2016
Energías Renovables Alternativas
ADMIN [Escribir el nombre de la compañía] 01/01/2016
SEFOTEC, FEBRERO 2016
2
SEFOTEC, FEBRERO 2016 Contenido Introducción. .................................................................................................................................... 4 ENERGÍA RENOVABLE ................................................................................................................. 5 ENERGÍA ALTERNATIVA............................................................................................................... 7 ENERGÍAS RENOVABLES NO CONVENCIONALES (ERNC) .................................................... 8 Energía Eólica ................................................................................................................................. 9 El Recurso Eólico. ......................................................................................................................... 11 Desarrollo. ..................................................................................................................................... 11 Energía solar .................................................................................................................................. 12 La Energía Solar Térmica y Fotovoltaica. ..................................................................................... 13 ENERGÍA SOLAR EN CHILE. .................................................................................................... 16 Conclusión. .................................................................................................................................... 18 Bibliografía. ................................................................................................................................... 19
3
SEFOTEC, FEBRERO 2016
Introducción. En los últimos años el tema de energía ha sido tema por muchos motivos. La que estamos usando actualmente daña nuestro ecosistema, otras sueltan contaminantes luego de su uso. El objetivo de este trabajo es dar a conocer las energías renovables no convencionales ya que estas no sueltan residuos luego de su uso.
4
SEFOTEC, FEBRERO 2016
ENERGÍA RENOVABLE
S
porque son capaces de regenerarse por medios naturales. Entre las energías renovables se cuentan la eólica, geotérmica,
Chile se encuentra en una etapa de alto crecimiento productivo, lo que implica la creciente necesidad de disponer de energía, que en general es escasa o cara, convirtiéndose en un factor crítico para los productores nacionales. Es por este motivo que las energías renovables no convencionales (ERNC) surgen como una alternativa limpia, inagotable y amigable con el medio ambiente, que puede complementar los actuales sistemas de generación de energía. Las ERNC entran al sector para apoyar la agricultura, gracias a que
nuestro país posee grandes fuentes de recursos energéticos: viento, altos niveles de radiación solar y grandes caudales de agua. Junto con esto, también se hacen relevantes los desechos agroindustriales, de los cuales se puede generar biogás, tanto para energía térmica como eléctrica. Por la gran importancia que tiene el tema energético en los costos de producción, el Ministerio de Agricultura de Chile se encuentra apoyando el establecimiento y uso de las ERNC donde sea posible, para ayudar a mejorar la eficiencia productiva de nuestra agricultura y hacer de éste un sector cada día más competitivo.
e denomina energía renovable a la energía que se obtiene de fuentes naturales virtualmente inagotables, ya sea por la inmensa cantidad de energía que contienen, o Hidroeléctrica, mareomotriz, solar la biomasa y los biocarburantes.
5
Entre las energías renovables se cuentan la -Eólica:
es la energía obtenida a partir del viento.
-Geotérmica:
se obtiene mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra.
-Hidroeléctrica:
es aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas.
-Mareomotriz:
es la que se obtiene aprovechando las mareas: mediante su empalme a un alternador se puede utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando así la energía mareomotriz en energía eléctrica, una forma energética más segura y aprovechable.
-Solar:
es una energía renovable, obtenida a partir del aprovechamiento de la radiación electromagnética procedente del Sol.
-Undimotriz:
es la energía que permite la obtención de electricidad a partir de energía mecánica generada por el movimiento de las olas
-Biomasa:
es la cantidad de materia acumulada en un individuo, un nivel trófico, una población o un ecosistema.
- Biocarburantes: es una mezcla de sustancias orgánicas que se utiliza como combustible en los motores de combustión interna. Deriva de la biomasa, materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía.
