Energía, población, economía supervivencia. D.Guinea CSIC-UIMP

Transcripción

1 Energía, población, economía supervivencia D.Guinea CSIC-UIMP

2 La crisis definitiva: el fin del petróleo Recursos naturales y población La economía del crecimiento El fin de una época Un futuro para nuestros nietos

3 Energía fósil ligada a un gran crecimiento de la población Combustibles fósiles La peste negra D.Guinea CSIC 3

4 Con repercusión en el resto de los seres vivos Población mundial Especies Humanos año Especies remanentes

5 Procedencia de los recursos Contribución por combustible al Consumo global de energía en % Leña Carbón Petróleo Nuclear Gas natural Hidrógeno? solar Año D.Guinea CSIC 5

6 Evolución del coste del petróleo

7 Producción en el tiempo

8

9 Cocina de paja

10 Cocina de leña

11 Cocina económica de carbón

12 Cocina de gas ciudad

13 Cocina de petróleo

14 Cocina de gas licuado (butano, propano)

15 Cocina eléctrica

16 Vitrocerámica

17 Cocina de inducción

18 Población mundial

19 Consumo relativo

20 El modelo de gestión de energía

21 La herencia energética

22 El despilfarro Petróleo Gas 84% pérdidas Carbón 16% eficiencia Nuclear

23 El crecimiento que aplasta el planeta

24 Energía y economía Crecimiento del producto global bruto per cápita desde 1300 a 2100 Crecimiento anual del PGB Mario Briones R. Mayo 27 de 2013 Krohne Archiv

25 Crecimiento mundial

26 William Stanley Jevons 1865 Un viejo modelo

27 Combustibles: un relámpago de energía en la evolución humana Energía LEÑA ANIMALES ESCLAVOS COMBUSTIBLES FÓSILES. Renovables, fusión nuclear geotérmica o LEÑA ANIMALES ESCLAVOS A. de C. año D. de C.

28 El roto

29 Antes y después: una generación De un planeta virgen A un vertedero

30 Precio de la electricidad por kwh

31 Energía y sociedad Dependencia total de las sociedades actuales de los combustibles fósiles Es inevitable su agotamiento a corto plazo Condiciona la estrategia geopolítica, militar y de seguridad La inmediata necesidad de establecer estrategias para el tránsito a lo sostenible

32 Años El fin de los recursos Años restantes al consumo medio actual Años restantes al consumo actual de Estados Unidos Antimonio Cromo Oro Indio Plomo Níquel Plata Tántalo Estaño Uranio Zinc

33 Los recursos de la humanidad

34 La tasa de retorno hace unos años

35 Tasa de retorno actual

36 Esquistos y arenas bituminosas

37 Tasa de retorno de la energía

38 Consumo de energía per cápita

39 Consumo por país

40

41 El flujo tradicional de energía Eficiencia global del sol al trabajo < 0,25% Eficiencia de la fotosíntesis < 5% Eficiencia del trabajo animal < 5%

42 El flujo actual de energía Eficiencia global del sol al trabajo < 15,3% Eficiencia de la fotovoltaica < 17% Eficiencia del motor eléctrico < 90%

43 Además El coste de un motor eléctrico es menor que el de un animal de tiro o carga de potencia semejante Es más pequeño No consume energía si no se necesita El mantenimiento es más sencillo

44 El edificio como consumidor neto España (datos del IDAE): Consumo residencial 109 kwh/m 2 año 70% térmico Calefacción Refrigeración Agua caliente 30% eléctrico Iluminación Electrodomésticos Comunicaciones

45 Detectar pérdidas

46 Reduciendo la demanda Mejor aislamiento Eliminación de puentes térmicos Protección de ventanas Recuperación en ventilación Control de fugas de aire y agua Dispositivos de mayor eficiencia Calderas, electrodomésticos Iluminación Refrigeración

47 La demanda se puede reducir de los 109kWh/m2 año actuales Mejorando el aislamiento Evitando pérdidas Incrementando la eficiencia en el suministro Estabilizando el consumo mediante inercia interior PERO LOS EDIFICIOS TAMBIÉN CAPTURAN

