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 29-04-2021
Opinión - Para 2030 las ERNC en Chile producirán entre un 45% y un 55% de la electricidad


Columna de Darío Morales, Director de Estudios de ACERA.

Desde el año 2000 Chile ha estado haciendo importantes esfuerzos para promover el desarrollo de las energías renovables. En aquel año se publicó el decreto que identifica polígonos en los cuales hay cierta probabilidad de encontrar recursos geotérmicos y en 2002 se pone en vigor el acuerdo firmado con el Programa de Desarrollo de las Naciones Unidas (PNUD) para promover la remoción de barreras para la electrificación rural mediante energías renovables. En 2004, la Ley 19.940 introduce el concepto de energía no convencional (ERNC), que excluye de esta clasificación a las centrales hidroeléctricas mayores a 20MW y establece un régimen de remuneración especial para generación distribuida. Entre 2005 y 2011, la Corporación de Fomento de la Producción (CORFO), con el apoyo del KFW, entregó subsidios por US$5,3 millones para la realización de estudios de pre-inversión a más 140 proyectos de energías renovables, principalmente, hidroeléctricas de pasada.

En 2008 se pone en vigor la primera ley que estableció una meta de un 10% de ERNC al año 2024. En 2009 se habían instalado solo 440 MW de energías renovables en su mayoría biomasa y mini hidroeléctricas. Cinco años más tarde, en 2013, sólo se habían instalado 600 MW adicionales, por lo que se decide dar un nuevo impulso con la entrada en vigencia de la nueva ley que estableció la meta de un 20% de ERNC al año 2025.

Los cambios regulatorios, la reducción de los costos de inversión de las nuevas tecnologías y el impulso dado por las licitaciones de suministro de energía a clientes regulados, han tenido como consecuencia que todos los años se instalen entre 1,000 y 1,300 MW adicionales de ERNC llegando a tener un total de 7,300 MW de ERNC en 2020, representando un 27% de la potencia instalada y un 22% de la energía producida.

Sobre una matriz eléctrica total de 26.000 MW, las estimaciones de corto plazo muestran que en 2021 entrarán en operación entre 3,000 y 5,000 MW adicionales de renovables, principalmente solar y eólico. Adicionalmente, Chile ha dado importantes pasos en cuanto a tener un acuerdo voluntario entre el Estado y las empresas que operan centrales a carbón para el establecimiento de un programa paulatino de cierre. Considerando la salida de dichas centrales, es posible pensar que para el año 2030, las ERNC van a producir entre un 45-55% de la electricidad con ERNC y entre un 70 y 75% de renovables si además se incluye la estimación de la producción de hidroeléctricas superiores a 20 MW.

El rápido desarrollo de las energías renovables basado en centrales fotovoltaicas y eólicas traerá como consecuencias nuevos desafíos en la operación del sistema eléctrico. Es imprescindible que se generen políticas públicas para que se desarrollen tecnologías renovables, que si bien producen energía más cara, también aporten las 24 horas. Así, Chile aún está en deuda con la promoción de la energía geotérmica y la CSP.

Por otro lado, se espera que los cambios regulatorios que el Ministerio de Energía anunció en la estrategia de flexibilidad puedan efectivamente permitir rentabilizar la inversión en sistemas de almacenamiento, tanto a escala residencial como industrial.

Los sistemas eléctricos con alta penetración de energías renovables, como lo será el sistema eléctrico chileno en unos pocos años más, requieren de una nueva forma de organización de su mercados, así como también de la incorporación de nuevas tecnologías que respondan al nuevo paradigma de operación. Debido a que estos son cambios que deben ser hechos con cuidado y de largo plazo, es fundamental que la industria y la autoridad comencemos desde ya a trabajar en estas materias.

Fuente: Energías Renovables

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