Transcript PowerPoint - Ciencias y futuro

Centro de Investigación en Energía, UNAM
Universidad Nacional Autónoma de México
Centro de Investigación en Energía
El potencial de energías alternativas de México
Claudio A. Estrada Gasca
1er Simposium: Medio Ambiente y
Desarrollo Sustentable
Simposia: Las Ciencias en la UNAM:
Construir el Futuro de México
Universidad Nacional
Autónoma de México
Ciudad Universitaria, DF,
Noviembre 17, 2010
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Objetivos
• Presentar una visión del problema actual de la
energía en el mundo y en México.
• Proponer el uso de las energías renovables
como una alternativa para enfrentar el cambio
climático y garantizar un desarrollo
sustentable para México.
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Realidades
•
La población va en aumento: 6.6 B (ahora) - 8 B
(2030)
•
La demanda y los consumos mundiales de energía
van en aumento: ≅ 2% anual
•
El pico de la producción de hidrocarburos
convencionales a nivel mundial se alcanzará en los
próximos años
•
El uso de los hidrocarburos genera gases de efecto
invernadero que contribuyen al cambio climático
¿Cuál es el reto energético que hay que enfrentar?
Reto energético que dejan los hidrocarburos
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Brecha energética por los hidrocarburos
La energía que se consume en el mundo
corresponde a una capacidad instalada de
15 TW
2008
La energía que se requerirá necesitará una
capacidad de
30 TW
2050
¿Qué fuentes energéticas existen para enfrentar la
demananda creciente de energía en forma
sustentable.
1 TW = 1012 W : 1,000 Complejos
GPE de 1,000 MW cada uno
Fuente: Renewable in Global Energy Supply IEA 2004
Futuro de la energía en el mundo y en México
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Potencial aproximado de las energías renovables en el mundo
Potencia global
teórica
Técnicamente
factible
Capacidad
instalada
(2008)
Hidráulica
4.6 TW
1.7 TW
0.9 TW
Biomasa
7 a 10 TW
5 TW
1.4 TW
Geotermia
12 TW
0.6 TW
0.054 TW
Viento
50 TW
2 a 4 TW
0.121 TW
Solar
Solar
600 TW
60 TW
60
TW
0.0135 TW
Apro. 676 TW
Aprox. 70 TW
2.53 TW
17.5 TW
10 TW
0.845 TW
Total
Nuclear
1 TW = 1012 W : 1,000 Complejos GPE de 1,000 MW cada uno.
Fuente: Renewable in Global Energy Supply IEA 2004 y Ren21 2009.
Reto para las próximas décadas
Centro de Investigación en Energía, UNAM
•
Acceso de los países emergentes (China, India, Brasil,
México…) y países menos desarrollados a las fuentes de
energía modernas (electricidad y carburantes) necesarios para
su desarrollo.

Sin tensiones geopolíticas dramáticas por el control de los
yacimientos de los hidrocarburos.

Sin degradación irreversible del medio ambiente natural,
particularmente de las emisiones de gas de efecto
invernadero.
Las energías renovables pueden
satisfacer estos retos
Consideraciones sobre el desarrollo de las ER
Centro de Investigación en Energía, UNAM






Alza de los precios de los hidrocarburos (¿hacia los 150 dólares
por barril ?).
Mercado mundial de emisiones de CO2 (¿hacia 40-60 dólares la
tonelada de CO2?).
Políticas voluntarias de los estados (Unión Europea y sus
miembros, Estados Unidos, China, India, Brasil) + iniciativas
locales.
Progreso acelerado de las tecnologías de energías renovables.
73 países han definido e implementado políticas de promoción de
las ER y políticas de investigación y desarrollo de las ER.
Esas políticas han ejercido una influencia fundamental en el
crecimiento de los mercados de ER.
Mercado Mundial de las ER
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Inversión anual mundial en ER (1995-2007)
70, 000 millones de USD en 2007
120, 000 millones de USD en 2008
Mercado Mundial de las ER
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Evolución de los Costos de las Energías Renovables
Costos nivelados de energía en USD constantes del 2005$1
Source: NREL Energy Analysis Office (www.nrel.gov/analysis/docs/cost_curves_2005.ppt)
1These graphs are reflections of historical cost trends NOT precise annual historical data. DRAFT November 2005
Mercado Mundial de las ER
Mercado
minorista
Mercado
mayorista
Centro de Investigación en Energía, UNAM
¿Qué tan competitivas son las tecnologías de ER?