48 La aportación solar Balance energético promedio

49 Depende, en el año, de la latitud

50 Radiación solar en iberia 15 VECES SUPERIOR A SU DEMANDA septiembre de 2014

51 El sol sobre un edificio (prototipo en Arganda Madrid lat 40ºN) Imagen de luz visible IR IS2 09/02/2011 4:25:08

52 Radiación solar en Madrid verano

53 Temperatura en Madrid verano

54 Radiación solar en Madrid invierno

55 Temperatura en Madrid invierno

56 La energía Se encuentra bien distribuida sobre el planeta En bajas latitudes es homogénea durante el año Es muy superior a la necesidad en latitudes medias y bajas Existe tecnología para captarla y gestionarla Como electricidad Como calor o frío Se implanta en la fase de construcción Para almacenamiento y uso de la energía Según las necesidades de sus ocupantes A coste similar a la edificación convencional

57 Energía, aire y agua Proceden del entorno La cubierta y muros captan lo necesario El edificio y el terreno lo almacenan Sus ocupantes usan lo que necesitan Una red de control lo gestiona Y garantiza su operación y mantenimiento A un coste muy bajo

58 Coste comparativo de la energía

59 Gestión de Captura híbrida la energía Uso térmico directo Inmediato Uso eléctrico directo Fusión en temp. de uso horas-días Baterías ligeras Inercia del subsuelo meses -años Hidrógeno

60 Captura híbrida termofotovoltaica en la envolvente B C D E septiembre de 2014

61 Acumulador-intercambiador de calor alta potencia pequeño volumen septiembre de 2014

62 Acumulando según necesidad 60ºC 40ºC 23ºC septiembre de 2014

63 Calor o frío -15ºC 5ºC 16ºC T=23ºC Hr=60% septiembre de 2014

64 Acumulación eléctrica a corto plazo. Ciclo diario Consumo residencial eléctrico medio (90m2) unos 450W septiembre de 2014

65 septiembre de 2014 Horas días

66 Acumulación térmica largo plazo, alta estabilidad septiembre de 2014

67 La inercia del subsuelo Umbral de confort Temperatura (ºC) Evolución con aportación del aire ambiente, sin radiación directa en la envolvente del edificio ni otras fuentes térmicas, para diferentes masas del subsuelo involucradas. 0,0625 m2 t / m2 c 0,125 m2 t / m2 c 0,25 m2 t / m2 c 0,5 m2 t / m2 c 1 m2 t / m2 c septiembre de 2014 Tiempo (años)

68 Desde el sol y los residuos Al hidrógeno y agua limpia

69 Se genera hidrógeno O 2 N 2 H 2 H 2 O 2 N 2

70 A bajo coste y con alta eficiencia La eficiencia supera en gran medida a los procesos de electrolisis convencionales. El hidrógeno generado por el reactor es de elevada pureza: Se elimina por completo el oxígeno electrolítico. No aparece dióxido de carbono No existen rastros de monóxido de carbono No existen rastros de óxidos de nitrógeno o amoniaco Esta circunstancia hace que el producto sea directamente utilizable en aplicaciones de hidrógeno de alta calidad, como el exigido por las pilas de combustible de baja temperatura tipo PEM o la generación de gas combustible por acumulación de energía procedente de fuentes renovables y no controlables, como son la eólica o la fotovoltaica.

71 La energía del Prototipo entorno es suficiente OIKOS para los 2008 edificios solo necesitan una gestión adecuada en captura, acumulación y uso Prototipo OIKOS Expo Zaragoza 2008 septiembre de 2014

72 Reposición viviendas Terremoto 2010 con la Universidad Austral de Valdivia Chile Prototipo /04/

73 En un edificio experimental

74 Captura en la cubierta

75 Y en los muros

76 Para uso en el interior

77 O acumulación

78 Con un circuito de transporte

79 Y una máquina térmica

80 septiembre de 2014 Polideportivo en Madrid

81 septiembre de 2014 Flujo térmico en el polideportivo

82 Extensible a grandes volúmenes septiembre de 2014

83 septiembre de 2014 Estación en doble catenaria

84 Montaje, desmontaje y temperatura septiembre de 2014

85 Gestión de flujos de energía Ambiente exterior Supervisión y control Ambiente interior Acumulación septiembre de 2014

86 Gestión de la energía MCF Terreno Li Ión Hidrógeno

87 Con un poco de inteligencia En una red local con potencia similar a la de un teléfono móvil o un PC Capaz de medir y controlar La actividad y comodidad interior Los recursos disponibles en el exterior La cantidad y calidad de la energía acumulada Con interlocutores diferentes: Los ocupantes usuario del edificio El equipo de mantenimiento El equipo de desarrollo Una ventana al mundo para mostrar que la energía cero es posible Y un comportamiento flexible con capacidad de adaptarse y aprender de los usuarios y del entorno

