Date post: | 22-Oct-2015 |
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Las Energías Alternativas
Ing. Nelson Hernández
Blog: Gerencia y Energia Abril 2010
Diplomado de Prospectivas y Estrategia (USB)
TOPICOS
• Energía y Población
• Desafíos Globales Urgentes
• Energías Alternativas
• Biocombustibles
• Solar / Eólica / Maremotriz
TOPICOS
• Energía y Población
• Desafíos Globales Urgentes
• Energías Alternativas
• Biocombustibles
• Solar / Eólica / Maremotriz
“La agricultura primitiva aunque sostenible había permitido que lapoblación aumentara hasta cerca de mil millones al inicio de la Eradel Petróleo. La población entonces se expandió seis veces,exactamente al tiempo que lo hacía la producción del petróleo. Unatasa de crecimiento sin precedentes en la historia de la Humanidad”.
Colin Campbell, 2006
“En 1859, la especie humana descubrió un enorme cofre del tesoro ensu sótano: el petróleo y el gas, unas fuentes de energía que seencontraban con facilidad y a bajo costo. Hicimos, al menos algunosde nosotros, lo que nadie hace con un tesoro en el sótano, sacarlo ydespilfarrarlo”.
Kenneth Boulding, 1978
Solar
Nuclear
Maremotriz
Geotérmica
Biomasa
Eólica
Gas natural
Carbón
Petróleo
Hidráulica
Térmica
Foto voltaica
Espacial (futura)
Residuos
CultivosBiocombustibles
Renovables: Existenen una cantidadilimitada en lanaturaleza y amigablesal ambiente
No Renovables:Existen en unacantidad limitada enla naturaleza y noamigables alambiente
Fuentes de energía
Elaboración: Nelson Hernandez
¿Qué pasa en 60 segundos?
Población Mundial
• Nacen: 250
• Mueren: 105
• Incremento: 145
Producción Alimentos
• Ganado vacuno: 540 animales
• Pollo: 85430 animales
• Pescado: 195 TM
• Leche: 1165 TM
• Huevos: 115 TM
• Cereales: 4125 TM
• Azúcar: 2800 TM
• Vegetales y frutas: 2550 TM
Producción “Commoditty”• Petróleo: 57055 barriles• Electricidad: 36 GWH• Automóviles: 80 unidades• Bicicletas: 250 unidades• Computadoras: 190 unidades
Impacto Ambiental
• Emisión CO2: 51790 TM
• Deforestación: 25 Hectáreas
• Basura (RSU): 155 TMConsumo Energía
93135 BPE
El mundo de noche
POBLACION ELECTRICIDAD
CAMBIO CLIMATICO
DESARROLLO
DESCARBONIZAR SISTEMA
ENERGETICO
NUEVO ORDEN
ENERGETICO
Calentamiento global,al borde de la sostenibilidad
Lohachara, la primera islahabitadadesaparecida(diciembre 2006)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
0 2000 4000 6000 8000
Los 10 Primeros
Mundo
Resto del MundoChinaEstados Unidos
India
Rusia
Japón
Brasil
Canadá
Alemania / Francia / Sur Corea
0.5 TPE/Hab
1 TPE/Hab
3 TPE/Hab 2 TPE/Hab Consumo (millones de TPE)
Población (millones)
2008. Los 10 primeros en consumo de energía
Fuente: BP Elaboración: Nelson Hernandez
2008. Los 10 primeros en consumo de energía
40016,63,116,632,341,5Resto Mundo
72946,26,836,219,731,1Los 10 primeros
22836,11,46,49,946,2Brasil
2400,414,227,514,943,0Sur Corea
2585,638,64,615,435,7Francia
3111,410,826,023,738,0Alemania
33025,46,410,027,330,9Canadá
4336,00,853,48,631,2India
5073,111,225,416,643,7Japón
6855,55,414,855,219,1Rusia
