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

Las buenas perspectivas del sector eólico en el país

Con más de una decena de parques para la producción de energía a partir de los fuertes vientos que existen en Chile, la generación eólica está jugando un rol preponderante en la diversificación de la matriz nacional, que muy pronto podría ser carbono neutral.

Este año, el gobierno actualizó la Política Energética Nacional: para 2030 la ambición del Ministerio de Energía es que las energías renovables representen el 80% de la matriz. A agosto de 2021, el sistema local contaba con una capacidad instalada de 28.495 MW, de los cuales un 53,3% correspondía a fuentes renovables.

Las energías hidráulica (24%) y solar (17,8%) ocupaban los dos primeros lugares, mientras que en tercer puesto se encontraba la eólica, con un 9,9% y con 20 años de historia en Chile y un aumento sostenido en la participación del mapa energético del país: hace cinco años, este tipo de generación llegaba solo al 3,1% del total. Según el director de Estudios de la Asociación de Energías Renovables (Acera), Darío Morales, la energía eólica es indispensable para cumplir con las metas de descarbonización que se autoimpuso Chile.

Según un estudio encargado por Acera a la consultora SPEC, ‘para retirar de manera costo-efectiva las centrales a carbón al año 2030, se requiere la instalación de al menos 10 GW en centrales eólicas en los próximos ocho años. Esto nos muestra que la energía eólica deberá seguir jugando un rol central’, señala.

De hecho, según datos del Ministerio de Energía, los proyectos de generación programados para este año contemplaban 94 iniciativas, con un monto de inversión global de US$ 10.451 millones y 6.016 MW de potencia instalada, de los que 1.813 MW correspondían a energía eólica.

Uno de los proyectos más destacados es el Parque Eólico Horizonte, en Taltal, desarrollado por Colbún. Con una entrada en operación programada para 2024, es considerado el mayor parque de América Latina y tendrá una capacidad de 778 MW, con una inversión de US$ 850 millones. Contempla la instalación de 140 aerogeneradores y una generación media anual de 2.400 GWh, equivalente al consumo de más de 700 mil hogares.

Una de las regiones líderes en esta tecnología es la de Atacama, donde la comuna de Freirina destaca por su matriz 100% renovable y 100% basada en energía eólica. ‘Solo este año aportó el 27% de la energía eólica total producida en Chile’, afirmó el subsecretario de Energía, Francisco López, durante una visita técnica al complejo eólico Cabo Leones de esa localidad.

Oportunidades

Para el director del Laboratorio de Geociencias de la Universidad de Aysén, Cristian Mattar, la energía eólica tiene múltiples ventajas. Una de las más atractivas, sin embargo, es su potencial de expandirse hacia los océanos.

‘Hoy en día la energía marina permite incorporar aerogeneradores de potencias equivalentes a 10 o 12 MW, es un área que está en mucha expansión y, además, permite configurar escenarios de extracción híbrida como eólica, mareo y undimotriz’, afirma.

En la actualidad, los aerogeneradores marinos se componen de torres flotantes, por lo que su limitación a estar anclados a una superficie cada día está disminuyendo. ‘Chile, en ese sentido, tiene una importante ventaja comparativa y competitiva con los otros países de la región, ya que puede permitir la extracción en vastas zonas marinas para inyección al territorio nacional y exportar energía.

Solo Brasil supera a Chile en esta brecha de estimación del potencial eólico marino y su aprovechamiento’, comenta el investigador.

En este contexto, Cristian Mattar cree que Chile debe aprovechar todo el potencial eólico marino para desarrollar tecnología en esta área. Los retos apuntan al marco legal que aún no permite una tan rápida implementación.

Por otra parte, el desarrollo del hidrógeno verde (H2V) es otra alternativa que podría ayudar a lograr la carbono neutralidad en Chile, ya que -tal como explica Daniela Sepúlveda, académica del Instituto de Ciencias Naturales de la Universidad de Las Américas (UDLA)- es portador de energía no contaminante que se obtiene a través de la electrólisis del agua.

‘El hidrógeno verde utiliza electricidad proveniente de energías renovables como la eólica o solar y puede reaccionar con el oxígeno (oxidación) para producir calor y/o electricidad sin producir CO2’, dice la académica, y resalta que los fuertes vientos que circulan en Chile podrían convertir al país en un gran generador de H2V.

Fuente: Diario Financiero

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