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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Seminario Energía: Los cambios que se requieren hoy

El gremio de las energías renovables 24/7 organizó este seminario para poner sobre la mesa las urgencias que el sector debe abordar para avanzar efectivamente hacia una transición energética justa y real. Un panel de expertos conformado por Claudia Rahmann, directora SERC Universidad de Chile; José Manuel Contardo, presidente Apemec; Marcelo Mena, ex Ministro Medio Ambiente; Ernesto Huber, presidente del Coordinador Eléctrico Nacional, y Deninson Fuentes, Jefe del Departamento Eléctrico de la Comisión Nacional Energía, reflexionaron sobre estos temas.

El paradigma tradicional de los sistemas eléctricos de potencia en el que grandes centrales de generación abastecen desde lugares remotos a los centros de carga ha cambiado radicalmente en los últimos años. La generación de energía eléctrica en base a energías renovables no convencionales (ERNC) ya es una realidad confirmada por miles de GWh generados anualmente a nivel mundial. En el contexto nacional, la meta es que Chile alcance un 80% de generación en base a energías renovables al año 2030 y un 100% al 2050. De hecho, Chile ya cuenta con una capacidad instalada de cerca de 10.000 MW en ERNC incluyendo generación solar y eólica, lo que equivale a un 35% de la capacidad instalada total de generación en el país.

El Ministro de Energía, Diego Pardow, inauguró la jornada refiriéndose a la agenda regulatoria, pero también al rol que debe tomar el Estado en materia energética. “El Estado no puede ni debe elegir qué tipo de tecnología va a utilizar, nuestros instrumentos descansan en señales de marcado para eso, pero si tenemos que ser capaces de elegir atributos. Atributos de sostenibilidad, de emisiones, y también atributos que tienen que ver con el tipo y el comportamiento de la tecnología, si es que tienen inercia, si es que permiten controlar secuencia, por ejemplo. Eso significa que debemos acomodar a las tecnologías que hoy están presentes en este encuentro: la CSP, pequeñas centrales hidroeléctricas, la geotermia, pero también otras incipientes”. “Como ministerio, para incorporar estos cambios, tenemos una una agenda de corto plazo y dentro de ella está el sacar la Ley de Cuotas, que tiene aspectos muy importantes como hacer obligatorio el sistema de trazabilidad, que es una pieza habilitante no sólo para medir adecuadamente lo que estamos haciendo, sino también para integrar otras industrias como el Hidrógeno Verde. La trazabilidad es indispensable para habilitar este mercado”, enfatizó el Ministro.

Fernando González, CEO de Grupo Cerro, quien dio las palabras de bienvenida, destacó en este contexto que si bien hay oportunidades regulatorias para avanzar de forma decidida en el reconocimiento de las energías renovables y estables, estamos en un escenario que puede facilitar el avanzar en esta dirección. Tanto las autoridades, como una parte de la industria ha decido comprometerse con estos desafíos, invirtiendo en nuestro país con innovadores proyectos de energías renovables y empujando una adaptación de nuestro marco regulatorio para que sea más acorde a estos nuevos desafíos.  

En el corto plazo, los desafíos técnicos asociados a las ERNC muchas veces se traducen en un conjunto de restricciones a la operación que, si bien permiten mantener un cierto nivel de seguridad incluso en condiciones críticas de operación, tienden a ser bastante conservadoras y, en la mayoría de las horas del año, injustificadas. Más aún, dichas restricciones no solo llevan a vertimientos ERNC con consecuencias económicas y sociales directas, sino que además cubren de incertidumbre el sector poniendo en peligro los compromisos y metas renovables a nivel nacional.

“Diferentes estudios y experiencias prácticas han mostrado que altos niveles de ERNC pueden ser extremadamente desafiantes desde la perspectiva técnica. Especialmente en el caso del Sistema Eléctrico Nacional (SEN), lo desafíos podrían ser aún mayores debido a sus características de red aislada, longitudinal, poco enmallada, con bajos niveles de inercia (incluso sin ERNC) y gran concentración de ERNC en la zona norte del SEN. De hecho, de los 10000 MW de ERNC instalados en Chile, 71% se concentra en la zona norte. Considerando el potencial existente en la zona y las metas renovables a nivel nacional, se espera que dicha concentración de ERNC continúe en los próximos años. Lo anterior llevará a una reducción importante de la inercia y los niveles de cortocircuito en norte del país, poniendo en peligro la seguridad y estabilidad de todo el sistema. La pérdida de estabilidad en los sistemas eléctricos implica el corte de suministro de energía a la población y el sector productivo, con costos sociales tangibles como son la alteración de la calidad de vida de la población y las pérdidas económicas directas”.  Claudia Rahmann, directora SERC Universidad de Chile.

“Como actores del sistema eléctrico creemos que uno de los principales desafíos que hoy debe analizar y resolver el sector, es la diversificación y consolidación de las energías renovables. Existen diversas soluciones tecnológicas energéticas sustentables y amigables con el medio ambiente, cada una con atributos complementarios que le brindan robustez y flexibilidad a la matriz energética, pero resulta imprescindible contar con marcos regulatorios claros que permitan su pleno desarrollo en el país. Asimismo, creemos que la mejor tecnología para reemplazar las plantas de carbón es la CSP”. Frank Dinter, presidente ACSP

Finalmente, los temores asociados a los temas tratados, como bajos niveles de inercia y niveles de cortocircuito, han estado rondando al sector eléctrico de nuestro país durante los últimos años. Si el sueño de Chile es transitar hacia un país que maximiza su bienestar social y ambiental, potenciando sus recursos naturales y humanos con sustentabilidad e innovación, no sólo se requiere discutir los desafíos, sino que además prepararnos para enfrentarlos.

Fuente: Grupo Cerro

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