acuerdo con el diagnóstico de Juan Carlos Olmedo, presidente del Consejo Directivo del Coordinador Eléctrico Nacional, quien explica que el cambio en el uso de energéticos fósiles a electricidad en materia de calefacción y transporte implica modificar y reforzar todas las redes de transmisión y distribución”.

“Nuestros estudios muestran que el factor clave para concretar ese proceso de llegar a la carbono neutralidad, y la descarbonización de la matriz energética, es el desarrollo de la infraestructura de transmisión, no solo a nivel de alta tensión, sino que también a nivel de redes de distribución”, precisa.

En este aspecto, Javier Bustos subraya el desafío técnico de avanzar en una operación y planificación de la expansión de las redes, “de manera de poder considerar el desarrollo de generación distribuida así como de éstos nuevos consumos eléctricos, que son difíciles de anticipar”.

“Por ello, la expansión de la distribución y de la transmisión tiene que conversar en formas que no habíamos considerando anteriormente. Por el lado regulatorio, es clave lo que suceda con la regulación de la distribución y cómo las inversiones que van a ser necesarias para modernizar la red de distribución y prepararla para estos nuevos desafíos van a ser valorizadas”, añade el especialista.

El factor del impuesto verde

Carlos Finat, director ejecutivo de Acera A.G. dice que la correcta aplicación de los impuestos a las emisiones, es una herramienta fundamental en la transición hacia una matriz con cero emisiones netas, por lo que plantea la necesidad de corregir su actual implementación, “ya que no permite diferenciar en el despacho las centrales con menos emisiones y, además, impone compensaciones que son pagadas, en parte, por las generadoras limpias. Adicionalmente, es una señal de precio que no responde proporcionalmente a las emisiones, debido a que, sobre cierto límite, el exceso le es compensado a la central contaminante”.

A su juicio, un incentivo que se podría incorporar “es establecer una línea de financiamiento para los proyectos de generación ERNC que se instalen en reemplazo de las centrales contaminantes que salgan de servicio. Un fondo de ese tipo podría establecerse con el apoyo de la banca verde, que existe actualmente, y a través de la cual se pueden obtener tasas de interés muy competitivas para los proyectos que sustituyen tecnologías contaminantes”.

En la actualidad el impuesto verde cubre 34% del total de emisiones de CO2 del país, distribuido en 33% por fuentes fijas y 1% por fuentes móviles. En opinión de Generadoras de Chile, su presidente ejecutivo Claudio Seebach, sostiene que “los mecanismos de precios al CO2, entre los que se encuentra el impuesto verde, para ser realmente efectivos en la reducción de emisiones deben cumplir con principios básicos como otorgar señales de largo plazo y aplicación gradual; ser de cobertura amplia de las emisiones nacionales; apoyar a sectores regulados y los vulnerables a los impactos del impuesto; tener costos de administración razonables y vincularse con los avances internacionales como offsets o el artículo 6 del Acuerdo de París”.

Fuente: Revista Electricidad

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