20036,60,870,23,618,8China
22992,58,424,626,138,5Estados Unidos
112956,45,529,224,134,8Mundo
Petróleo Gas Nuclear HidroCarbón Total
(1)Porcentaje
(1): Millones de toneladas de petróleo equivalente
Fuente: BP Elaboración: Nelson Hernandez
Petróleo Gas Carbón Renovables Nuclear
2008. Mundo: Consumo de energía primaria y
generación de electricidad
Fuente: EIA Elaboración: Nelson Hernández
34.8 %
6.3 %
5.6 %
29.2 %
24.1 %
Total = 227 millones de BDPE
Consumo
5.0 %
13.0 %
19.5 %
20.3 %
42.2 %
Total = 20.2 Tera Kwh
Generación
El 32 % de la energía primaria fue utilizada para
generar electricidad
Mundo. Capacidad Generación Eléctrica con Base Nuclear (GW)
Francia
Japón
Otros
Corea del Sur
Alemania
Rusia
Estados Unidos
China
Inglaterra
Canadá
Ucrania
9
51
22
48
63
99
20
18
13
13
11
Total = 367
2008
Fuente: World Nuclear Association
India
Japón
Pakistán
Rusia
Indonesia
Condominio Golfo (*)
Otros
Estados Unidos
Brasil
México
China
330
225
200
200
1200
2750
2800
180
2810
175
175
Total = 11045
(*) Bahrain, Kuwait, Omar, Qatar, Arabia Saudita y Emiratos Árabes
Proyección al 2100 (caso Alto)
Elaboración: Nelson Hernandez
2005 2025202020152010 2030
45
40
35
30
25
20
Mill
ardo
s de
TM
de
CO
2
Referencia
Gestión Emisión de CO2
Fuente: IEA Elaboración: Nelson Hernández
Políticas Alternativas Estabilización 450 ppm
Biocombustibles
CC Industria
CC Plantas eléctricas
Eficiencia uso eléctrico
Eficiencia uso final
Renovables
Nuclear
TOPICOS
• Energía y Población
• Desafíos Globales Urgentes
• Energías Alternativas
• Biocombustibles
• Solar / Eólica / Maremotriz
Desafíos globales urgentes
Creciente demanda energética Intensificación de uso energías renovables
Fuente: ExxonMobil Elaboración: N. Hernández
Renovables (1.04)Nuclear (1.03)Gas (1.022)Carbón (1.013)Petróleo (1.014)
0
50
100
150
200
250
300
350
2005 2010 2015 2020 2025 2030
MMBDPE
(X.X) Crecimiento Interanual
190
310
2007
Proceso Preparatorio
Consultas y Conferencias
2008
Preparación final de la
Conferencia
Finalización de Estatutos
2009
Conferencia de la
Fundación de IRENA
Firma Estatutos
Decisiones Iniciales
Establecimiento de estructura
Inicio de actividades
Fase Inicial de IRENA
2010
Primera Asamblea
Ratificación Estatutos
Estructura de Financiamiento
Programa de trabajo
Formación de IRENA (*)
(*) Agencia Internacional de Energías Renovables
• El porcentaje de uso de losrecursos renovables no debeexceder a su capacidad deregeneración.
• El porcentaje de uso de losrecursos no renovables no debeexceder el porcentaje al que lossustitutos renovables pueden serdesarrollados.
• Los porcentajes de emisión decontaminantes no pueden excederla capacidad de asimilación delentorno
Condiciones para un mundo energéticamente sostenible
Esta es la solución queproponemos para lasinundaciones originadaspor el cambio climático
Energía Siglo XXl (otras acciones y tecnologías)
Eficiencia Energética
Automóviles Híbridos
Automóvil de Aire Comprimido
Automóvil a agua
Automóviles eléctricos (Better Place)
Energía Steorn (energía libre) ?