Mini-hidráulica
Solar Fotovoltaica
Concentración Solar
Biomasa
Geotérmica
Eólica
10
20
Generación eléctrica
30
40
50
Costos en cent$US/ kWh
Energía Mundial y las ER
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Consumo de Energía Global en 2008
80.8 % energías fósiles
Fuente: IEA, 2008. Renewables Information 2008.
12.7 % energías renovables
0.6 % nuevas energías renovables
Energía Mundial y las ER
Poducción de energía eléctrica
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Potencia eléctrica instalada en 2008: 4,012 GWe
66.6 % fósiles
Fuente: IEA, 2008.
Electricity Information
2008.
18.7 % energías renovables
2.4 % nuevas energías renovables
Energía en México y las ER
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Estructura de la producción de energía primaria (2007),
(10,523 petajoules)
92% fósiles
7.02% energías renovables
1.02% nuevas energías renovables
Fuente: SENER, 2008. Balance Nacional de Energía 2007.
Energía en México y las ER
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Capacidad instalada de generación eléctrica por tecnología
en el 2008. CFE
2008
49, 930 MWe
73 % combustibles fósiles
24.2 % energías renovables
Fuente:
2.2 % nuevas energías renovables
CFE, 2009. www.cfe.gob.mx
Energía en México
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Consumo final total de energía (petajoules)
Consumo final total
Consumo no energético
Residencial, comercial y público
Transporte
Agropecuario
Industrial
Fuente: SENER, 2008. Balance Nacional de Energía 2007.
2007
4815.1
266.0
893.5
2157.8
134.9
1392.9
%
100
5.5
18.6
44.8
2.8
28.3
Energía en México
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Situación crítica para México
Consumo interno
Producción total
Producción Cantarell
Proyecciones Futuras de Energía
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Objetivo sostenible en el crecimiento de la demanda energética primaria mundial
Year
Source: German Advisory Council on Global
Change, 2003, www.wbgu.de
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Energía Eólica
Potencial en México
Península de
Baja California
200 MW
Vizcaíno
Guerrero Negro
Potencial en México
40,000 MW
Laguneros
Región
Pacífico Norte
Valle del Hundido
Costa del Golfo
Valle700
de Acatita
MW
San Carlos
Bahía Magdalena
Isla Margarita
Península de Yucatán
1,000 MW
San Bartolo
.
Rancho Mar
Azul
Altiplano
La Virgen Norte y
Centro del País
900 MW
El Gavillero
Pachuca
IIE
.
CFE
Valle de
México
Laguna
Verde
Lerdo
Isla del
Carmen
Acayucan
Oaxaca 2,000 MW
La Ventosa
Puerto Juárez
Cancún
Cozumel
Puerto Morelos
Chemuyil
Coba
Xcalak
Energía Eólica Tecnología
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Características
Capacidad Instalada en el Mundo
60,500 MW
19
(Abril 2006)
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Energía Eólica Proyección
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Desarrollo en España
En 6 años se instalaron 8,760
MWe
Posible desarrollo eólico
en México
Considerando 35,000 MW instalados
se generan:
12,500 Empleos directos/año
125,000 Empleos indirectos/año
No. De usuarios: 23 millones con
consumos de 4,000 kWh/año
México cuenta actualmente
con 85 MW
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Energía Solar, un recurso inagotable
La energía solar
recibida cada 10
días sobre la
Tierra equivale a 40 N
todas las
reservas
conocidas de
petróleo, carbón
y gas.
35 S
El 70% de la población del planeta vive dentro de la
denominada “Franja Solar”.
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Energía Solar: Tecnologías Fotovoltaicas
22
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Centro de Investigación en Energía, UNAM
Energía Solar: Tecnologías Fotovoltaicas, Mercados
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Calentamiento Solar de Agua
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Tecnología
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Centro de Investigación en Energía, UNAM
Calentamiento Solar de Agua
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Calentamiento Solar de Agua
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Capacidad instalada anual de captadores solares planos y de tubos evacuados
de 1999 a 2007.