SEFOTEC, FEBRERO 2016
ENERGÍA ALTERNATIVA
U
n concepto similar, pero no idéntico es el de las energías alternativas: una energía alternativa, o más precisamente una fuente de energía alternativa es aquella que puede suplir a las energías o fuentes energéticas actuales, ya sea por su menor efecto contaminante, o fundamentalmente por su posibilidad de renovación. El consumo de energía es uno de los grandes medidores del progreso y bienestar de una sociedad. El concepto de "crisis energética" aparece cuando las fuentes de energía de las que se abastece la sociedad se agotan. Un modelo económico como el actual, cuyo funcionamiento depende de un continuo crecimiento, exige también una demanda igualmente creciente de energía. Puesto que las fuentes de energía fósil y nuclear son finitas, es inevitable que en un determinado momento la demanda no pueda ser abastecida y todo el sistema colapse, salvo que se descubran y desarrollen otros nuevos métodos para obtener energía: éstas serían las energías alternativas. Por otra parte, el empleo de las fuentes de energía actuales tales como el petróleo, gas natural o carbón acarrea consigo problemas como la progresiva contaminación, o el aumento de los gases invernadero. La discusión energía alternativa/convencional no es una mera clasificación de las fuentes de energía, sino que representa un cambio que necesariamente tendrá que producirse durante este siglo. De hecho, el concepto «energía alternativa», es un poco anticuado. Nació hacia los años 70 del pasado siglo, cuando empezó a tenerse en cuenta la posibilidad de que las energías tradicionalmente usadas, energías de procedencia fósil, se agotasen en un plazo más o menos corto (idea especialmente extendida a partir de la publicación, en 1972, del informe al Club de Roma, Los límites del crecimiento) y era necesario encontrar alternativas más duraderas. Actualmente ya no se puede decir que sean una posibilidad alternativa: son una realidad y el uso de estas energías, por entonces casi quiméricas, se extiende por todo el mundo y forman parte de los medios de generación de energía normales. Aun así es importante reseñar que las energías alternativas, aun siendo renovables, son limitadas y, como cualquier otro recurso natural tienen un potencial máximo de explotación, lo que no quiere decir que se puedan agotar. Por tanto, incluso aunque se pueda realizar una transición a estas nuevas energías de forma suave y gradual, tampoco van a permitir continuar con el modelo económico actual basado en el crecimiento perpetuo
7
SEFOTEC, FEBRERO 2016
ENERGÍAS RENOVABLES NO CONVENCIONALES (ERNC)
L
as energías renovables se caracterizan porque, en sus procesos de transformación y aprovechamiento en energía útil, no se consumen ni se agotan en una escala humana de tiempo. Entre estas fuentes están: la hidráulica, la solar (térmica y fotovoltaica), la eólica y la de los océanos. Además, dependiendo de su forma de explotación, también pueden ser catalogadas como renovables aquellas provenientes de la biomasa y de fuentes geotérmicas. Su lento desarrollo se debe principalmente a la estacionalidad de su utilización y al alto grado de estudios requeridos, tanto para implementarlas como para almacenarlas, lo que se traduce en la
práctica que satisfagan un porcentaje bajo (alrededor del 10%) de los requerimientos energéticos mundiales. Dependiendo de su forma de aprovechamiento, las ERNC pueden generar impactos ambientales significativamente inferiores que las fuentes convencionales de energía. Además, las ERNC pueden contribuir a los objetivos de seguridad de suministro y sostenibilidad ambiental de las políticas energéticas. La magnitud de dicha contribución y la viabilidad económica de su implantación, dependen de elementos particulares en cada país, tales como el potencial explotable de los recursos renovables, su localización geográfica y las características de los mercados energéticos en los cuales competirán.