Energía Solar Dirigida Espacial (SSP)
Skysails (Barcos a Vela)
Celdas Solares en rollos
Captura de CO2
Energía genética (LS9 Petroleum™)
Nanoenergia
Cambio paradigma delmotor a combustióninterna
La energía alternativa mas barata
Desafíos globales urgentes
Creciente demanda energética Intensificación de uso energías renovables
Calentamiento global Estabilización del clima
220571957
8
4
16
Hoy
EMISIONES DE CO2(millardos de TM)
+ 2 C 450 ppm380 ppmConcentración CO2Valor de no retorno
• Elevar a 25 km/ltsautonomía vehículos
• Reducir a 8000 Km anualesel recorrido de vehículos
• Mejorar en 25 % laeficiencia de equiposdomésticos y AA
• Elevar a 60 % eficienciaplantas eléctricas a carbón
• Captura CO2 en plantaseléctricas
• Captura CO2 en plantas deH2
• Captura de CO2 en plantascombustibles sintéticos
• Reemplazo de plantaseléctricas a carbón por GN
• Incrementar plantasnucleares
• Detener deforestación
• Cambiar métodos delabranza
Políticas Globales
REDUCIR(Implementando 4
políticas)
DETENER
(Implementando 8 políticas)
• Incrementar energía eólica• Incrementar energía solar• Aumentar Biocombustibles
De no afrontar la emergencia planetaria…
La raza humana será acosada, y con alta probabilidad de ser diezmada, por
la degradación ambiental con
sus consecuentes efectos
colaterales:
Pobreza
Hambre y
PandemiasRecordemos las palabras del teólogo
brasileño Leonardo Boff: ahora
no habrá un Arca de Noé para unos
pocos, esta vez o nos salvamos
todos o nos perdemos todos
Desafíos globales urgentes
Creciente demanda energética Intensificación de uso energías renovables
Incertidumbre Precio Petróleo Oportunidades económicas
Calentamiento global Estabilización del clima
Precio Crudo FOB (Ene 1978 – Abr 2010)
TOPICOS
• Energía y Población
• Desafíos Globales Urgentes
• Energías Alternativas
• Biocombustibles
• Solar / Eólica / Maremotriz
“Promoveremos la diversificación de fuentesenergéticas para el transporte basados en nuevastecnologías, incluyendo los biocombustibles”.
Global Energy Security, Declaración de Líderes del G816 de Julio de 2006, San Petersburgo
Declaración de Principios
En un contexto de inestabilidad de precios,inseguridad en el abastecimiento y preocupaciónpor el ambiente, surge la necesidad dedesarrollar fuentes alternativas al petróleo en laforma de bio combustibles y de otras energíasalternativas
Sigue habiendo muchos obstáculos que dificultan laexpansión de las energías renovables.
• Bajo nivel de concienciación pública• Distorsiones del mercado causados por gobiernosque subvencionan energías convencionales• Marcos político-normativos ineficientes• Conocimientos técnicos inadecuados• Desinformación en general
… todos estos factores son importantes trabas parael aumento de la proporción de las energíasrenovables en nuestro consumo total de energía
Barreras de las energías alternativas en Latinoamérica
Radiación solar (tierra) = 1800 CPEG
Potencial físico de energías renovables
Energía Eólica = 200 CPEG
Biomasa = 20 CPEG
Energía Geotérmica = 10 CPEG
Energía Oceánica y de Oleaje = 2 CPEG
Energía Hidráulica = 1 CPEG
Consumo Primario actual de Energía Global
Fuente: Nitsch, F. (2007): Technologische und energiewirtschaftlichePerspektiven erneuerbarer Energien. Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt. Elaboración: N. Hernández