Fuente: IEA-SHC, 2009. Solar Heat Worldwide. Markets and Contribution to the Energy Supply 2007
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Calentamiento Solar para Procesos Industriales
Sector Industrial
Proceso
Nivel de
Temperaturas, 0C
Comidas y Bebidas
Secado
Lavado
Pasteurización
Ebullición
Esterilización
Tratamientos térmicos
30 - 90
40 - 80
80 - 110
95 - 105
140 - 150
40 - 60
Industria textil
Lavado
Blanqueado
Entintado
40 - 80
60 - 100
100 - 160
Industria química
Ebullición
Destilación
Varios procesos químicos
95 - 105
110 - 300
120 - 180
Todos los sectores
Precalentamiento de agua para
ebullición
Calentamiento al inicio de la
producción
30 - 100
30 - 80
Calentamiento Solar de Agua para Procesos Industriales
Desarrollo de colectores solares de mediana temperatura
Centro de Investigación en Energía, UNAM
CIE-UNAM, México
Solel, Israel
SIJ, Germany
Parasol, Austria
Parasol, Austria
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Energía Solar: Tecnología termosolar de potencia
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Centro de Investigación en Energía, UNAM
Energía Solar: Tecnología termosolar de potencia
Fuente: SolarPACES,
2008
Recientemente, hay un resurgimiento del interés en la
tecnología. Aproximadamente 10,000 MW están
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construidos, en construcción o propuestos.
Centro de Investigación en Energía, UNAM
PLANTA PS10: Generación directa de vapor
VAPOR
SATURADO
•Conservadurismo
termodinámico
•Factor de
capacidad limitado
•Penaliza O+M del
bloque de potencia
Centro de Investigación en Energía, UNAM
PLANTA PS10, PS20
Solar One en Nevada
Centro de Investigación en Energía, UNAM
"Nevada Solar One" planta termosolar en el Estado de
Nevada (USA), 2007
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Solar One en Nevada
Centro de Investigación en Energía, UNAM
"Nevada Solar One" planta termosolar en el Estado de
Nevada (USA), 2007
Generales:
Compañía
ACCIONA Energy
Capacidad
64 MWe
Inversión
250 M $USD
Tiempo de construcción
16 meses
Capacidad de producción
134 millones de kWh/año
Características Técnicas:
Area:
1.3 km2
Longitud de concentradores
cilindrico parabólicos
76 Km
No. de espejos
219,000
Temperatura del Fluido
400 °C
Energía solar, superficie necesaria para satisfacer la
demanda eléctrica en México
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Potencial: Chihuahua: 18,873 GWe
Sonora: 14,030 GWe
Con la energía solar que llega a
0.14% de la superficie de estos
estados, toda la energía eléctrica
consumida en el país podría ser
satisfecha.
65
Km
4,225 Km2
65
Km
• Irradiancia de alta calidad en más de la mitad del país
• G = 1000 W/m2 promedio en estados de alta insolación
• Potencia eléctrica instalada en México : 50 GWe (Sep 2008)
Potencia de una PTS / área = 49 MWe / Km 2
Geoenergía en México
Centro de Investigación en Energía, UNAM
MÉXICO ocupa el
Tercer lugar a nivel
MUNDIAL
CAPACIDAD
ACTUAL
INSTALADA
953 MWe
Se tienen
identificados más
de 300 sitios
termales con el
potencial de
instalar otros
11,940 MWe
36
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Centro de Investigación en Energía, UNAM
Biomasa
11% de la energía
primaria del mundo
viene de la biomasa.
Sin embargo, es solo
el 18% de lo que
podría ser.
El potencial de
biomasa del mundo
en el 2050 pudiera
ser igual a la
energía total
primaria que se
consume hoy.
Biomasa en México
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Leña y Bagazo
La bioenergía representa el 5% de la oferta interna de energía
primaria en México (344 de 7,367 PJ/yr en 2008)
Se tiene un potencial sustentable de 3,000 PJ/año que equivaldría
al 62% de la energía final demanda debida a los sectores de
consumo final energético en el año 2008 (4,814 PJ)
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Energía Mini y Micro Hidráulica en México
Capacidad hidroeléctrica instalada
en México: 10,707 MWe
Distribución
Río
% Potencia
Hidroeléctrica total
Grijalva
Balsas-Santiago
Ixtapatongo
Papaloapan
Yaqui-Mayo
52.30
20.60
16.30
6.40
4.40
Podrían aprovecharse aún
3,250 MWe de mini y hasta
38,700 MWe de gran hidro
39
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Centro de Investigación en Energía, UNAM
Energía del Mar en México
En México no existen
centrales eléctricas
que utilicen la energía
de los océanos y
tampoco existen
proyectos de
desarrollo de ningún
tipo de estas
centrales.
