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 03-09-2020
La veloz apuesta por las energías limpias chilenas

Chile está comprometido con dejar atrás el alto costo económico y medioambiental del carbón importado para convertirse en un país carbono neutral en 2050. Sin embargo, el cambio climático y la rentabilidad de las energías renovables aceleran la búsqueda de un desarrollo más limpio y sostenible. En 20 años, toda la energía que el país necesite podría provenir de fuentes limpias y Chile incluso podría exportarlas.

A 4.500 metros por sobre el nivel del mar, se ve una especie de niebla tan blanca como la nieve. La misma que cubre toda la arena a su alrededor.

Es vapor de agua.

Lejos de la cortina de humo negro que se asocia a una planta energética, esta es la imagen de la central geotérmica más alta sobre el nivel del mar en el mundo. Este proyecto produce suficiente energía para satisfacer el consumo anual de 165 mil hogares. Es decir, para mantener a una comuna como Maipú.

No solo eso. Además, ahorra la emisión de 166 mil toneladas de dióxido de carbono al año.

A pesar de no ser tan conocida, la geotermia es una fuente energética ampliamente desarrollada en países como Islandia y Nueva Zelanda. Pero esta planta geotérmica no está en ninguno de esos países. Está en Chile.

A 215 kilómetros al noroeste de la ciudad de Calama, se encuentra la comuna de Ollagüe. En medio de la dureza y la belleza del desierto de Atacama, viven 321 personas y es la comuna menos poblada del norte del país. Recién en 2014 el pueblo comenzó a tener energía eléctrica las 24 horas del día, gracias a la instalación de una planta híbrida solar/eólica, que fue desarrollada de la mano del proyecto de construcción de la primera central geotérmica en Sudamérica, misma que puso a Chile a la vanguardia de las energías renovables no convencionales.

Es Cerro Pabellón.

La década clave en el avance hacia las energías limpias

Los últimos 10 años han sido significativos en el desarrollo de energías limpias en Chile. Si en 2011 se tenía una capacidad instalada de energías renovables no convencionales (ERNC) de 540 megawatts (MW), hoy la cifra ha aumentado más de 10 veces. A fines de 2019 bordeó los 6 mil, suficiente para el consumo anual de alrededor de 2,8 millones de casas. Carlos Finat, director ejecutivo de la Asociación Chilena de Energías Renovables y Almacenamiento (Acera), explica que la meta de Chile era tener una capacidad de generación instalada en las plantas de energías renovables no convencionales equivalente al 20 por ciento de la matriz energética del país en 2025, pero lo logró a finales del año pasado. Con creces: alcanzó el 23 por ciento.

Las auspiciosas cifras incluso influyeron en que Chile asumiera el liderazgo de la Conferencia mundial sobre el cambio climático 2019 (COP25), luego de que la ministra del Medioambiente, Carolina Schmidt, diera cuenta en la edición 2018 de la conferencia que Chile había reducido en un 9,9 por ciento la intensidad de emisiones de gases de efecto invernadero. El país fue reconocido por el informe Climatescope 2018 de Bloomberg NEF como el más atractivo de todo el mundo para desarrollar proyectos de energía renovable

Las empresas privadas se han sumado a invertir en energía solar y eólica no solo para cumplir con las nuevas exigencias del ministerio, sino porque llegaron a ser competitivas y permiten abaratar costos, mientras al mismo tiempo se le da un respiro al planeta. De hecho, actualmente es más barato el costo del MW de potencia instalada solar o eólica, que de cualquier otra tecnología. El Grupo Enel fue uno de los pioneros, por ejemplo, inaugurando en 2009 el primer parque eólico de Chile: Canela en la región de Coquimbo, central que hoy es operada por Enel Green Power. Así, las llamadas energías “no convencionales” se hicieron cada vez más familiares.

–Ya durante el año pasado, logramos que el 44 por ciento de nuestra generación fuera en base a estas tecnologías– dice.

El director ejecutivo de Acera explica que es posible retirar todas las centrales que utilizan combustibles fósiles en 2040, pues el ritmo de instalación de centrales de energías renovables es más acelerado que el que solicita el gobierno.

–Solamente en construcción hay cerca de 5.000 MW, casi equivalente a la capacidad que ya hay instalada, que son centrales que se van a poner en servicio en los próximos dos años– sostiene Finat.

De acuerdo a estimaciones de Acera, esta energía equivale al consumo eléctrico anual de alrededor de 2.4 millones de hogares. Además, si se considera también la energía hidroeléctrica, es probable que en el año 2025 hasta el 60 por ciento de la generación de energía de Chile sea renovable.

La apuesta de Chile por las energías renovables es tan veloz, que Enel incluso solicitó en mayo de este año a la Comisión Nacional de Energía que se adelantara para 2022 el retiro de Bocamina, su última central a carbón, que se suma al retiro en diciembre de 2019 de la unidad a carbón de la central Tarapacá.

Al respecto, el gerente general de Enel Chile, Paolo Pallotti, explica:

–El desarrollo de nuestra estrategia nos permite liderar una transición energética justa en Chile. Hace más de una década iniciamos un camino decidido hacia la descarbonización. El adelantamiento del cierre de todas nuestras centrales a carbón es consecuencia de ese plan a mediano y largo plazo. En 2022 seremos la primera compañía eléctrica del país en dejar la generación a carbón y ese mismo año habremos añadido 2000 MW en nuevas plantas solares, eólicas y la ampliación de nuestra planta geotérmica para llegar a tener 76% de nuestra capacidad instalada sin emisiones.

