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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Las baterías gigantescas alimentan los planes para las energías eólica y solar

Empresas de servicio público destinan cuantiosos recursos a grandes unidades que permiten un almacenamiento más accesible para su despliegue cuando sea necesario.

Una ola global de inversión en baterías de alta capacidad está lista para transformar el mercado de energía renovable en los años venideros, lo cual hace que sea más práctico y asequible almacenar energía eólica y solar y desplegarla cuando sea necesario. Las empresas de servicio público estatales y otras compañías están comprando baterías que pueden ser más grandes que contenedores de transporte.

Algunas como la nueva batería a escala de servicio público de Tesla Inc. pueden contener la energía suficiente para abastecer a cada hogar de San Francisco por seis horas. Los fabricantes de baterías también están trabajando en modelos más avanzados que contendrán más energía y durarán más tiempo. En EE.UU., la empresa de Silicon Valley introdujo su nueva tecnología de batería llamada Megapack el mes pasado, la que Pacific Gas & Electric Co. planea utilizar en California. Mitsubishi Hitachi Power Systems está desarrollando baterías de alta capacidad para una operación de mil megawatt en Utah que promueve como el proyecto de almacenamiento de energía renovable más grande del mundo.

En el Reino Unido, ScottishPower determinó un gasto de US$ 7.200 millones para energía renovable, mejoramientos de la red eléctrica y almacenamiento de batería entre 2018 y 2022. La empresa de servicio público posee la red de electricidad más grande de Escocia y opera en la región más ventosa de Europa, y genera toda su energía de fuentes renovables después que vendió sus últimos activos de combustibles fósiles en enero.

Millonaria inversión del Banco Mundial

El objetivo de China es aumentar el uso de energía renovable y baterías para 2030 como parte de una enorme reestructuración nacional de energía cuyo propósito es ayudar a reducir el uso de las contaminantes centrales eléctricas a carbón. Y el Banco Mundial reservó mil millones de dólares para invertir en proyectos de baterías, entre los cuales está una de las centrales eléctricas mixtas solar, eólica y de almacenamiento más grandes del mundo en India y un proyecto de baterías en Sudáfrica el que se prevé que será uno de los más grandes en su tipo en África subsahariana.

‘Sin duda sentimos un impulso en el mercado de baterías’, señaló Riccardo Puliti, director global de energía en el Banco Mundial. Las baterías de alta capacidad eran antes demasiado caras para que la mayoría de proveedores de energía invirtiera en ellas, lo que retrasó el crecimiento de la energía renovable, según analistas. ‘La falta de un almacenamiento de energía económico y fácilmente disponible ha sido uno de los impedimentos para que se adopten las renovables en forma más amplia’, manifestó Ravi Manghani, director de almacenamiento de energía de la firma consultora Wood Mackenzie.

Sin embargo, los precios de las baterías de almacenamiento han bajado casi el 40% desde 2015, de acuerdo a datos de Wood Mackenzie. Los precios del litio y el vanadio —dos de varias materias primas clave que se utilizan en esas baterías— también han disminuido durante el último año más o menos. Las baterías tienen el potencial de resolver los problemas que han obstaculizado la adopción de la energía eólica y solar. La confiabilidad de esas fuentes puede variar cuando el viento está calmo o el cielo está nublado, y parte de la energía se puede desperdiciar si no hay medios eficaces para almacenarla. Esos problemas han dejado a la energía renovable expuesta a las críticas. ‘Cuando el viento deja de soplar, ese es el fin de su electricidad’, manifestó el Presidente Trump en marzo en la Conservative Political Action Conference.

Con las baterías de alta capacidad, las empresas de servicio público pueden almacenar energía generada por turbinas de viento y paneles solares y luego proporcionársela a los clientes cuando las condiciones climáticas no sean las ideales o durante períodos de gran demanda. Algunas baterías son del tamaño de un refrigerador, mientras que otras son muchísimo más grandes, y las compañías de servicio público despliegan generalmente varias a la vez. Hay diversas tecnologías de baterías en competencia. Las de litio no son tan caras y las que más se producen, pero las que se basan en el vanadio tienen una vida más larga y pueden contener más energía. Las empresas de servicio público en todo el mundo desplegaron una cantidad récord de 6,1 gigawatt hora de capacidad de almacenamiento de energía en 2018, suficiente para proporcionar electricidad a cerca de 50 mil familias durante un día, de acuerdo a Wood Mackenzie. Eso es relativamente pequeño, pero el gasto en baterías de alta capacidad está listo para crecer seis veces hasta llegar a los US$ 71 mil millones para 2024, según Wood Mackenzie.

Reemplazo del gas

En California, Tesla y otras compañías están distribuyendo baterías que van a reemplazar a tres antiguas plantas de gas. Las soluciones de almacenamiento proporcionarán energía a la red durante los períodos de gran demanda. China ya es un importante usuario de baterías de alta capacidad. Junto con Corea del Sur desplegaron más del 40% de los nuevos gigawatt hora que se pusieron en servicio en todo el mundo para soluciones de almacenamiento de energía estacionaria el año pasado, de acuerdo a la firma de inteligencia de mercado IDTechEx.

Mientras tanto, el propósito del programa de baterías del Banco Mundial es proporcionar energía a más de 800 millones de personas a nivel mundial especialmente en partes de Asia y África que no tienen acceso a la electricidad. El banco espera reunir US$ 4 mil millones adicionales en recaudaciones privadas con el fin de impulsar operaciones tales como la asociación con la empresa de servicio público estatal Eskom de Sudáfrica para desarrollar una batería de 1,44 gigawatt hora.

La inversión de ScottishPower en baterías tiene como fin ayudar a evitar que parte de la energía eólica que genera se desperdicie y ayudar a equilibrar el suministro de electricidad en la red. Escocia produce más energía eólica que la que puede utilizar, y actualmente envía el exceso de producción a otras partes del Reino Unido, pero parte de esa energía se pierde debido a la falta de capacidad de almacenamiento, de acuerdo a la empresa. ‘Nuestra visión para el futuro de la energía tiene el almacenamiento como foco central’, señaló el jefe ejecutivo de ScottishPower Keith Anderson.

Fuente: El Mercurio

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