De hecho, el uso de la
energía del mar no
está muy extendido,
de momento sólo
algunos países del
mundo cuentan con
este tipo de tecnología
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Energía del Mar en México
El Mar de Cortés tiene un enorme potencial de
generación eléctrica que podría explotarse a través de
tres tipos de tecnología.
•Energía de las mareas.
•Las corrientes marinas que existen en el Canal del
Infiernillo
•Las ventilas hidrotermales (fallas de distensión en el
lecho marino)
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Energía Nuclear en México
•
Capacidad Instalada: 1,365 MW (planta como Laguna Verde)
•
Vida útil de una Planta nucleoeléctrica: 30 años
•
Combustible nuclear requerido: 20 ton importadas por recarga / 9 meses
•
Recurso probado de minerales radioactivos (2007): 9,682 tons. de uranio
radiactivo U3O8. Para eventualmente convertir este uranio en combustible
nuclear
•
UO2, es necesario enriquecerlo en el extranjero, ya que en México no se
cuenta con la tecnología necesaria para ese proceso en México
•
Reservas totales de uranio mexicano alcanzarían para 63 recargas
•
El total de las reservas alcanzarían para poco más de 40 años; es decir, sólo
alcanzan para poco más de otra planta igual a Laguna Verde
•
Se concluye que México no puede establecer un programa nuclear basado en
sus propios recursos de uranio; si quiere hacerlo, tendrá que seguir
recurriendo a la importación de uranio enriquecido.
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Producción de CO2 por tecnología
Emisiones de CO2 en Ciclos de Vida de Tecnologías de ER
para Generación Eléctrica y su comparación con tecnologías
convencionales
Fuente: Varun, Bhat I.K., Prakash R. (2009). LCA of renewable energy for electricity
generation systems—A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 13. 1067–1073
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Producción de CO2 por tecnología
Emisiones de CO2 en Ciclos de Vida de Tecnologías de ER
para Generación Eléctrica y su comparación con tecnologías
convencionales
Fuente: Varun, Bhat I.K., Prakash R. (2009). LCA of renewable energy for electricity
generation systems—A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 13. 1067–1073
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Producción de CO2 por tecnología
Emisiones de CO2 en Ciclos de Vida de Tecnologías de ER
para Generación Eléctrica y su comparación con tecnologías
convencionales
Tecnología
(vida útil 10 años)
Calentador solar colector
plano*
Calentador de GLP
(automático c/piloto)**
Capacidad
(litros)
L/día
Emisione
s
g CO2/día
150
150
108.7
80
150
1,798.7
Fuente:
* Jordi Messeguer, Tesis Lic.
** Dr. Roberto Best, Comunicación personal
Uso
En Resumen, ER en México
Centro de Investigación en Energía, UNAM
• México ha estado haciendo algunos esfuerzos
para promover las ER.
 Geotermia: 953 MWe, 30 años de desarrollo.
 Eólica: 83 MWe, en construcción.
 Solar: 25 MWe en un complejo de 950 MWe Ciclo Combinado,
en licitación …..¿?
 Bioenergía: Una ley ha sido aprobada por el congreso y se
tienen una iniciativa de producción masiva de etanol para
alcanzar 7 mil 840 barriles al final del 2012.
 Mas recientemente y debido a la reforma energética habrá
fondos para investigación y desarrollo.
…….. Pero limitados y tarde. Sin embargo….
• Existe todavía una gran oportunidad para que
México ingrese a la competencia mundial por el
desarrollo mundial de la ER.
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Conclusiones
• México requiere un cambio de paradigma energético, que
nos permita entrar de lleno a la transición energética.
• Las energías renovables (ER) son una realidad mundial
cuyos mercados están creciendo rápidamente
• Las tecnologías de ER son capaces de resolver el
problema energético de México y de su desarrollo
sustentable, por abundancia, por tecnología limpia de cero
emisiones en operación y por impacto económico.
• Para garantizar el desarrollo sustentable del país el estado
mexicano debe comprometerse con una visión a largo
plazo del aprovechamiento de las ER en México.
 Las energías renovables son una gran oportunidad para el
desarrollo científico y tecnológico en México.
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Gracias por su
atención