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 15-02-2022
Los retos de infraestructura frente al proceso de descarbonización

Para lograr una mayor participación de energías limpias en el sistema eléctrico, se requiere saber qué tipo de infraestructura se necesita, donde los operadores tienen un rol clave.

Es probable que Chile se transforme en uno de los primeros países del mundo en integrar gran cantidad de energía renovable a su sistema eléctrico. Esa es la apreciación que tiene Evelyn Stevens, gerenta de Sostenibilidad y Cambio Climático de PwC Chile, al señalar que el país sobrepasará ‘el 50% o el 60% de renovables de manera permanente, e incluso en horarios del día con una participación mayor entre el 70% y 80%’, para lograr el plan de descarbonización de la matriz eléctrica a 2050.

Para que eso ocurra es clave centrarse en la promoción de las energías limpias, que hoy representan el 36,5% de la participación de la matriz, según un estudio que publicó en enero la Asociación Chilena de Energías Renovables y Almacenamiento (Acera), donde el escenario lo lideran la energía solar y la eólica.

Pero el cambio en el sistema trae una serie de desafíos prioritarios, como el contar con la infraestructura necesaria para poder soportar una mayor oferta de este tipo de energía.

‘Hoy por hoy, la completa descarbonización del sistema eléctrico no creemos que sea viable. Falta infraestructura, sobre todo en transmisión, que toma más tiempo desarrollar que la generación, lo que genera desacoples en la entrada en operación de estas tecnologías complementarias’, dice Juan Carlos Valdivieso Tagle, socio del área de Energía de Morales y Besa. El ejecutivo destaca que puede haber alternativas como el almacenamiento en baterías, hidrógeno u otros, pero advierte que ‘falta ver cómo avanza el mercado de esas tecnologías’.

De ahí que para poder dar mayor uso a las energías limpias, hay que hacer una verdadera transformación del sector eléctrico que requiere de acciones coordinadas, que se estructuren en un plan de largo plazo con metas e hitos claros, señala Elanne Almeida, socia de Cambio Climático y Sostenibilidad de EY.

‘Los proyectos de generación de energía a través de fuentes no convencionales se concentran en los extremos del país, aumentando la descentralización y con esto la distancia entre el punto de generación y consumo. Por lo que se hace necesario priorizar las inversiones en la infraestructura de transmisión’, dice Almeida.

Stevens comenta que los operadores eléctricos deben tener un liderazgo en este desafío, ‘en la determinación del camino de la habilitación de un sistema que permita la mayor penetración de energías renovables y almacenar’. Y agrega que su rol es clave para abordar dos temas fundamentales: Actuar ‘diligentemente’ frente a los atrasos en transmisión que hoy persisten; y enfocar sus esfuerzos en ‘asegurar una entrada a tiempo de la línea HVDC con las condiciones en que se hará (sin estudios de franja)’.

Afinar las reglas

Sergio del Campo, representante legal de Sonnedix en Chile, también acota que dados los desafíos existentes, es necesario agilizar las inversiones en el Sistema Eléctrico Nacional para así ‘poder evacuar el 100% de la energía renovable originada y consolidar la entrada de las energías renovables a la matriz eléctrica que hoy superan un tercio de la capacidad instalada en el país’.

A juicio de Stevens, el reto parte por ‘evaluar, implementar e invertir en tecnologías habilitantes para la mayor penetración, eficiencia y electrificación en base a generación renovable’. Y advierte que sin estas inversiones, no será suficiente sumar capacidad renovable y retirar carbón –o gas y diésel, en el largo plazo–, apuntando a ‘reducir emisiones del sector eléctrico, y manteniendo la seguridad de suministro del sistema’.

Por otro lado, Almeida detalla que será crucial que los gobiernos y los reguladores reconsideren el entorno de permisos, regulación y financiación para ayudar a garantizar que los sistemas de red obsoletos no se conviertan en un obstáculo importante.

Fuente: Diario Financiero

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