8
SEFOTEC, FEBRERO 2016
Energía Eólica
E
l aprovechamiento de la energía del viento por el ser humano forma parte de las primeras civilizaciones. La navegación a vela y los molinos para la molienda de grano son algunas aplicaciones pretéritas. En épocas más recientes, fueron útiles para otros fines, como es el caso de Holanda, donde gracias a los molinos de viento se bombeó el agua que permitió ganarle terreno al mar y donde hoy vive una parte importante de la población de ese país. La energía cinética del viento puede transformarse en energía útil, tanto mecánica, como eléctrica. La energía eólica, transformada en energía mecánica ha sido históricamente aprovechada, pero su uso para la generación de energía eléctrica es más reciente. Existen aplicaciones de mayor escala desde mediados de los `70 en respuesta a la crisis del petróleo y a los impactos ambientales derivados del uso de combustibles fósiles. Desde hace un poco más de un par de décadas se ha utilizado la energía eólica como fuente de generación eléctrica. Primero en Estados Unidos, aprovechando ventajas fiscales (gobierno de Carter), la especial receptividad de California a este tipo de energía y la existencia de vientos regulares, se instalaron numerosos aerogeneradores conectados a las redes eléctricas. Luego siguió la Unión Europea, la cual hoy se alza como el primer productor de electricidad de origen eólico (ver figura 9). Por otro lado, en la India ha habido un fuerte desarrollo en los últimos años. A nivel mundial, el uso de la energía eólica ha crecido aceleradamente como se ilustra en la figura 10, donde se destaca que al cierre de 2005, se registraban 59.206 MW de potencia eólica instalada.
9
SEFOTEC, FEBRERO 2016
A単o
Mega Watts Instalado
2004
48.000
2005
59.000
2006
74.000
2007
94.000
2008
121.000
2009
159.000
2010
198.000
2011
238.000
2012
283.000
2013
319.000
2014
370.000
400.000 350.000
250.000 200.000 150.000 100.000 50.000 0 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
MegaWats Instalado
300.000
A単os
10
SEFOTEC, FEBRERO 2016
El Recurso Eólico.
E
l viento es un fenómeno que se presenta en casi todas las zonas de la Tierra, pero su intensidad y regularidad es variable. En primer lugar, existe un esquema general de circulación de aire en la superficie terrestre, en que en cada hemisferio aparecen dos franjas de viento frecuentes, una de latitudes bajas, vientos alisios, y otra en latitudes por encima del paralelo 40°, separadas por otras de calma persistentes. La zona ecuatorial es un área de baja circulación horizontal de aire. Por otro lado, los accidentes geográficos condicionan la circulación de vientos regionales o locales. Como antecedentes, cabe señalar que las costas son áreas que frecuentemente disponen de vientos suaves, brisas marinas y terrestres; los estrechos de comunicación entre dos mares son caminos para vientos fuertes; los valles de los ríos encauzan corrientes de aire paralelas a las aguas; los pasos en algunas zonas montañosas pueden ser puntos de vientos; y que el calentamiento solar diferencial entre una llanura y una montaña puede dar lugar a un viento local de efecto ladera.
Desarrollo.
E
n el desarrollo actual de la energía eólica y el diseño de aerogeneradores, se consideran áreas de interés aquellas que presentan velocidades medias del viento por encima de los 6 m/s, a las que corresponden factores de utilización de la instalación de una 2.000 horas/año equivalentes a plena carga. También existen zonas que llegan a valores de hasta 12 m/s de velocidad media, con más de 4.000 horas/año de utilización equivalente a plena carga. Además, para establecer estas correlaciones y conocer el verdadero potencial energético, es importante la curva de distribución de frecuencias que mide la regularidad de los vientos. Esto conlleva a que se requieran exhaustivas mediciones, por lo menos un año de monitoreo a distintas alturas del suelo (por ejemplo, 40, 50 y 60 metros) como condición previa para el desarrollo de proyectos destinados a su aprovechamiento.
11
SEFOTEC, FEBRERO 2016
Energía solar
E
n estricto rigor, las energías renovables tienen su origen en la energía solar, es decir, la energía eólica, geotérmica, mareomotriz, e incluso la biomasa, son aprovechamientos indirectos de la energía aportada por el sol. Sin embargo, de forma específica la radiación solar ofrece varias maneras de recuperación energética, ya sea como vía de calentamiento que reemplaza el consumo de energías convencionales, producción de electricidad y, potencialmente, la obtención de combustibles de uso directo. La forma más antigua de aprovechamiento de la energía solar es el calentamiento de las viviendas, pasando por aplicaciones más industriales como la obtención de la sal (evaporación de aguas en las salinas), fabricación de adobes (secado del barro moldeado) y otras. Esta forma de utilización se puede considerar como pasiva (energía solar pasiva), pues hace uso directo de la luz y el Figura 31. Aplicaciones de la energía solar a la arquitectura de viviendas y edificios. Calor del sol, captándolos, almacenándolos y distribuyéndolos de forma natural, sin necesidad de elementos mecánicos. La energía solar pasiva se contempla en muchos países como una opción energética de gran potencialidad, que se ha venido aplicando casi exclusivamente en la edificación, formando parte de lo que hoy se conoce como Arquitectura Bioclimática. En la figura 31 se presentan algunas aplicaciones domésticas de este concepto.
