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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Plantas Fotovoltaicas Flotantes (FPV): Una tecnología en alza que iluminará nuestro futuro

En 2019, la capacidad global instalada de FPV alcanzó más de 1,6 GWp, un aumento de más del 35% respecto del año anterior. Con un claro liderazgo de los países asiáticos, el mercado de la energía solar flotante comienza a crecer con fuerza en Europa, donde ACCIONA acaba de inaugurar la primera planta de este tipo conectada a la red eléctrica en España. Un verdadero laboratorio vivo de innovación para seguir avanzando hacia la meta: la descarbonización de la matriz eléctrica mundial.

Son espejos instalados sobre el agua: paneles unidos que forman una isla, capaces de captar la luz solar que reciben de forma directa y la de rebote. Las plantas fotovoltaicas flotantes (FPV) tienen múltiples ventajas respecto de las plantas solares en tierra firme. Una de ellas es que el agua evita que las placas se sobrecalienten, es decir, las refrigera y así se conservan en excelente estado por más tiempo, tanto en estructura como en funcionalidad y eficacia. Esto, sumado a la escasa presencia de polvo, mejora su rendimiento energético en un 10-15%. Además, pueden ser instaladas en grandes espacios, ocupando un mínimo de suelo, lo que es particularmente relevante en regiones con disponibilidad de tierra limitada o con fuerte competencia para su uso agrícola.

A ello se suma que las FPV reducen la pérdida de agua debido a la evaporación, mejoran la calidad del agua por el menor crecimiento de algas y son relativamente fáciles de instalar, todo lo cual puede compensar la mayor inversión inicial que implica esta tecnología respecto de la montada en tierra. Según el informe Where Sun Meets Water, del Instituto de Investigación de la Energía Solar de Singapur con la participación del Banco Mundial, la capacidad global instalada de fotovoltaica flotante alcanzó más de 1,6 GWp en 2019, un aumento de más del 35% en comparación con 2018. De acuerdo al mismo estudio, en un escenario muy conservador, el potencial mundial será de 400 GW, que es aproximadamente la capacidad total de la energía solar fotovoltaica que había instalada en todo el planeta a fines de 2017. ‘Estamos frente a la transformación más rápida del sistema eléctrico en su historia y, a la vez, la más democrática. Vivimos en una sociedad donde la electrificación del consumo es la norma, y eso hace crecer la demanda de las industrias por energía. Además, estamos enfrentando el desafío de la descarbonización, ya que la producción de la energía es hoy responsable de dos tercios del CO2 generado en el mundo.

La única forma sensata de abordar la demanda por electricidad es la búsqueda de nuevas tecnologías y enfrentar el problema generando el menor impacto ambiental posible, instalando la sostenibilidad energética en la conversación diaria y apostando a la innovación’, dice José Ignacio Escobar, director general de Energía para Sudamérica de ACCIONA. Ejemplo de esa innovación es la primera planta fotovoltaica flotante conectada a la red eléctrica en España que la compañía inauguró este año. Ubicada en Extremadura, en el embalse de Sierra Brava, ‘en ella se estudiarán diversos tipos de tecnologías de paneles solares y de configuraciones en cuanto a inclinación, colocación y orientación, entre otros parámetros, así como diversas estructuras de flotación. Sierra Brava genera hoy 1,125 MWp, el consumo anual equivalente para 300 hogares o una pequeña industria’, explica Escobar.

Implementación en relaves mineros

Si bien la idea de instalar paneles fotovoltaicos en lagos, embalses de centrales hidroeléctricas, embalses agrícolas, estanques industriales y áreas costeras nació en Asia —continente con alrededor del 95% de la capacidad total de FPV mundial—, Europa y Estados Unidos se han hecho eco de esta tendencia con varios megaproyectos construidos y otros por construir. El mercado europeo, por ejemplo, más que triplicó su capacidad instalada de energía solar flotante en 2019. En Chile existen muy pocos proyectos de esta índole operando, a pesar de que ‘la industria que desarrolla, construye y opera centrales fotovoltaicas está totalmente preparada para instalar plantas FV flotantes en nuestro país. No vemos ninguna limitación técnica para ello’, dice Carlos Finat, director ejecutivo de la Asociación Chilena de Energías Renovables y Almacenamiento (ACERA). Y agrega: ‘Desde la perspectiva del mercado eléctrico no hemos detectado que existan restricciones para la instalación de estas plantas que emanen de la normativa vigente’. Por lo tanto, a juicio de Finat, el desarrollo de dicha tecnología en nuestro país dependerá de cuán atractivos sean los casos de negocios.

‘En relación con esto último, ciertos elementos que podrían obrar en favor de esta clase de iniciativas son el costo y la disponibilidad de suelos, que pudieran hacer más atractivo usar un determinado reservorio de agua o de relaves, o las sinergias que podría haber en ciertos proyectos por la instalación de una central en un reservorio específico, para reducir la evaporación y aprovechar la cercanía con la demanda, entre otros’, dice. Precisamente, uno de los grandes atributos de las plantas solares flotantes es que se hacen cargo de un pasivo ambiental: las evaporaciones de los relaves. El ministro de Minería, Baldo Prokurica, destaca que al ser Chile un país minero existen condiciones únicas para desarrollar de buena forma esta tecnología. ‘La gran mayoría de los relaves activos que tenemos poseen un potencial muy importante para poder instalar paneles solares, porque son superficies planas. Y estas plantas evitan la evaporación del agua, un elemento muy escaso hoy en día, especialmente en el norte’.

El ministro destaca el caso del tranque de relave Las Tórtolas, de la mina Los Bronces de Anglo American Chile, donde se emplazaron 256 paneles fotovoltaicos con capacidad para generar 86 kW. ‘Los estudios que manejamos han constatado que instalar una de estas plantas sobre el relave evita la evaporación de agua en un 18%. Son muchos litros de agua que pueden recircular con la misma energía que generan los paneles solares; alimentan bombas que se pueden reimpulsar hacia la faena y reutilizar nuevamente. Por lo tanto, estamos frente a una experiencia de nivel mundial que podría llegar a generar hasta 50 MW’, explica.

Fuente: El Mercurio

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