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 tecnologías que podrían revolucionar la energía renovable en Chile

En su camino a la carbono neutralidad, el mundo está incorporando nuevas soluciones energéticas que se suman a las ya tradicionales fotovoltaica y eólica. Plantas solares flotantes, hidrógeno verde, hibridación y energía del mar tendrían gran potencial de desarrollo en nuestro país, aunque es clave avanzar en almacenamiento y flexibilidad, advierten desde ACCIONA.

El crecimiento de las energías renovables es imparable. Según proyecciones de la Agencia Internacional de la Energía (AIE), la participación de las renovables en el suministro eléctrico global pasará del 26%, en 2018, al 44%, en 2040, y proporcionarán 2/3 del incremento de demanda eléctrica registrado en ese período, principalmente a través de las tecnologías eólica y fotovoltaica. En Chile, hoy estamos desarrollando más energía renovable que nunca en nuestra historia.

El Ministerio de Energía estima que solo este año entrarán en operación más de 6 GW de capacidad, la mayor parte de ellos solares y eólicos, lo que representa un aumento de 27% respecto a la capacidad instalada a fines de 2020. Pero si bien la energía solar fotovoltaica sigue siendo la predominante a nivel nacional, el sector de las renovables se encuentra en permanente proceso de innovación y el abanico de alternativas —muchas de ellas tecnologías híbridas— podría ampliarse significativamente en los próximos años. Sin ir más lejos, la planta de Concentración Solar de Potencia (CSP) Cerro Dominador, un innovador proyecto que combina tecnología termosolar y fotovoltaica, realizó de manera exitosa en abril su sincronización al sistema eléctrico chileno.

El complejo, ubicado en la Región de Antofagasta, es el primero de su tipo en América Latina y tiene la capacidad de proporcionar electricidad las 24 horas del día de una manera gestionable, es decir, adaptándose a las variaciones de la demanda según horarios y consumo de la población. Según explica el biministro de Energía y Minería, Juan Carlos Jobet, Chile está abierto a la incorporación de todas las tecnologías que permitan reducir las emisiones y limpiar la matriz energética. ‘Tenemos una política de Estado de neutralidad tecnológica, lo cual implica no favorecer una alternativa por sobre otra. Somos conscientes del tremendo potencial que tenemos para incorporar en el país las diferentes opciones existentes y, en particular, renovables’. De acuerdo a Jobet, habrá oportunidades para tecnologías muy diversas, pues las perspectivas de crecimiento de este mercado son enormes. ‘Nuestro potencial de generación eléctrica con energías renovables es 70 veces mayor que todo lo que tenemos instalado hoy. Por eso la meta es lograr limpiar nuestra matriz generando 70% de energía renovable al 2030. Si a eso agregamos el hidrógeno verde chileno —producido con energías renovables—, se podría contribuir a descarbonizar el planeta y así frenar el calentamiento global’.

Carlos Finat, director ejecutivo de la Asociación Chilena de Energías Renovables y Almacenamiento (Acera), coincide con el biministro y estima que en nuestro país se podría lograr una matriz energética bastante diversificada. ‘Tenemos una situación privilegiada a nivel mundial, pues contamos con una diversidad y cantidad únicas de fuentes de energías renovables. Disponemos de sol, viento, geotermia, biomasa, cursos de agua y largas costas. Esa disponibilidad habilita que en nuestro país se puedan construir centrales generadoras con tecnologías fotovoltaica, termosolar, eólica, geotermia, biomasa, hidroeléctrica y marinas de olas y mareas’, explica. Y apunta: ‘Con la sola excepción de las tecnologías marinas, que aún están en una etapa de desarrollo, todas ellas se encuentran implementadas e inyectando energía eléctrica en los sistemas eléctricos de Chile’.