12
SEFOTEC, FEBRERO 2016
(Figura www.google.cl/=energía solar) Por otro lado, también se tiene la energía solar activa, consistente en el uso de la luz y el calor del sol mediante procedimientos técnicos, que la capta, almacena y transmite a otros usos derivados. Las aplicaciones en este concepto pueden ser para bajas y altas temperaturas. La tecnología solar activa de baja temperatura basada en colectores de placa plana es la más desarrollada. Se utiliza en aplicaciones que requieren temperaturas inferiores a los 50-60°C. El sistema está constituido por un colector que capta la radiación, un subsistema de almacenamiento, un sistema de transporte de energía (tuberías, bombas, intercambiadores) y otro de utilización (consumo) de la energía solar captada. Son instalaciones con forma de panel que deben ser inclinadas y orientadas de manera que el aprovechamiento de la energía sea máximo (en el hemisferio norte se orientan hacia el sur, y en el hemisferio sur, hacia el norte). En la figura 32 se muestra una instalación típica de colectores de placa plana. Las placas utilizan la energía del sol para calentar el fluido portador que, a su vez, proporciona calor utilizable en una casa. El fluido, agua en este caso, circula a través de las tuberías (cobre) en el colector solar y durante el proceso absorbe algo de esta energía. Después se mueve a un intercambiador de calor, donde calienta el agua que se utilizará en la vivienda. Finalmente, una bomba lleva de nuevo el fluido hacia el colector solar para repetir el ciclo.
La Energía Solar Térmica y Fotovoltaica.
O
frece dos formas de producción de electricidad: térmica y fotovoltaica. La primera se basa en la concentración de la radiación solar, a fin de llevar un fluido a suficiente temperatura para accionar motores (turbinas) térmicos que van acoplados a generadores eléctricos. En este tipo de utilización juegan un papel relevante las tecnologías
13
SEFOTEC, FEBRERO 2016 indicadas precedentemente (ver figuras 33 a 35). También se han desarrollado sistemas híbridos, que combinan dos sistemas: uno tradicional, sobre la base de un combustible convencional, más el vapor, proveniente de una fuente solar activa de alta temperatura, que conforman lo que se conoce como ciclo combinado (ver figura 36). La energía solar fotovoltaica consiste en la conversión directa de la radiación solar en electricidad mediante sistemas fotovoltaicos. Un sistema fotovoltaico está formado por las células solares (que transforman la luz en electricidad), un acumulador, un regulador de carga (que impide que llegue más energía al acumulador cuando ha alcanzado su máxima carga) y un sistema de adaptación de corriente (que adapta a la demanda las características de la corriente generada). Es importante la posición de las células o paneles fotovoltaicos (ver figura 37), que deben estar inclinados y orientados de forma determinada, con el fin de aprovechar al máximo la radiación solar a lo largo del año. Estas células suelen ser de silicio (mono cristalino, poli cristalino o amorfo), pero se encuentra en desarrollo el posible uso de otros materiales (sulfuro de cadmio, por ejemplo), donde se tiene presente el costo de la obtención del material (el silicio consume una gran cantidad de electricidad). La eficiencia que se alcanza con los sistemas fotovoltaicos es todavía baja, varía entre 10% (silicio amorfo) y 15% (mono cristalino).
14
SEFOTEC, FEBRERO 2016
U
na ventaja importante de los sistemas fotovoltaicos es que no necesitan estar conectados a la red de distribución eléctrica, ya que generan la electricidad en el mismo lugar de consumo. Por esta razón, los paneles solares fotovoltaicos se utilizan -preferentemente- en lugares de difícil acceso a la red eléctrica, tales como repetidoras de radio y TV, sistemas de bombeo, iluminación, faros y, sobre todo, en zonas aisladas (zonas rurales, refugios de montaña y otros).