25 % Energía primaria obtenidade la naturaleza: 400 EJanual = 62.2 x 109 BPE
El usuario final lotransforma y solo usa 150EJ anual = 23.32 x 109 BPE
Entrega al usuario final:300 EJ anual = 46.65 x 109
BPE
50 %
62.5 %
Eficiencia energética
EJ = Exa joule = 1018 jouleElaboración: N. Hernández
12056912321822400Total
MGSBEHTotal
4392770Alemania
8484Venezuela
328691Japón
15122137India
136136Noruega
1174175Rusia
1368369Canadá
1715552251376Estados Unidos
141371386Brasil
13563576China
Los 10 primeros en producción electricidad por energías renovables( Twh)
Hidroelectricidad Eólica BiomasaSolar PV Geotermal Maremotriz
Biocombustibles
Hidroelectricidad
Biomasa
Carbón
Petróleo
Gas0
5
10
15
20
25
2008 2013 2018
25.6
20.5
16.7
MMBDPE
Latinoamérica. Proyección consumo de energía
(6.53 %)
(1.75 %)
(2.35 %)
(5.92 %)
(32.2 %)
(2.36 %)
(x.xx %) Crecimiento interanual
Fuente: OLADE Elaboración: N. Hernández
Energías alternativas
Biomasa
Solar
Eólica
Geotérmica
Maremotriz
Hidráulica
Transporte
Calentamiento
Electricidad
El concepto de Biorefineria
Árboles
Malezas
Productos agrícolas
Residuos vegetales
Residuos animales
Desechos urbanos
Proceso de Conversión
Fermentación enzimática
Fermentación gas/liquido
Hidrólisis acida/fermentación
Gasificación
Combustión
Co- combustión
Pirolisis
UsosCombustible
Etanol
Diesel
Potencia
Electricidad
Calor
Químicos
Plásticos
Solventes
Fenoles
Adhesivos
Ácidos
Negro de Humo
Pinturas
Biomasa
Los Biocombustibles
Son productos derivados de fuentes renovables (biomasa), que pueden utilizarse para motores de combustión interna por sus
características físico-químicas.
Bioetanol • Biodiésel • Biodimetileter • Biohidrógeno
• Energía: Sustituir combustibles fósiles para aumentar laseguridad energética, disminuir la dependencia frente a lavolatilidad de los precios de petróleo, bajar los costos decombustibles o de las importaciones, disminuir la dependenciade países políticamente inestables.
¿Por qué desarrollar los biocombustibles?
• Ambiente: Disminuir daños ambientales relacionados conla cadena de combustibles fósiles. Menor emisión de CO2.
• Desarrollo Rural y Agrícola: Apoyar a laagricultura, mejorar la situación económica de las áreasrurales y los ingresos de los agricultores.
2007. Costo de Producción de Etanol(US$/lit.)
Brasil Tailandia India Estados
Unidos
Unión Europea
0.22 (Caña)0.26 (Caña)
0.32 (Caña)0.30 (Maíz)
0.48 (Remolacha)
Etanol 1ra. generación
0.36
Etanol Celulósico
2da. generación
354 lts/TM
Estados Unidos Brasil Otros
9000
1863
6472
2008. Producción mundial de etanolCifras en millones de galones
Total = 17335 = 1.13 MMBD
89 %
Unión Europea (734)
China (502)
Canadá (238)
Tailandia (90)
Colombia (80)
India (66)
Australia (26)
Otros (127)
Otros Latinoamérica: El Salvador, Jamaica, Nicaragua, Paraguay, Trinidad
Primera carga de Etanol para Venezuela: 10/08/2005
Sustitución tetra etilo de plomo en la gasolina (Mezcla 10 %)
Volumen = 20 MBD
El etanol en Venezuela
Suspendida importación. Se usa Oxigenados como sustituto del plomo en la gasolina
Siembra de cien mil nuevas hectáreas de caña de azúcar yconstrucción de once nuevos centrales procesadoras de caña.
