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

Urgencia renovable

La descarbonización de la matriz energética de Chile al 2025 es una meta alcanzable, pero requiere de un plan: triplicar la capacidad en energías renovables y garantizar la presencia de gas, sostiene un estudio del gremio que reúne a las empresas del sector, Acera. Si aquello no se hace, se podría terminar con una energía más cara y más contaminante.

¿Qué debemos hacer para producir energía en 2025 sin carbón, a un precio razonable y con una seguridad razonable? Esta fue una de las consultas que un inédito estudio intentó responder. Y sí, es posible, pero requiere de un esfuerzo adicional para acelerar las inversiones.

‘Análisis y propuesta de una ruta de referencia para alcanzar cero emisiones netas en el sector de generación de energía eléctrica en Chile’ es el informe encargado por la Asociación de Energías Renovables y Almacenamiento (Acera) a la consultora SPEC, en colaboración con el Instituto de Sistemas Complejos de Ingeniería (ISCI).

En un contexto en el que el cambio climático dejó de ser una amenaza para transformarse en una realidad del día a día es relevante que el sector energético se vuelque hacia una matriz cero emisiones, dado que es el rubro que más aporta a las emisiones de gases de efecto invernadero en Chile así como también es un importante emisor de otros gases y material particulado que impactan en la contaminación local. ‘Tanto la generación de electricidad como el sector transporte representan el 75%-80% de las emisiones’, explica Darío Morales, director de Estudios del gremio que reúne a las empresas renovables.

No se parte de cero. Las empresas y el gobierno acordaron un plan de descarbonización al 2040, con varias unidades saliendo antes; mientras en el Parlamento se tramita un proyecto que elimina las centrales a carbón a partir de 2025.

¿Qué concluye el informe?

Que en caso de que prospere la iniciativa del retiro de la totalidad de las centrales a carbón al 2025 se requerirá triplicar la capacidad instalada de energías renovables. A los 10 mil MW existentes y una cantidad similar en carpeta para desarrollar hasta 2025 se necesitarán otros 8.000 MW. ‘Las estimaciones realizadas muestran que para adaptar la matriz de forma eficiente ante la salida acelerada de unidades de carbón se requiere el rápido desarrollo de energía eólica distribuida a lo largo del país (+5,7 GW)’. Asimismo, se requeriría la incorporación de 1 GW de almacenamiento en la zona del Norte Chico para alivianar restricciones de transmisión, además de la incorporación de más de 1 GW de energía solar fotovoltaica cercana a los centros de consumo.

‘Hay una brecha de la potencia renovable que hoy está comprometida de aquí a 2025 versus la potencia renovable que se requiere a ese año si no está el carbón para que el sistema funcione de manera adecuada’, detalla Darío Morales.

En recursos implica una inversión de unos US$ 9.000 millones si es que la salida de las centrales a carbón se da el 2025. Si fuese hacia 2030, el esfuerzo sería menor, de US$ 5.800 millones adicionales en inversiones entre 2022 y 2026.

Además, el documento concluye que se requiere asegurar la presencia de gas natural para generación de manera relevante durante todo el año, de manera de evitar el uso de diésel, y que es necesario incentivar la incorporación del almacenamiento de modo de aplacar parte del alza de los costos marginales en horas no solares, reducir la congestión en horas solares, y también limitar la necesidad de despachar intensivamente centrales de respaldo diésel en eventos de baja extrema de generación solar-eólica. Por otro lado, el sistema requerirá que la hidroelectricidad tome un rol fundamental en el aporte a la flexibilidad operacional intradiaria.

¿Cómo se triplica la capacidad de energías renovables?

Para lograr que entren en operación los volúmenes de renovables que se requieren es fundamental tener políticas regulatorias aún más agresivas, que incentiven la instalación de este tipo de fuentes, dice el reporte.

Una de las formas es la relativa al impuesto a las emisiones. Hoy hay centrales renovables que deben pagar impuesto de compensación a las emisiones, pese a que no sean emisores, lo que requiere un cambio de la regulación, comentan en Acera. Adicionalmente, dicen, se debe aumentar el impuesto a las emisiones de manera progresiva.

¿Qué pasa con los problemas de almacenamiento y transmisión de energía?

Uno de los problemas o desafíos que presenta el sistema de generación de electricidad hoy es la incapacidad de almacenar la energía producida por fuentes que son intermitentes, como la solar o la eólica. Existen operaciones incipientes, debido a los aún elevados costos. El documento concluye que entre 2022 y 2025 se requerirá la instalación de al menos 1.000 MW en sistemas de almacenamiento.

Respecto a las congestiones del sistema de transmisión establece que se producirán recortes anuales de generación ERNC del 6,36%. Estas congestiones podrían ser gestionadas mediante capacidad de almacenamiento, como activo de transmisión. Actualmente, no hay proyectos de estas características dentro del plan de expansión.

¿Qué pasa si no se adapta el sistema a la nueva demanda sin oferta de carbón?

‘Si no aceleramos el paso en inversiones renovables, vamos a estar operando un sistema bastante más frágil, bastante más caro y eventualmente más contaminante’, asegura el ejecutivo de Acera.

De no construirse los 8 GW de potencia ERNC antes del retiro de las centrales a carbón al 2025, el sistema quedaría ‘desadaptado’, explican desde Acera. Esto implica que los costos marginales, es decir, cuánto cuesta transar y producir la energía, podrían subir un 60% respecto de los observados en 2020, con valores promedio permanentemente sobre los US$ 100 /MWh.

Como referencia, ‘la licitación que se acaba de adjudicar tiene precios mínimos de US$ 13 y promedio algo por sobre los US$ 20. Entonces tener costos marginales de US$ 100 es muy alto. Estamos retrocediendo 10 años en términos de precios’, ejemplifica Morales.

Fuente: La Tercera – Pulso

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