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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Más allá de los aerogeneradores y paneles solares: las “otras” ERNC producirán el 7% de la energía que consumirá Chile en 2021

Bioenergía, mini-hidro, geotermia y termosolar. La extensión de su industria forestal y su gran número de ríos y volcanes hacen del país un territorio rico en estas fuentes, que son esenciales para la industria de hidrógeno verde. Junto a estas, emerge también la innovadora energía del mar, que aún no tiene capacidad instalada, pero que en 2021 dará sus pasos iniciales de la mano del primer convertidor de energía undimotriz a escala real.

El fuerte desarrollo de las plantas solares y eólicas las han convertido en la imagen más recurrente al hablar de energías renovables no convencionales (ERNC). Pero no son las únicas. La bioenergía (que se produce a partir, por ejemplo, de desechos forestales), la mini-hidro (hidroeléctricas de hasta 20 MW), la geotermia (que usa el calor de las profundidades de la tierra), la termosolar (que aprovecha el calor de los rayos del sol) y la energía de los mares, son las ‘otras’ ERNC, que ya son parte del ecosistema. Según el Coordinador Eléctrico Nacional, para fines de 2021 se proyecta que estas otras ERNC sean responsables del 7,1% de la energía que se producirá en Chile (en 2020 llegaron a 5%).

Esto potencia el impulso que han tomado las ERNC: en 2020 alcanzaron el 21,7% de la matriz eléctrica (un umbral que se esperaba alcanzar en 2025). Y en 2021 la cifra subiría a 37%. En ese escenario, las menos convencionales de las ERNC ganarán fuerza gracias a nuevos proyectos. De acuerdo con la Comisión Nacional de Energía (CNE), 12 comenzarán a inyectar energía este año (ver gráfico), incluyendo a la primera planta termosolar de Latinoamérica y la ampliación de la única geotérmica de Sudamérica. ‘El gran impulso se espera en las tecnologías fotovoltaica y eólica, que concentran en torno a 94% de la potencia ERNC a ingresar en 2021. Sin embargo, hemos notado también un incremento relevante en los proyectos de estas otras ERNC. Solo entre 2019 y 2021 se ha multiplicado por cuatro la cantidad de proyectos que han iniciado su puesta en servicio’, afirma José Venegas, secretario ejecutivo de la CNE.

RADIOGRAFÍA A LAS ‘OTRAS’ ERNC

‘Un país como Chile, rico en recursos naturales, está llamado a buscar un mix óptimo de manera que las renovables se apoyen y hagan más fácil el abastecimiento. La complementariedad entre las energías renovables es la razón para que Chile avance en todos los frentes. Da mayor resiliencia, menos costos y un entendimiento de los impactos con la naturaleza’, asegura Rodrigo Palma, director del Centro de Energía de la U. de Chile. Algo en que coincide Carlos Finat, director ejecutivo de la Asociación de Energías Renovables: ‘La diversidad de fuentes ERNC de Chile es una gran ventaja, ya que los patrones horarios de generación de las fuentes variables, como lo eólica y solar fotovoltaica, se complementan y eso da seguridad al sistema eléctrico’. Actualmente, hay 160 proyectos de estas ‘otras’ ERNC: 31 de bioenergía, 128 de mini-hidro y uno de geotermia. ‘Chile ha tenido como política de Estado una visión de neutralidad tecnológica, lo cual implica no favorecer una tecnología por sobre otra. No obstante, somos conscientes del tremendo potencial que tenemos para incorporar en el país las diferentes tecnologías existentes’, sostiene el biministro de Energía y Minería, Juan Carlos Jobet. En bioenergía, dado que se puede abastecer de desechos forestales, dos de los tres principales proyectos están vinculados a empresas del área: Bioenergías Forestales de CMPC tiene a Santa Fe (63 MW) en el Biobío y Arauco tiene a Nueva Aldea III (37 MW) en Ñuble.

