Tecnologías
Tecnologías para las Energías Renovables
Desde tiempos inmemoriales el hombre ha aprovechado la energía de la cual lo provee la naturaleza mediante la invención de diversos artefactos que le permiten producir energía mecánica, calórica o motriz.
La invención de la rueda, que permitió el desarrollo de molinos de agua y de viento, o la invención de la navegación a vela, son ejemplos de este desarrollo. Si bien durante la revolución industrial la invención de la máquina a vapor y luego del motor de combustión interna frenó el avance de estas tecnologías, en la actualidad los combustibles fósiles son cada vez más caros, escasos y contaminantes, lo que ha hecho resurgir el interés en estas fuentes de energía.
Tecnología hidráulica no convencional
La energía hidráulica es una de las fuentes renovables de más larga tradición, la que viene desde los molinos de agua creados por ingenieros egipcios de la antigüedad. Las pequeñas centrales hidráulicas de la actualidad son una tecnología madura con más de 100 años de aplicación, las que aprovechan la energía cinética y potencial de la caída de un cauce de agua, el que es canalizado a una turbina hidráulica conectada a un generador eléctrico. Si bien, la tecnología es convencional, el uso de ella en pequeñas escalas es lo que le da la categoría de ERNC.
A nivel mundial este tipo de tecnología sigue aumentando su participación, el año 2000 la capacidad instalada de pequeñas centrales hidroeléctricas era de 37 GW. El World Energy Council estima que la capacidad instalada de estas centrales va a aumentar a 55 GW para el año 2010, con el mayor aumento proveniente desde China.
Según datos de la CNE, la capacidad hidroeléctrica instalada en Chile corresponde a un 40% de los 12.326 MW de la matriz eléctrica, pero las pequeñas centrales hidráulicas sólo representan cerca del 1% del total instalado, con 153 MW de aporte al Sistema Interconectado Central (SIC), 12,8 MW de aporte al Sistema Interconectado del Norte Grande (SING) y, 20,7 MW de aporte al Sistema Interconectado de Aysén.
Con respecto al potencial de la pequeña hidráulica en Chile, la APEMEC posee un catastro al año 2009 de más de 170 proyectos que suman más de 3.000 MW. Diversas proyecciones sitúan el potencial total de pequeñas hidráulicas entre 10 mil y 33 mil MW de potencia en Chile, donde un estudio conjunto de la CNE y la Comisión Nacional de Riego del año 2009, estima un potencial de 1.300 MW asociado sólo a obras de riego existentes.
Tecnología solar
En la actualidad existen diversas tecnologías para el aprovechamiento de la energía solar que llega a la superficie de la tierra, la que puede ser transformada directamente en energía eléctrica, aprovechada como calor para generación eléctrica indirecta, o utilizada para calentar agua para múltiples usos.
Energía solar fotovoltaica.
Es la energía que se obtiene mediante la utilización de celdas de semiconductores, generalmente placas de silicio, que producen un impulso eléctrico al ser estimulados por la radiación solar. Si bien esta tecnología tiene la ventaja de transformar directamente la energía del sol en energía eléctrica, su eficiencia es baja y los costos de fabricación son mayores a otras formas tradicionales de generación eléctrica. Constituyen una adecuada solución para el abastecimiento eléctrico en las áreas rurales aisladas de la red, 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.
Concentración solar de potencia.
Existen diversas tecnologías para utilizar la radiación solar concentrándola en un punto para calentar un líquido o gel conductor, el que al alcanzar altas temperaturas es empleado para generar electricidad mediante una turbina de vapor. Esta forma indirecta es la que ha presentado mayor desarrollo en los últimos años, donde las tecnologías más difundidas son los colectores cilindro parabólicos, los colectores lineares fresnel y las torres de receptor central.
Energía solar térmica.
Corresponde al aprovechamiento de la energía solar para calentar agua, aire, o cualquier tipo de fluido. Este tipo de energía se puede clasificar en baja, media y alta temperatura, según el índice de concentración. Los colectores solares térmicos utilizados para proporcionar agua caliente sanitaria en viviendas son de baja temperatura, generalmente colectores planos tubulares, vidriados o aislados en tubos al vacío. Estas últimas tecnologías son utilizadas también en calefacción de edificios, usos industriales y agropecuarios.
Tecnología eólica
La energía eólica se ha desarrollado tecnológicamente durante siglos, donde el diseño de aspas simétricas sobre un eje horizontal se ha mantenido desde los tradicionales molinos de viento, hasta los modernos aerogeneradores con una capacidad de generación de varios MW de electricidad. Existen distintos diseños y configuraciones de aspas, donde el modelo de 3 aspas es el más utilizado en la actualidad.
Además existen modelos de aerogeneradores de eje vertical, los cuales presentan como ventaja el no necesitar que la góndola se oriente en dirección del viento, como en los generadores de eje horizontal. Sin embargo, son menos eficientes en la producción de energía. Otro tipo de generadores eólicos presentan hélices helicoidales y otras formas, sin embargo aún son prototipos en desarrollo.
Tecnología geotérmica
Las altas temperaturas que puede alcanzar el interior de la tierra, se pueden aprovechar directamente a través de afloramientos de agua a altas presiones y temperaturas, como los géiseres, o inyectando agua fría en cámaras perforadas sobre focos caloríficos subterráneos.
El agua o vapor a altas presiones, permite accionar una turbina conectada a un generador eléctrico. Estas fuentes geotérmicas también pueden ser aprovechadas como calor industrial, o para calefacción de edificios y viviendas.
Tecnología para la energía del mar
La energía del mar es una de las fuentes menos desarrolladas tecnológicamente, sin embargo, tiene un enorme potencial que se puede obtener a través de diversos tipos de centrales. Si bien la energía del mar ha tenido avances interesantes en las últimas décadas, los prototipos desarrollados aún no han tenido el éxito comercial que les permita ser industrializados.
Energía mareomotriz.
Es la que aprovecha el movimiento de ascenso y descenso de grandes masas de agua producto de las mareas. La central más antigua en operación es la de Rance, en Francia, la que embalsa el agua durante marea alta para liberarla durante la marea baja a través de una central hidroeléctrica.
Energía undimotriz.
Es la que aprovecha las olas producidas por el viento sobre la superficie del mar. Existen diversos prototipos que permiten la generación de energía mecánica, tanto en altamar como en la línea costera, la que es transformada en electricidad. También existen prototipos que producen aire comprimido, utilizado para mover una turbina generadora.
Energía de corrientes marinas.
Otro desarrollo importante han sido los generadores que aprovechan las corrientes marinas, los cuales son similares en su funcionamiento a los generadores eólicos pero operan sumergidos. Aprovechan las corrientes producidas por diferencias de temperatura o salinidad entre dos masas de agua.
Tecnología para el aprovechamiento de la biomasa
La combustión de biomasa permite la obtención de calor, el que indirectamente puede producir energía eléctrica, mediante el uso de diversas tecnologías de caldera.
También se utiliza la tecnología de gasificación de la biomasa, la cual es quemada a altas temperaturas para producir gases combustibles, los que son más fáciles de transportar y menos contaminantes.
Los procesos de generación de biogás y biocombustibles a partir de biomasa, permiten el funcionamiento de motores de combustión interna, turbinas y generadores eléctricos con el uso de fuentes de combustibles no fósiles.