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 03-05-2021
Opinión - Las “carreteras” del sistema eléctrico

Columna de Carlos Finat, Director Ejecutivo de ACERA.

El sector de generación de energía eléctrica de Chile está en un proceso de cambio -sin retorno- hacia el uso de fuentes energéticas limpias y renovables, que pareciera cada día adquirir mayor velocidad.

Y los números son verdaderamente impactantes. En el período enero-marzo de este año, el 25% de la energía eléctrica fue generada mediante fuentes de Energías Renovables No Convencionales (ERNC) compuestas por generación solar fotovoltaica, eólica, geotérmica, biomasa, biogás e hidroeléctricas de pequeño tamaño. A lo anterior se debe agregar un 19,6% generado mediante centrales hidroeléctricas convencionales, lo que suma un 44,6% de energía eléctrica limpia para nuestro país. Adicional a esto, a marzo de este año, la capacidad total instalada ERNC fue de 8.773 MW, además de 5.100 MW en construcción, de los cuales gran parte debería entrar en servicio este año.

Por otro lado, el plan de retiro de centrales a carbón, acordado entre sus propietarias y el Ministerio de Energía, se ha ido acelerando por decisión de las mismas empresas y es muy probable que se cumpla la meta propuesta incluso antes del año 2040, fecha límite del acuerdo.

Todas son muy buenas noticias para Chile. Se reduce la contaminación local en las zonas donde hay generadores termoeléctricos, disminuyen las emisiones de CO2, apoyando con ello el cumplimiento de los compromisos de nuestro país relacionados con el cambio climático, y los bajos precios de las ERNC comenzarán paulatinamente a reflejarse en las cuentas de la luz de los clientes finales, entre otros beneficios.

Sin embargo, para que todo lo señalado resulte realmente beneficioso para Chile y su población, es necesario que se avance en la infraestructura necesaria para que las nuevas fuentes de energía puedan operar de la manera más económica y eficiente. Se requiere de un sistema de transmisión que pueda transportar segura y eficientemente esta energía limpia.

Para explicarlo, haremos una analogía con el sector transporte. Si no existieran calles y carreteras adecuadas, si no hubiera mecanismos de coordinación y gestión, o no existieran servicios de mantenimiento, cualquier sistema de transporte, aunque use las mejores tecnologías, no se podría desempeñar de manera eficiente, y los costos de esas ineficiencias finalmente serían asumidos por sus clientes.

En el caso de la energía eléctrica ocurre exactamente lo mismo. Si no se cuenta con las líneas de transmisión -y las respectivas subestaciones-, con las capacidades y cobertura geográfica necesarias (las “carreteras” del sistema eléctrico), la energía no podrá ser transportada desde su punto de producción hacia los consumos y con ello también se limitarán las alternativas para el suministro de los consumidores y, por lo tanto, se limitará la competencia. También es necesario que la operación del sistema eléctrico, que requiere de una coordinación permanente y precisa entre las centrales generadoras, las demandas y el sistema de transmisión, se realice considerando las características propias de las nuevas tecnologías y que se asegure la disponibilidad de los servicios de soporte para la operación de la red que exigen estas tecnologías.

La incorporación masiva de las ERNC en la generación eléctrica, al igual como se observa en otros países que están más avanzados en este proceso, significa un profundo cambio de paradigma en la operación de los sistemas eléctricos. Estos deben asegurar la continuidad y seguridad del suministro eléctrico en un contexto en que concurren efectos tales como, la variabilidad de algunas de las nuevas fuentes, la incertidumbre de los efectos del cambio climático en la disponibilidad de las fuentes de energías primarias, los consumidores que comienzan a convertirse en “prosumidores”, la pérdida de algunos servicios de estabilidad, junto con el retiro de las centrales termoeléctricas, por tan solo mencionar algunos.

Para enfrentar este cambio de paradigma es necesario un trabajo conjunto del gobierno, la empresa privada, la academia y el Coordinador Eléctrico -entre otras entidades-, que permita contar rápidamente con la regulación y las normas que contengan las señales adecuadas para, por ejemplo, lograr la incorporación eficiente de nuevas tecnologías como el almacenamiento y tecnologías de “grid forming”; que se desarrolle oportunamente el sistema de transmisión y se implementen los modelos y métodos de coordinación de la operación consistentes con el uso de las nuevas tecnologías.

El camino de la transición energética hacia la generación eléctrica con cero emisiones es una gran oportunidad para nuestro país y ya estamos transitando esa ruta. Sólo debemos mejorar los procesos, con una visión de largo plazo, pero ejecutando en el corto y mediano plazo, las acciones necesarias para poder así mantener este liderazgo y seguir avanzando de forma acelerada en el recambio de nuestra matriz a energías limpias.

Fuente: País Circular

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