Aplicaciones Los sistemas FV pueden ser autónomos, por ejemplo, para la comunicación e iluminación de áreas rurales alejadas de las redes eléctricas. También pueden conformar granjas fotovoltaicas, y estar conectados a la red eléctrica interconectada. Estas plantas alcanzan una mayor producción de electricidad (entre 20 kW y 100 MW) y por lo tanto una mayor inyección de electricidad al sistema dónde se conectan. Generación de electricidad termosolar (CSP) Las centrales termosolares generan electricidad a escala industrial. La tecnología se basa en la concentración de la radiación solar directa para producir vapor o aire caliente. Para capturar la radiación solar se utiliza una gran cantidad de espejos que siguen la trayectoria del sol concentrando en un punto donde se calienta un fluido a altas temperaturas (entre 300º y 1000ºC). El aire caliente o vapor impulsa una turbina convencional, que finalmente acciona un generador eléctrico. FV en Chile Desde hace años utilizamos la energía fotovoltaica a pequeña escala (entre 80 W y 20 kW) para entregar
15
SEFOTEC, FEBRERO 2016 electricidad a viviendas aisladas, estaciones médicas, escuelas y centros comunitarios en zonas rurales. En las cercanías de la localidad de San Pedro de Atacama se proyecta construir próximamente una granja fotovoltaica con una capacidad instalada de 500 kW para complementar la generación térmica de electricidad de la comuna.
ENERGÍA SOLAR EN CHILE.
E
l 2015 ha sido un año muy favorable para las renovables, especialmente para la energía solar fotovoltaica. Considerando que la suma de potencia de las plantas en operación y construcción en enero 2015 era de 402 MW y 833 MW respectivamente, a fines de este año aumenta en 86% la potencia de plantas en operación y en un 172% la potencia de las plantas en construcción. Esta alta integración de renovables significará agilizar los procesos de gestión de redes con energías variables por parte de los CDECs, lo que significa un gran desafío en muy poco tiempo. Por otro lado, lo significativo de este desarrollo, es que la fotovoltaica deja de ser exclusiva en zonas consideradas tradicionalmente de alta radiación, ya que actualmente existen plantas en construcción que están a las puertas de Santiago, como es el caso de Quilapilun en Colina, o la planta fotovoltaica de Olmué, en la comuna del mismo nombre. La explicación está, en que si bien la generación de energía se ve disminuida por la menor radiación solar, pero se compensa por la mejor capacidad de la transmisión para inyectar toda la energía que se produce a precios marginales mayores. Otro punto significativo fue el resultado de las licitaciones de bloques de energía de la CNE 1,200GWh/año, en la cual se alcanzó un precio promedio de 79,3 US$/MWh. En esta licitación las renovables ganaron un espacio significativo, destacándose los precios ofertados por las plantas solares de alrededor de 65 US$/MWh, demostrando que la solar puede competir de igual a igual con las tecnologías convencionales. En este sentido este resultado pone gran presión sobre las generadoras (ERNC o convencional) de cara a la próxima gran licitación de abril 2016 para suministrar 13 mil GWh/año. La gran cantidad de energía renovable que se está integrando a los sistemas interconectados, comienzan a verse en algunos nodos o sectores de los sistemas eléctricos con problemas de evacuación de energía y saturación de las redes, por tanto uno de los puntos que se ha dado gran énfasis este año, aparte de la interconexión SIC-SING, es el nuevo proyecto de línea entre la nueva subestación Polpaico y Cardones, lo que vendrá a aliviar carga y proporcionar mas vías de evacuación de la energía de los proyectos solares que están en la zona de Copiapó.