88 septiembre de 2014 Con entornos de interfaz adecuados

89 En resumen Cerramiento con captura híbrida termofotovoltaica Acumulación térmica selectiva en M.C.F. corto-medio plazo alta potencia En el subsuelo Largo plazo baja potencia Acumulación electroquímica En baterías Li-Ión: corto plazo, alta potencia En Hidrógeno medio-largo plazo. Transporte o uso como combustible Desde residuos muy alta eficiencia. Depuración Industrialización de edificación sostenible

90 Tecnología para el hombre Toda máquina que ayuda al individuo tiene justificado su lugar pero no debiera haber sitio para máquinas que concentran el poder en las manos de unos pocos y tornan a los muchos en meros cuidadores de las máquinas si antes no los dejan sin trabajo Gandhi

91 Tecnología para el hombre La tecnología ha de aportar los medios para el progreso orientado a la descentralización, el acceso a la tierra y a los medios de producción, al poder económico y político para una vida más satisfactoria y una democracia genuina lejos del estúpido y pernicioso consumismo Aldous Huxley

92 Desarrollo desde las raíces Crear los puestos de trabajo donde vive la gente Con baja necesidad de inversión Con especialización limitada Con recursos y destinos preferiblemente locales 1973 E. F. Schumacher SMALL IS BEAUTIFUL

93 Condiciones para el desarrollo Motivación en los participantes Conocimiento técnico Un mínimo de inversión Mercado para los excedentes 1973 E. F. Schumacher SMALL IS BEAUTIFUL

94 De la ciencia y la tecnología necesitaríamos métodos y equipos Baratos, al alcance de todos Utilizables a pequeña escala Compatibles con la creatividad Lo pequeño es hermoso 1973 E. F. Schumacher

95 Referencias

96 Referencias Robert Ayres and Benjamin Warr, The Economic Growth Engine: How Energy and Work Drive Material Prosperity, Edward Elgar Publishing (2009). Jack Santa Barbara, The False Promise of Biofuels. San Francisco: International Forum on Globalzation, and Institute for Policy Studies, 2007 World Energy Council (WEC), 2007 Survey of Energy Resources, 93, ult.asp Daniel Halloran,Wave Energy: Potential, EROI, and Social and Environmental Impacts (SUNY-ESF, Syracuse NY), online Jeremy Rifkin, The Hydrogen Economy, (New York:Tarcher, 2002). Joseph Romm, The Hype about Hydrogen: Fact and Fiction in the Race to Save the Climate, (Island Press, 2005). Kurt Zenz House and Alex Johnson, The Limits of Energy Storage Technology, Bulletin of the Atomic Scientists (January 2009). Praveen Ghanta, How Much Energy Do We Need?, post to True Cost, February 19, 2009, /02/19/how-much-energy-do-we-need/

97 Referencias Heinberg, Richard. Powerdown: Options and Actions for a Post-Carbon World. Gabriola Island, B.C.: New Society, The Party s Over: Oil,War and the Fate of Industrial Societies, second ed. Gabriola Island, B.C.: New Society, The Oil Depletion Protocol:A Plan to Avert Oil Wars,Terrorism and Economic Collapse. Gabriola Island, B.C.:New Society, and Michael Bomford. The Food and Agriculture Transition. Sebastopol, CA: Post-Carbon Institute and The Soil Association, Blackout: Coal, Climate and the Last Energy Crisis. Gabriola Island, B.C.: New Society, Henson, Robert. The Rough Guide to Climate Change. London: Penguin, Howe, John G. The End of Fossil Energy, third ed.waterford, ME: McIntyre, Klare, Michael T. Resource Wars:The New Landscape of Global Conflict. New York: Owl Books, Rising Powers, Shrinking Planet:The New Geopolitics of Energy. New York: Metropolitan, Lovins,Amory B. Soft Energy Paths:Toward a Durable Peace. New York: Friends of the Earth, 1977.