Proyecto oficial de etanol
No satisface los requerimientos de 20 MBD de etanol
7.2 MBD
Febrero 2008. Boeing 747 de la línea Virgin Atlantic realiza el primervuelo comercial (Londres - Amsterdan ) impulsado por biodiésel
Biodiesel en la aviación
1950420Total
350220Biomasa
500100Geotermales
1100100Calentamiento agua y ambientes (techos)
Capacidad de generación térmica (gigavatios)
6140987Total
1350850Hidroelectricidad
20045Biomasa
2009Geotermales
2000Plantas eléctricas solares térmicas
1000Plantas eléctricas solares
10909Sistemas eléctricos solares (techos)
300074Viento
Capacidad de generación eléctrica (gigavatios)
Meta2020 2006
Mundo. Energías Alternativas
Fuente: Earth Policy Organization
Video Torre Solar
Granja Solar
250 hectáreas
250 mil paneles
Potencia de 45 MW
Atiende a 30 mil hogares
Dirección para ver el video:
http://www.youtube.com/watch?v=6-nepT_4Ht4
Planta Solar Mojave, California, USA
La planta solar mas grande del mundo
Potencia de 900 MW para una población de 375 mil hogares
Los paneles solares del satélitecapturan la energía de la luz solary la envían a la tierra utilizando latecnología de transmisióninalámbrica vía microondas
Señales recibidas desde laantena receptora terrestre(verde) permiten al satélitecorregir continuamente ladirección de envío deenergía al punto receptor
Ventajas del SSP
• Menos atmosfera permiteobtener mayor energía porárea
• Cualquier lugar de la tierrapuede recibir la energía solarobtenida del SSP
• La estación puedeproporcionar energía 96 %del tiempo
• Los paneles solares noocupan superficie terrestre
• Suficiente espacio en elespacio
• Promueve el desarrolloespacial, solar y transmisiónde la energía inalámbrica
Foto: Nasa
SiNo, Disponibilidad limitadaSiSiGeotermal
SiSiSi Si SSP
Capacidades limitadas. Pobre rendimiento energético ( EROEI)
Si Si Bio-combustibles
No, Sequías, Planificación compleja Si Si Hidráulica
No No, intermitenteSi Si Solar terrestre
No No, intermitenteSiSiEólica
Si Costos, Disponibilidad, Políticas SiNo Nuclear
SiInminente picoSiNo Fósiles
Carga Base?Confiable?Segura?Limpia?
¿ Cuales son las opciones energéticas?
Bahrain World Trade Center, Golfo Pérsico
http://www.bahrainwtc.com/viewnavigatorfile.htm
Generación 1300 MWh al año (15 % del consumo total). Se elimina la emisión de 55 toneladas de CO2 anualmente
Proyecto Dubai: Torre rotativa Eólica Ver video en: http://www.youtube.com/watch?v=Sy-1QQPfEAo
Energía Eólica
0
50
100
150
200
250
300
95 00 05 10
Miles de MWMUNDO
0100200300400500600700
03 04 05 06 07 08
LATINOAMERICAMW
Los 10 primeros (2008)%MW
100.0
14.1
2.3
2.6
2.7
2.8
3.1
7.9
10.0
13.8
19.7
20.7
121188Total Mundo
17128Otros
2862Portugal
3404Francia
3288Reino Unido
3160Dinamarca
12210China
9587India
3736Italia
16740España
23903Alemania
25170Estados Unidos
100
21.3
11.8
13.4
53.5
%
635Total
75Costa Rica
85México
340Brasil
MW
135Otros
Fuente: Wind Power AssociationElaboración: Nelson Hernández
Turbinas maremotriz
Ver video de las sumergidas en: http://www.youtube.com/watch?v=s-FiCLc5-dI
Sumergidas Superficie
%MW
100
5.4
1.6
2.1
4.3
4.8
5.5
8.3
9.8
10.2
20.2
27.6
524Otros
9732Total
163Costa Rica
204El Salvador
421Islandia
472Nueva Zelandia
535Japón
811Italia
953México
992Indonesia
1970Filipinas
2687Estados Unidos
2007. Mundo energía geotermal
Hidroeléctrica
Solar PV
Solar Concentrada (PV)
Planta a Gas
Torre Solar
Torre Solar + Paneles PV
Nuclear
Parque Eólico
0.0440.016
0.0520.131
0.1430.143
Geotérmica 0.153Maremotriz 0.156
Fuel Oil/Orimulsión 0.158Planta a Carbón 0.161
0.2500.263
Carbón (75 % de secuestro) 0.265
1500
8250
715
1300
3750
67506165
1000
7935
5200
4140
$/Kw instalado
2900
12000
Costo* Generación de Electricidad ($/Kwh)
Elaboración: Nelson Hernández
(*) Considera costo de la tonelada de emisión de CO2 (50 $/tonelada)
Venezuela. Energías alternativas
Compromiso Venezuela (Tratado de Johannesburgo)Aporte de 10% de las EA en la producción energética del
país para el año 2010
TN: TERRITORIO NACIONAL PM: PLATAFORMA MARINADe este total, la energía solar aporta 51% en virtud de un promedio
Fuente: MARTÍNEZ, A. “Energías Renovables: potencial energético de recursos aprovechables”. División deAlternativas Energéticas, MEM (2001).