UNA MATRIZ MÁS SUSTENTABLE

Felipe Pezo, director de Desarrollo de ACCIONA para Sudamérica, asegura que la velocidad con que se introducirán nuevas tecnologías de energías limpias en Chile dependerá de varios factores, como el nivel de desarrollo de cada solución, sus costos y los aspectos normativos. Aunque para llegar a ser 100% renovables lo principal, sin lugar a dudas, será el nivel de flexibilidad que tenga el sistema eléctrico chileno, lo cual va acompañado de diversificación geográfica y tecnológica de las renovables, calidad de los sistemas de transmisión y almacenamiento de la energía. ‘Una alternativa que debería tomar fuerza en lo inmediato son las plantas fotovoltaicas flotantes (FPV), debido a sus múltiples ventajas: en primer lugar, son más eficientes, pues sus paneles se enfrían más rápido, por lo que pierden menos energía por calentamiento. También, evitan la evaporación del agua y se pueden instalar incluso en tranques de relave o embalses, como lo hemos podido comprobar en nuestra planta piloto ubicada en el embalse de Sierra Brava, España’.

En un período de tiempo algo más largo —afirma Pezo— podría consolidarse el mercado del hidrógeno verde, una materia prima para diversos sectores industriales y un vector energético de emisiones cero al obtenerse íntegramente a partir de energía renovable. El potencial en Chile existe, pero para ello es necesario generar un consumo interno, advierte. ‘Se debería fomentar su uso en la industria, el reemplazo de algún porcentaje de gas natural por H2, además de como combustible en vehículos, a través de la instalación de una red de hidrolineras, por ejemplo. También se debe avanzar en resolver aspectos como el transporte de este producto’. En cuanto a las soluciones que aprovechan la energía generada por el mar, el ejecutivo cree que su desarrollo se daría en el largo plazo, pues todavía no existe una tecnología madura y porque su costo aún no es competitivo. Sin embargo, observa, es algo que se debe tener muy en cuenta por los miles de kilómetros de costa que tiene Chile.

ALMACENAMIENTO Y FLEXIBILIDAD

Para Carlos Finat, la velocidad de incorporación de tecnologías innovadoras en energías renovables puede ser tan rápida como el país lo requiera. Pero esto se dará ‘en la medida que existan los recursos de transmisión necesarios para el transporte de la energía producida por estos medios’. Y actualizar la legislación también es clave, dice. ‘Existe una brecha que es necesario cerrar pronto. Creemos, por ejemplo, que falta completar la regulación sectorial sobre los sistemas de almacenamiento. Estas tecnologías han venido optimizando sus costos y son un complemento ideal para las energías renovables variables como la eólica y la fotovoltaica’. Felipe Pezo concuerda: ‘Para pensar en tener una matriz 100% renovable es indispensable el almacenamiento de energía.

Pero esto por sí solo no basta, debe ser acompañado por flexibilidad. ¿Qué significa esto? Por ejemplo, si me falta viento en algún sector, es importante que esta energía pueda ser suplida por alguna generada en otra zona del sistema eléctrico. Por ello es fundamental la diversificación geográfica y tecnológica, y que los sistemas estén debidamente interconectados. Al final, esta diversificación permite tener una curva de generación plana’. Aunque —matiza— como en Chile la flexibilidad es compleja de conseguir, por las características geográficas del país, el almacenamiento de energía tiene un rol relevante.

‘En este sentido, hay que aclarar que las baterías son solo una de las tantas formas de almacenar, porque esto también puede lograrse a través de la acumulación de agua y sales, por ejemplo, tal como lo hace la planta termosolar Cerro Dominador’. Para encarar precisamente el desafío de mejorar la flexibilidad y la capacidad de almacenamiento de la red nacional, el biministro Juan Carlos Jobet comenta que en septiembre de 2020 la cartera publicó la Estrategia de Flexibilidad, ‘que ayudará a que nuestro sistema crezca de manera sostenida con almacenamiento’. Las acciones concretas que acompañan a esta estrategia están organizadas en torno a tres ejes y 12 medidas, entre las que se cuentan la dictación o actualización de normas sobre costos marginales y de programación de la operación.

Fuente: El Mercurio

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