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 13-10-2020
Servicios Complementarios: los cuatro perfeccionamientos que propone ACERA A.G.

Darío Morales, director de Estudios del gremio, destaca el dictamen del Panel de Expertos sobre el Informe 2021 para este tema, señalando que perspectiva tecnológica, “no hay nada que impida que las centrales fotovoltaicas, eólicas, puedan participar de este mercado”.

Cuatro son los perfeccionamientos regulatorios que plantea la Asociación Chilena de Energías Renovables y Almacenamiento (Acera A.G.) para que las centrales de generación ERNC tengan mayor participación en el mercado de Servicios Complementarios (SSCC).

El director de Estudios del gremio, Darío Morales, explica a ELECTRICIDAD que las modificaciones tienen que apuntar hacia lineamientos como_ verificar el funcionamiento del diseño de subastas y licitación; incentivar la participación de estas tecnologías en los SSCC generando más esfuerzos para la discusión; avanzar en la definición de productos específicos, y regular la participación de centrales termoeléctricas gas cuando están en período de declaración de gas inflexible.

Regulación

A su juicio ¿qué perfeccionamientos regulatorios se tienen que realizar para que las ERNC tengan una mayor participación en el servicios complementarios?

Creemos que en este tema se deben considerar cuatro ejes:

Diseño de subastas y licitaciones: Hasta el momento las subastas han estado funcionando de una cierta forma, en que los actores se adaptan a cómo funcionan y mucho del comportamiento que tienen está asociado a las reglas del juego, por lo tanto, tenemos que pensar si este diseño está funcionando bien y qué cambios tenemos que hacerle para que funcione mejor.

Incentivar la participación:

Un segundo elemento, es que creo que aquí hay que potenciar el conocimiento y las oportunidades de negocio que ofrece este sector, al igual que como se hizo con la licitación de clientes regulados, hay que incentivar la participación, generar roadshow internacionales, esfuerzos de discusión, pues es algo absolutamente necesario.

Definición de productos específicos: La autoridad debiese avanzar en la definición de ciertos productos más específicos entorno a los Servicios Complementarios. Por ejemplo, hasta 2019, antes de que entrara al mercado así como tal, el Control Primario de Frecuencia era independiente, tanto en la inyección como en el retiro, pero a partir de 2020 se puso una restricción: si que una central va a presentar una oferta al mercado de SSCC, lo tiene que hacer de igual forma que la misma cantidad de energía que inyecta al sistema. Eso para las centrales renovables en particular es un problema, porque implica que una central solar tiene que bajar su producción para poder participar, tanto en la subida, como en la bajada del servicio. Y eso desincentiva la participación de estas tecnologías de generación. Si se pudiese desacoplar esto y decir las centrales podrían ofertar solo en la bajada, eso significaría que una central renovable está operando al máximo y cuando la llaman a ofrecer el servicio, reduce su inyección y no tienen ningún costo alternativo, lo que mejoraría notablemente las ofertas.

Participación de centrales de gas natural: Es importante tener claro que las centrales de gas natural en este mercado, cuando están en declaración de gas inflexible, no deben participar del Servicio Complementario, porque en el caso del Control de Frecuencia implica que una central maneja y gestiona cuánta energía produce y deja de producir. Si una central de gas natural está en condición de inflexibilidad es porque hay un riesgo y la prioridad es que produzca todo e inyecte todo el gas que tiene. Entonces, si está con una obligación de quemar todo el gas, no puede estar participando en un mercado donde ellos deberían dejar de quemar gas para poder participar del mercado, eso no cuadra mucho.

Avances

Después del dictamen del Panel de Expertos sobre el Informe de SSCC 2021, en que se pide volver a las subastas para el Control Secundario de Frecuencia, ¿cómo ve Acera la posibilidad de que las centrales renovables presten SSCC?

El hecho de que las centrales renovables aporten al mercado de Servicios Complementarios es algo que nosotros hemos estado empujando hace bastante tiempo. Teniendo en cuenta, que desde la perspectiva tecnológica, no hay nada que impida que las centrales fotovoltaicas, eólicas, puedan participar de este mercado, proveyendo Control Primario, Secundario o Terciario de Frecuencia. De hecho, dentro de ciertos rangos tienen un desempeño bastante mejor que otras tecnologías. Nosotros apuntamos en profundizar la competencia y creemos que todas las acciones de la autoridad y del Coordinador Eléctrico Nacional deberían ir en ese sentido, en incorporar mejor y mayor competencia al mercado de servicio complementario.

¿Qué efecto tendrá el dictamen del Panel de Expertos?

El dictamen del Panel es bien esclarecedor en este sentido. Dice que el Coordinador debe justificar con mucha mayor fuerza cuándo va a hacer uso de la instrucción directa de un servicio, considerando que esta es una medida excepcional contemplada en la ley que, la medida ideal y regular, debería ser siempre tender a participar en la licitación y el hecho de que el Panel de Expertos haya emitido este fallo y haya incluido al Coordinador a no tomar en cuenta la decisión inicial de restringir la subasta, nos parece que es algo muy positivo y no me cabe duda que las centrales renovables van a incorporarse cada vez con mayor fuerza a este mercado.

¿Cómo ve el futuro de los Servicios Complementarios desde las centrales ERNC?

Chile es un país que por la calidad, cantidad y la distribución del recurso renovable ofrece unas muy buenas posibilidades de que las centrales puedan participar de estos mercados de servicios complementarios. Las centrales fotovoltaicas son muy rápidas y están ubicadas principalmente en la zona centro-norte del país; las centrales eólicas tienen una cierta inercia y masa rotatoria que también ayuda al control de frecuencia, están ubicadas en la zona centro-sur. Esa complementariedad de las distintas fuentes (eólica-fotovoltaica) hacen que las centrales renovables puedan hacer una contribución muy relevante en el mercado complementario. Todo va a depender de cómo vayan avanzando, de que la autoridad vaya monitoreando el funcionamiento de este mercado y vaya haciendo los ajustes regulatorios necesarios para la incorporación de mayor competencia.

Fuente: Revista Electricidad

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