Tipo de Energía Potencial (MMBDPE)
Mini – Hidro (hasta 50 MW por instalación) 0.13
Bio energía 0.34
Solar (13 % conversión, 1%TN + 0.3%PM) 4.56
Eólica (3 % conversión, 4%TN) 1.41
Geotérmica (2.5 %TN) 0.15
Otras (oceánicas, híbridos) 0.53
Potencial Parcial 7.12
Hidroenergía en gran escala 1.86
Potencial Total 8.98
Venezuela. Potencial aprovechable de energías alternativas
Fuente:http://www.soberania.org/Articulos/articulo_1651.htm
VENEZUELA: Potencial eólico y solar
Potencialidad• Energía incidente promedio de 4,71 kWh/díaxm2 • Insolación diaria promedio de 5,5 horas • Alta continuidad de irradiación todo el año• No diferencias climáticas extremas a lo largo del año.
Proyectos• Maternidad Concepción Palacios, Caracas (1982)• Pueblos los Cedros, Edo. Sucre (2001). 19 viviendas.• 73 farolas en la Av. Bolívar, Caracas (2006)• 130 farolas en Peaje Palo Negro, Maracay, Edo. Aragua (2006)• Proyecto Chevron Alta Guayana• Potabilización de Agua en comunidades indígenas
Energía solar en Venezuela
Proyecto Edifico Telefónica, España
Un sistema híbrido, de energías solar y eólica con diesel como respaldo,comenzó a generar suficiente electricidad para nueve viviendas y laescuela de la comunidad de Jacuque, en Paraguaná, 15 km al N de lasrefinerías Amuay y Cardón.
El proyecto, se conforma de 15 paneles solares y un aerogenerador.Intervienen la Fundación para el Desarrollo Eléctrico FUNDELEC y laDirección Regional Falcón del Ministerio de Energía y Petróleo. (Fuente:PDVSA, Agosto 2009)
Sistema Hibrido (Solar + Eólica)
Energía eólica en Venezuela (proyectos)
PotencialidadPromedio de velocidad del
viento de 11 m/seg.(excelente)Gran extensión de costas
Venezuela. Conclusiones
Venezuela tiene alto potencial paradesarrollar la energía eólica y la solar
El uso de estas fuentes energéticashan sido esporádicas, y comoproyectos pilotos o esnobismo
No existe una política paraincorporarlas a la matriz energéticavenezolana
Los precios bajos de las energíasconvencionales son barreras para sudesarrollo
Lecciones aprendidas
• Por razones ambientales, geopolíticas y económicas es necesario yprioritario el desarrollo de las energías alternativas (EA)
• Las energías fósiles serán sustituidas, paulatinamente, por las EA enlos próximos 30 años
• El mayor uso de las EA es en la generación de electricidad.
• Los bio combustibles “celulósicos” serán los dominantes
• La SSP luce como la energía solar dominante en el largo plazo
• Existe alta probabilidad de cambiar el paradigma de motor acombustión interna
• Los países desarrollados (G20) son los abanderados en el desarrolloy aplicación de las EA
• Los países latinoamericanos, exceptuando Brasil y México, estándesfasados en el uso de las EA
Foto NASA: La Florida
Lo que tu hagas cuenta…
Negros, blancos o amarillos; pobres o ricos;desarrollados y no desarrollados; obreros oprofesionales; creyentes o no creyentes…tenemos un solo hogar: El Planeta Azul
Trabajemos para que la vida no desaparezcade su faz
Las Energías Alternativas
Ing. Nelson Hernández
Blog: Gerencia y Energia Abril 2010
… Muchas Gracias
Diplomado de Prospectivas y Estrategia (USB)