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 19-11-2019
Paneles bifaciales: El futuro de los proyectos solares

Los expertos del sector señalan a ELECTRICIDAD que este tecnología será la tendencia en la implementación de las futuras centrales generadoras, debido a que puede generar un 30% más de electricidad, por lo que Chile puede ser el lugar indicado para realizar investigaciones en este campo.

Los módulos fotovoltaicos bifaciales se han posicionado como una de los principales protagonista para la generación de energía solar, pues cumplen una serie de condiciones técnicas para aumentar la eficiencia en los proyectos de este tipo, según indican a ELECTRICIDAD los especialistas del sector.

La visión de ellos es que esta tecnología también permite una optimización de costos para el futuro desarrollo de parques fotovoltaicos, por lo que en Chile ya se desarrollan proyectos con estos paneles con el objetivo de obtener datos sobre su rendimiento y lograr precios en torno a US$25 por MWh.

Características

Asunción Padrós, ingeniera del Departamento de Innovación de Energía en Acciona, señala que uno de los principales rasgos del panel bifacial es la mayor capacidad que tiene para generar electricidad por unidad de superficie, en comparación con el panel monofacial. “Estudios experimentales realizados con paneles bifaciales han permitido determinar un nivel de generación energética entre 5% y 25% más de energía diaria por metro cuadrado, en función del albedo (porcentaje de radiación que refleja una superficie), que los de silicio policristalino y capa fina, lo cual plantea un horizonte significativo de gran mejora, siendo una tecnología muy prometedora al analizar la densidad de energía por unidad de superficie de los módulos, lo que se traduce directamente en mayores ingresos por unidad de superficie”, plantea la especialista.

Para Edward Fuentealba, director del Centro de Desarrollo Energético de la Universidad de Antofagasta, afirma que los rendimientos del panel bifacial pueden llegar a 50% más respecto al monofacial. “Dependiendo de cómo se instalen estos módulos hay estudios teóricos que señalan que se puede generar un 30% más que un módulo bifacial, pudiendo llegar hasta 50%, lo que dependerá mucho de la reflexión especular del piso que se tenga”, precisa.

Otra característica que presenta este panel es su materialidad, menciona Max Correa, director ejecutivo del Comité Solar e Innovación Energética de Corfo: “Tiene un doble encapsulado de vidrio (glass to glass) que les permite prescindir del clásico marco de aluminio”.

Fuentealba sostiene que esta estructura de vidrio sufre un menor impacto por parte de “los fenómenos que disminuyen la eficiencia de las celdas, aumentando así el total de energía generada”.

Según Max Correa, son cuatro son los factores más importantes para estimar la eficiencia de los módulos bifaciales:

-Factor bifacial (mayor factor bifacial, mayor ganancia bifacial)
-Geometría de la instalación (instalaciones más altas y menor factor de sombra a la cara posterior lleva a mayor ganancia bifacial)
-Albedo (mayor albedo (nivel de reflexión de la luz solar) mayor ganancia bifacial)
-Latitud (mayor latitud lleva a mayor luz difusa y mayor ganancia bifacial)

Proyectos

Dadas las características que tiene el desierto chileno, con las radiaciones más altas del planeta, los especialistas resaltan el potencial que existe para implementar parques fotovoltaicos con estos paneles. De hecho AES Gener anunció que la ampliación, de 80 MW, del proyecto Andes Solar considera instalar 200 mil de estos paneles, lo que se suma a cerca de un millón de estos módulos que contempla el proyecto Campos del Sol, de 382 MW, de Enel Green Power Chile.

También se desarrollan proyectos pilotos en el norte del país para probar el uso de esta tecnología, como en el laboratorio del parque solar El Águila, de Engie Chile, donde se instalaron 128 de estos paneles.

Otro proyecto es el Hub de Innovación en Tecnologías Fotovoltaicas que tiene Acciona Energía Chile en el parque El Romero Solar. Asunción Padrós afirma que el objetivo de esta iniciativa es desarrollar un protocolo de pruebas y ensayos “que permitan recopilar datos periódicos acerca de los paneles, no solo bifaciales, sino también de célula partida y de capa fina de teluro de cadmio, con el objetivo de determinar su comportamiento a lo largo del tiempo, considerando su exposición a condiciones reales”.

“El Hub de innovación contará con una instalación de generación de 492 kWp de potencia dotada de un total de 1.280 módulos, de tecnología cristalina bifacial, de célula partida y de capa fina de teluro de cadmio, que estarán repartidos en tres grupos de seguidores conectados a su vez a nueve inversores”, explica.

“A ello añadiremos equipos de medición y monitorización de parámetros como radiación solar incidente y reflejada, la temperatura ambiental y del módulo o la producción de cada tipo de módulo, entre otros”, añade Asunción Padrós.

El otro proyecto que se ejecuta es el de Atamostec (Atacama Module System Technology Consortium), cofinanciado por Corfo, cuyo propósito “es lograr, bajo las condiciones climáticas extremas del Desierto de Atacama, un costo nivelado de la energía inferior a US$25 por MWh”, explica Max Correa.

La primera versión de esta iniciativa ya está instalada en la Plataforma Solar del Desierto de Atacama, ubicada en Antofagasta, donde –según Correa- las mediciones de su eficiencia “se están levantando en forma paralela a las mediciones de módulos bifaciales comerciales”.

El ejecutivo explica que los principales socios industriales nacionales en este proyecto son las empresas Cintac y Vidrios Lirquén, la primera de las cuales está interesada en la innovación en estructuras de montaje, mientras que la segunda en la innovación de los materiales de encapsulado”.

“Atamostec incluye investigación sobre los módulos y sobre el resto de las componentes del sistema (Balance of System o “BOS”), que incluye estructura, sistema de seguimiento, inversores, etc. Otras variables de análisis son los sistemas de montaje, soiling y el albedo”, complementa el director ejecutivo del Comité Solar.

A juicio de Edward Fuentealba, “comercialmente muchas empresas hacen la apuesta de hacer proyectos de generación con paneles bifaciales. La primera apuesta es que sean para la generación eléctrica masiva en zonas desérticas de alta radiación, pero también se está pensando en pasarlo a otro tipo de ambiente, para ver cómo se comporta en zonas más nubladas, donde hay tecnología que funciona mejor con radiación difusa, que permite generar más en estas condiciones”.

Rodrigo Palma, director de Serc Chile, concluye recordando que en el mediano plazo los paneles fotovoltaicos serán la tecnología se tomará en cuenta para los futuros parques solares. “La tendencia en el mundo será la de los paneles bifaciales, donde sean factibles de implementar, por lo que es muy estratégico hacer comenzado a instalarlos en las condiciones especiales del desierto de Atacama, para ver si estas soluciones se adapten a esta zona”.

Fuente: Revista Electricidad

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