16
SEFOTEC, FEBRERO 2016 En relación al desarrollo que ha tenido la energía solar fotovoltaica este año pero a menor escala, un factor importante, específicamente en la reducción de precio de las instalaciones hasta 100 Kw, ha sido el lanzamiento de las licitaciones del Programa Techos Solares Públicos del Ministerio de Energía, en la que se apreció una dispersión bastante grande en los precios ofertados para los primeros edificios (promedio de 3,42 USD/W), pero decayendo significativamente en los licitaciones sucesivas (promedio 1,88 USD/W), esto trajo consigo una abertura de proveedores de este tipo de soluciones, así como transparentar los precios de este mercado poco desarrollado en Chile y que tiene grandes proyecciones hacia futuro no solo en el área residencial sino también industrial, para distintas aplicaciones. Todos estos esfuerzos en función de la introducción de renovables en el mercado eléctrico se discutieron ampliamente en la Mesa de Energía, proceso consultivo liderado por el Ministerio de Energía. Esto constituyó un hito importante no solo en la planificación o visión de largo plazo de la matriz energética futura, si no también a plantear diferentes escenarios de mix energético convencional-renovable. Esta instancia, la cual estaba constituida por distintos actores técnicos, permitió derribar mitos en torno a la factibilidad técnica y económica de las renovables, favoreciendo así su aceptación como un elemento importante dentro de la matriz energética nacional. Finalmente quería mencionar el hecho del avance de la construcción de la primera planta solar de torre en Sudamérica, que proporcionará energía continua al SING, por la tecnología de almacenamiento que dispone el proyecto. Este tipo de proyecto consolida la idea que la energía solar es una fuente de energía confiable y actualmente competitiva, donde grandes proyectos con grandes inversiones tienen cabida en el mercado eléctrico chileno. La GIZ, a través de su programa de Energías, ha sido un participante activo en varios de estos hitos y seguirá desarrollando, durante 2016 y hacia adelante, proyectos que favorezcan la inclusión de energía limpias en los sistemas eléctricos, ya que vemos que Chile tiene grandes potenciales en ERNC que pueden ser aprovechados de manera competitiva y fiable. Por lo tanto, seguiremos trabajando en áreas de apoyo a los CDEC’s, y CNE en ámbitos como gestión de la redes, pronósticos, normativa y regulación, lo que se vuelve fundamental cuando se concrete la gran cantidad de proyectos fotovoltaicos y solares en construcción, para evitar perturbaciones y deterioro de la calidad de servicio. También trabajaremos en otros ámbitos como aplicaciones solares, almacenamiento de energía, formación de capital humano especializado, difusión de resultados y autoabastecimiento.
17
SEFOTEC, FEBRERO 2016
Conclusión.
A
través que transcurre el tiempo, el tema de obtener energía para nuestro desarrollo va siendo más complejo, vamos aumentando como humanidad y vamos a necesitar mucha mas energías que nos ayuden a subsistir. Se dice que las energías que usamos actualmente se están agotando y que además dañan nuestro ecosistema como es el petróleo y sus derivados entre otros. Nuestra meta como ser humano, (ser que piensa y razona) es buscar una forma de energía que no cause efectos dañinos a nuestro ambiente en el cual vivimos. En los últimos años se habla de energías renovales no convencionales, como lo son la energía eólica y solar. Creo que estas energías eólica y solar al ser usadas no sueltan contaminantes a nuestro planeta, pero igual para su construcción dañan nuestro ecosistema. Al construirse en grandes tamaños dañamos la fauna del lugar en que serán construidas e instaladas y además hay un daño visual.
SOLAR HIDROELÉCTRIC A
MAREOMOTRI Z
EÓLICA
ENERGÍA RENOBABLES
BIOCARBURANTE S
BIOMASA
GEOTÉRMICA UNDIMOTRIZ
18
SEFOTEC, FEBRERO 2016
BibliografĂa. https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_renovable http://www.odepa.cl/sub-intra-sectorial/energias-renovables-noconvencionales/ http://www.portalminero.com/pages/viewpage.action?pageId=106433118 https://www.google.cl/search?q=energia+solar&rlz=1C1KMZB_enCL550C L551&espv=2&biw=1024&bih=643&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0 ahUKEwiy7778hvXKAhWClZAKHZEZAjsQ_AUIBigB#tbm=isch&q=casa+q ue+funcionan+con+energia+solar&imgrc=_t86JBDMiVpcbM%3A
19