Para que el porcentaje de energía eléctrica que proviene de fuentes renovables aumente, el ingeniero en recursos naturales y exseremi de Energía de la Región Metropolitana, Sergio Versalovic, explica que el país debería desarrollar métodos de almacenamiento.

–No es fácil cambiar carbón, petróleo o gas natural por energía eólica o solar. Se requieren las otras condiciones: contar con vectores energéticos necesarios, como almacenamiento térmico, hidrógeno o almacenamiento en agua y que permita hacer el cambio– comenta.

Las energías renovables pendientes

Cuando se hace de noche, los paneles fotovoltaicos no generan energía. Cuando no hay viento, los aerogeneradores no giran. Debido a la alta variabilidad de estas dos energías, es difícil llegar al 100 por ciento de energías renovables solamente con fuentes eólicas y solares. Pero en Chile hay más alternativas para apoyar las ya desarrolladas fuentes energéticas.

La geotermia es un tipo de energía renovable que, como se obtiene al aprovechar el calor del interior de la Tierra, varía menos que la eólica o la solar. Si una zona tiene muchos volcanes, como es el caso de Chile, el calor subterráneo está más cerca de la superficie y es más fácil de aprovechar las 24 horas del día. El vapor producido por el calor de la tierra, como en el caso de los géiseres, puede transformarse en energía eléctrica.

Aunque Chile tiene alrededor de 150 volcanes activos, el desarrollo de la geotermia es lento, pues su inversión es riesgosa, especialmente en la etapa de exploración. Es posible que se perfore un pozo geotérmico y que sus hallazgos no sean industrialmente utilizables. Los países que la han desarrollado con éxito, como Islandia y Nueva Zelanda, lo han logrado a través de subvenciones estatales.

En el caso de Chile, Cerro Pabellón no se materializó con subsidios, pero sí a través de una alianza público-privada entre Enel Green Power Chile y ENAP. Enzo Sauma, académico del Centro de Energía de la Universidad Católica, propone que, aunque aún queda mucha energía solar, eólica e hidroeléctrica que explorar, la geotermia se podría trabajar en el futuro, cuando se agoten los mejores sitios para trabajar las energías ya desarrolladas.

–En geotermia tenemos un potencial de 3.000 MW, lo que nos entrega importantes posibilidades para el aprovechamiento eléctrico o térmico de esta fuente energética que es invariable ante fluctuaciones climáticas– agrega el ministro de Energía, Juan Carlos Jobet.

También hay otras alternativas, como la biomasa, energía obtenida a través de turbinas que se mueven gracias a la combustión de materia orgánica. Carlos Finat advierte que en Chile hay cantidades limitadas del recurso. Sin embargo, aunque no esté cerca de los niveles de energía que produce el viento o el sol, Sauma afirma que sería bueno desarrollarla como un complemento.

El Marine Energy Research and Innovation Center (MERIC) es un centro de investigación financiado por Corfo y por fondos privados. Se dedica desde hace cuatro años a estudiar el desarrollo de las energías marinas, particularmente las energías mareomotriz, derivada de las mareas, y la undimotriz, propia del oleaje. Ninguna de ellas ha sido explorada en profundidad aún. De hecho, todavía se estudia el impacto que la instalación de estas tecnologías tiene en el ambiente marino.

Uno de los investigadores de MERIC, el académico de la Universidad Católica Cristián Escauriza, explica que un dispositivo de corrientes de marea puede funcionar de forma similar a un molino de viento, pero bajo el mar.

–Se pone una turbina en el océano y con la energía cinética del flujo se hace dar vuelta y con eso se puede extraer energía– dice.

Escauriza también comenta que la energía de corrientes de marea es más predecible que otras energías, porque se produce en los canales que están controlados por el efecto gravitacional de la luna. El oleaje, por otro lado, tiene más variabilidad. Chile tiene potencial casi a lo largo de toda su costa de desarrollar energías marinas.

Proyecciones para las renovables chilenas

En Acera estiman que la generación eléctrica actual de Chile se podría abastecer 68 veces con la disponibilidad de recursos que tiene en país solamente en sol, viento y pequeñas hidroeléctricas, puesto que hay potencial de sobra. Debido a su diversidad geográfica, diferentes energías pueden desarrollarse en Chile, aunque a distintas escalas. Esto abre las puertas a otro mercado emergente: el hidrógeno verde. El hidrógeno puede ser utilizado como combustible, por ejemplo, para el transporte. Sin embargo, producirlo era demasiado contaminante. El denominado “hidrógeno verde” es el resultado de su producción utilizando energías renovables.

El ministro Jobet sostiene que todo el potencial de generación eléctrica con fuentes renovables ubica a Chile en “una posición privilegiada para producir hidrógeno verde”, y también para exportarlo, debido a que los puertos se encuentran cercanos a los lugares de producción. Chile tiene la radiación solar más alta del mundo, vientos de norte a sur, casi 6,5 mil kilómetros de costa donde se puede explorar las energías marinas y potencial geotérmico a lo largo de la cordillera. El país no solo tiene potencial para llegar a ser carbono neutral en 2050, sino para mantenerse a la vanguardia a nivel mundial en cuanto a energías limpias en tiempos en que ser responsable con el medioambiente es clave para el desarrollo.

Fuente: La Tercera

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