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 09-07-2020
Reforzar la transmisión eléctrica: Una tarea fundamental para descarbonizar la matriz energética

Autoridades de Energía y Medio Ambiente, el representante de las generadoras renovables y la operadora de la carretera eléctrica Cardones – Polpaico explican cómo esta acción es fundamental para cumplir con ese objetivo.

“Descarbonizar” es el concepto que se utiliza para explicar las acciones destinadas a reducir los niveles de Dióxido de Carbono (CO2) de la atmósfera, a través de múltiples acciones. Unas destinadas a bajar las emisiones de contaminantes. Otras, a promover la protección de espacios naturales que, por medio de procesos biológicos, permitan aumentar la capacidad de captura de este compuesto. Pero “descarbonización” también es
un término con el que se ha bautizado el plan que busca eliminar progresivamente el carbón de la matriz eléctrica nacional, como parte del mismo objetivo de reducción de gases del efecto invernadero (GEI).

En esta tarea, Chile ha suscrito compromisos internacionales, que lo tienen abocado a eliminar las centrales que producen energía con este combustible, de aquí al año 2040.

Aunque este plan tiene objetivos, plazos y una lista de unidades generadoras que cesarían sus operaciones, hay un factor relevante para su cumplimiento: reemplazar la potencia perdida de estas plantas, por unidades de energías limpias. El avance de este tipo de proyectos es enorme, pero expertos y la industria advierten que la actual infraestructura de transporte de energía podría ser una piedra de tope, si no avanza al mismo ritmo que los proyectos eólicos y solares.

Se proyecta que, en el marco de este plan de descarbonización, entrarían a la matriz 5.000 MW de energías renovables, la mayoría de ellos producidos en centrales del norte grande. Si actualmente la capacidad de la carretera eléctrica es de 1.700 MW, ¿cómo será posible llegar con esta potencia a los grandes centros de consumo?

Cómo va la “descarbonización”

La seremi del Medio Ambiente de la Región de Valparaíso, María Victoria Gazmuri, recuerda que, en el marco de su Contribución Nacional para el Acuerdo Climático de París de 2015, Chile se comprometió a reducir sus emisiones de gases efecto invernadero (GEI) en un 30% por unidad de PIB, al año 2030, teniendo como referencia al año 2007.

Para ello, el Gobierno presentó un plan de cierre de centrales a carbón, de una matriz nacional que actualmente depende en un 40% de esta tecnología para la generación eléctrica.

“Luego de más de un año de trabajo, en una mesa transversal con el gobierno, municipios, ONG’s, trabajadores y empresas privadas, alcanzamos un acuerdo con las compañías para el cierre total de centrales a carbón al 2040 como máximo”, señala. El acuerdo original estableció una primera fase que contemplaba la salida de 8 centrales al 2024, por un total aproximado de 1.000 megawatts.

“Durante la COP25 en Madrid, gracias a la movilización por la acción climática lograda en el país, anunciamos que dos centrales que tenían previsto su cierre para 2040, ubicadas en Mejillones, se incluyen en esta primera fase al 2024. Además, se adelantó en dos años el cierre de las centrales Ventanas 1, para 2020; y Ventanas 2, para 2022. Por otra parte, la empresa Bocamina anunció el adelanto de la desconexión de su Unidad II al 31 de mayo de 2022”, detalla.

De esta forma, se logró comprometer el cierre de 11 centrales al 2024, equivalentes a cerca de 1.731 MW. Para determinar la segunda fase del plan, se desarrollará una mesa de trabajo, que definirá el nuevo cronograma de cierre para los siguientes cinco años. Con ello, se implementarán nuevas fases hasta el 2040, para lograr el cierre de las restantes 17 centrales.

“Chile con esto da un paso fundamental en sus compromisos para enfrentar el cambio climático, pues esta medida representará la principal acción para cumplir sus compromisos de reducción de emisiones de Gases Efecto Invernadero (GEI) y permitirá una acelerada masificación de las energías
renovables. El avance hacia tecnologías provenientes del sol, el viento, la tierra y el agua, hace que sea posible pensar en un recambio en nuestro parque de generación por uno más limpio en términos de contaminantes locales y de emisiones de GEI”, comenta la Seremi a “El
Observador”.

En esta tarea, el avance de la capacidad generadora de este tipo de centrales en Chile ha sido vertiginoso: las renovables pasaron del 32,8% de la matriz energética en 2013, al 45,5% en 2018. Según explica la Seremi, la generación solar aumentó más de 750 veces entre 2013 y 2018, mientras que la eólica se multiplicó por siete. Para 2030, se espera que el 70% de la matriz energética sea en base a energías renovables.

Insuficiente capacidad de transmisión

Ante este crecimiento, el freno podría darse en la eventual incapacidad para transportar toda esta energía en el futuro próximo. Así lo advierte a “El Observador” el director ejecutivo de la Asociación Chilena de Energías Renovables y Almacenamiento (Acera) A.G., Carlos Finat, quien responde categóricamente a la pregunta sobre si Chile tiene suficientes capacidades para transmitir toda la energía limpia que será capaz de producir: “Definitivamente, no”.

“El crecimiento de la demanda eléctrica, junto con el reemplazo de las centrales que emiten CO2, requiere incorporar una importante capacidad de nuevas plantas de energías renovables y para ello se requieren nuevas líneas de transmisión. De hecho, vemos con preocupación que una línea cuya
construcción ya está decretada, Kimal-Lo Aguirre, y que es fundamental para ampliar la capacidad de intercambios de energía eléctrica entre la zona norte y el centro de nuestro país, aún no inicie el proceso de su estudio de franja, que es fundamental y necesario para las etapas que siguen, hasta llegar a su construcción y puesta en servicio”, describe Finat.

De hecho, señala que los nuevos proyectos de generación de energías limpias avanzan más rápido que los de transmisión, en un país con enormes potencialidades de producción.

“La disponibilidad de fuentes de energías renovables que tiene Chile, según un informe del año de 2014 del Ministerio de Energía, podría suministrar en total más de 60 veces la demanda eléctrica que Chile tiene actualmente. En términos prácticos, disponemos de fuentes ilimitadas de energía”, explica.

Algunas alternativas a la “descarbonización” están en la habilitación de instalaciones de captura y almacenamiento de CO2, pero -según Finat- estas tecnologías “están lejos de competir con el uso de centrales renovables limpias para reemplazar a las centrales contaminantes”. “Realmente no veo factible que vayan avanzando a ser competitivas, al punto de ser una opción técnico-económica eficiente al reemplazo indicado”, afirma. Por ello, es fundamental apurar proyectos que eviten el vertimiento de energía (centrales que, estando operativas, no puedan inyectar su energía), por falta de infraestructura de transmisión.

Fuente: El Observador

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