El tercero es la central Lautaro (45 MW), propiedad de Comasa, que opera con paja de trigo. ‘Es un combustible limpio y local, se produce en las inmediaciones de los sitios donde se consume. Y es carbono neutral’, destaca Cristina Segura, subdirectora del Departamento de Investigación y Desarrollo de la Unidad de Desarrollo Tecnológico de la U. de Concepción. Añade que como su proceso generación es similar al de las plantas a carbón, se puede reconvertir esta infraestructura hoy en retirada. Antonio Minte, gerente de la Asociación Chilena de Biomasa, agrega: ‘Por medio del manejo forestal sustentable, de bosque nativo y de plantaciones forestales, el potencial energético de la biomasa es enorme’. Respecto de la geotermia, Chile tiene la única planta comercial de esta naturaleza en Sudamérica. Se trata de Cerro Pabellón (48 MW), un proyecto de Enel y Enap en la Región de Antofagasta. Diego Morata, director del Centro de Excelencia en Geotermia de Los Andes, explica que ubicar los reservorios con fluidos calientes implica una gran inversión, pero da una gran estabilidad cuando ya está operando: ‘Tiene un tiempo de uso a lo largo del año de 90%, eso no lo tienen ninguna otra renovable. Es una energía independiente de oscilaciones climáticas y Chile tiene reservorios para asegurar 1.000 MW’. Por su parte, la mini-hidro también crece debido a su acotado impacto ambiental, su estabilidad y la gran cantidad de ríos en el país.

Según Rodrigo Palma, ‘es una energía que tenemos disponible con nuestra cordillera de un tremendo potencial; de entre 5.000 y 10.000 MW’. En ese sentido, Rafael Loyola, director ejecutivo de la Asociación de Pequeñas y Medianas Centrales Hidroeléctricas, subraya que ‘producen energía renovable continua y distribuida, energía producida por nuevos actores que introducen competencia al sistema, bajo impacto ambiental, es un motor de desarrollo local: sobre 80% es inversión chilena’. En tanto, este año empezará a operar primera planta de energía termosolar de América Latina: Cerro Dominador. ‘En la termosolar se tienen muchos espejos en un círculo grande y al medio hay una torre, tan grande como el Costanera Center. Estos espejos dirigen la radiación a la torre y ahí se funden sales minerales que se derriten y se mueven por un sistema, a más de 500 °C. Con esa temperatura se hierve agua y se pasa por turbinas para generar electricidad. Con esto se puede elegir cuándo transformar el calor en energía, incluso se puede tener energía solar en la noche’, explica Álvaro Lorca, académico de Ingeniería Eléctrica en la UC.

ESTAS NO SON TODAS…

Además de estas cuatro ERNC, está la energía del mar, tecnología que aún no tiene proyectos en Chile y que es incipiente a nivel mundial. La directora ejecutiva del Centro de Investigación e Innovación en Energía Marina (Meric), Gloria Maldonado, explica que ‘Chile presenta un potencial energético de olas privilegiado a nivel global. Y considerando la extensión de la línea de costa de más de 4.000 km, es el mayor recurso energético en Chile con un total de 240 GW. Por eso, desarrolladores de tecnología mareomotriz extranjeros han mostrado gran interés en probar acá sus dispositivos, sobre todo en el sur’. Aunque no hay megaproyectos, sí existen iniciativas. Una de ellas, liderada por el Meric, es Open Sea Lab, que contempla la instalación del primer convertidor de energía undimotriz a escala real en Chile. ‘Su finalidad es explorar el potencial de la energía renovable de las olas en Chile, evaluar y acelerar el desarrollo de nuevas tecnologías de energías marinas y generar conocimiento sobre nuestro mar costero’, dice Maldonado.

CLAVE PARA EL HIDRÓGENO VERDE

Además de diversificar la matriz y reducir sus emisiones, estas otras ERNC son vitales para los planes de que Chile sea líder en exportación de hidrógeno verde (H{-2} verde) al año 2040, ya que para poder obtener el llamado ‘combustible del futuro’ se necesitan energías limpias. ‘Si uno quiere hacer H{-2} verde con sol, que tiene un factor de planta de 25%, la máquina electrolizadora va a funcionar solo 25% del tiempo y me va a salir caro ese hidrógeno.

Si recurro a agua o biomasa, podré hacer mejor uso de la electrolizadora’, afirma Palma. Esta relevancia es algo que el ministro Jobet dice ya tener presente: ‘Tenemos un potencial de generación eléctrica con energías renovables 70 veces mayor a todo lo que tenemos instalado hoy. Es por esto que hemos fijado una nueva meta: tener 70% de energía renovable al 2030 (…) En la medida que podamos atraer inversión y tecnología, ese plazo se podría acortar aún más’. En ese contexto, algunos expertos creen necesario generar incentivos a nivel estatal para estas ERNC que, en un principio, requieren alta inversión. ‘En todos los países en donde la geotermia es realidad, fue el Estado el que comenzó a impulsar los proyectos’, dice Morata.

Fuente: El Mercurio

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