Investigación y desarrollo tecnológico de energías renovables en la UABC. Programa de Maestría y Doctorado en Ciencias e Ingeniería MyDCI

Transcripción

1 Universidad Autónoma de Baja California Investigación y desarrollo tecnológico de energías renovables en la UABC 10ª Feria de Posgrados Mexicanos de Calidad, CONACYT Programa de Maestría y Doctorado en Ciencias e Ingeniería MyDCI Dr. Nicolás Velázquez Limón Centro de Estudios de las Energías Renovables Instituto de Ingeniería, UABC Tuxtla G. Chiapas, Junio 2009

2 Agenda Introducción Programa de Maestría y Doctorado en Ciencias e Ingeniería (MyDCI) Misión y objetivos del Centro de Estudios de las Energías Renovables (CEENER) del Instituto de Ingeniería de la UABC. Áreas de investigación y desarrollo. Problemática y justificación de los proyectos del CEENER. Proyectos en proceso Uso directo de las energías renovables. Generación distribuida de energía eléctrica y biocombustibles. Edificación sustentable. Plan de acción Formar recursos humanos especializados altamente calificados en investigación aplicada, desarrollo de tecnologías energéticas e innovación. Acciones de apoyo a la comunidad Conclusiones

3 Universidad Autónoma de Baja California Maestría y Doctorado en Ciencias e Ingeniería Las unidades académicas participantes serán: Instituto de Ingeniería Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería Facultad de Ingeniería Ensenada Facultad de Ingeniería Mexicali Creando de esta manera un Posgrado Institucional con alcance estatal, nacional e internacional

4 Universidad Autónoma de Baja California Maestría y Doctorado en Ciencias e Ingeniería CONDICIONES DEL PROGRAMA Comité académico en ingeniería Comité académico en ciencias El Comité Académico (CA) definirá el grado Planta académica Doctores Maestros TOTAL FCQI FIE FIM II TOTAL SACC Computación Educación Superior en Ingeniería Eléctrica Medio Ambiente Nanotecnología Química Cómputo móvil y ubicuo Ingeniería de software Simulación social Sistemas inteligentes Procesos de educación en ingeniería Bioingeniería y salud ambiental Comunicaciones inalámbricas Comunicaciones ópticas y opto electrónica Control automático Control robusto lineal Instrumentación en bioingeniería Óptica y opto electrónica Problemas ambientales en geo-ciencias Residuos sólidos Contaminación de agua y suelo Energías renovables y tecnologías solares Energía y medio ambiente Química y física computacionales aplicadas a nanomateriales Estudios teóricos de transporte electrónico Biocombustibles Bioquímica Corrosión y materiales Electroquímica aplicada Ingeniería de procesos Microbiología industrial Semiconductores y nano materiales

5 Universidad Autónoma de Baja California Maestría y Doctorado en Ciencias e Ingeniería Estudiante solicita ingreso disciplina X PROCESO DE SELECCION El proyecto de tesis es la solución a un problema de ingeniería El SACC recomienda la aceptación para el grado de M.I. ó Dr. en Ingeniería El subcomité de X revisa el caso Cumple con requisitos Académicos Cuenta con proyecto de tesis apoyado por un sector demandante o acepta incorporarse a un proyecto de las unidades Académicas participantes El Comité Académico de Ingeniería acepta al aspirante El Comité Académico de Ciencias acepta al aspirante P R O G R A M A El proyecto de tesis es una investigación básica El SACC recomienda la aceptación para el grado de M.C. ó Dr. en Ciencias

6 Universidad Autónoma de Baja California Maestría y Doctorado en Ciencias e Ingeniería Materias del posgrado que soportan los proyectos en Energías Renovables: 1. Cambio Climático. 2. Fuentes Renovables de Energía. 3. Energía Solar Térmica. 4. Energía Solar Fotovoltaica 5. Óptica Solar. 6. Energía de la biomasa 7. Refrigeración y Aire Acondicionado Solar. 8. Simulación de Procesos de Tecnologías Energéticas Limpias. 9. Ingeniería Termodinámica de los Procesos Energéticos Limpios. 10. Tópicos de transferencia de calor. 11. Métodos numéricos avanzados/inteligencia artificial.

7 Centro de Estudios de las Energías Renovable (CEENER) El CEENER es un Centro Tecnológico de I+D+I orientado a aplicar el conocimiento y el factor humano de nuestro estado en el aprovechamiento de los recursos energéticos renovables, así como al desarrollo de tecnologías limpias. MISION El CEENER tiene como misión realizar investigación aplicada y desarrollos tecnológicos de futuro para el aprovechamiento de las energías renovables, contribuyendo en la creación de tecnología avanzada para obtener un desarrollo sustentable con tecnologías propias. El trinomio energía, agua y ambiente convergen en el CEENER, ya que por medio de las tecnologías energéticas limpias, se pueden satisfacer las necesidades de energía y agua de los diferentes sectores, respetando el ambiente.

8 Centro de Estudios de las Energías Renovable (CEENER) OBJETIVO GENERAL Convertir al CEENER en una fuente generadora de alternativas tecnológicas sustentables, con lo cual se creen nuevas empresas nacionales o fortalezcan las ya existentes y se contribuya en la resolución de nuestros problemas energéticos, ambientales y económicos, impulsando el desarrollo económico y sustentable de la entidad.

9 OBJETIVOS DEL CEENER Impulsar las pequeñas y medinas empresas regionales que fabriquen y comercialicen equipos para el aprovechamiento de las energías renovables. Satisfacer demandas específicas de investigación aplicada, desarrollo tecnológico e innovación para contribuir a aumentar el nivel de competencia internacional de las empresas nacionales. Tener una vinculación directa con las empresas y gobierno para solucionar problemas energéticos en el ámbito de la competitividad internacional y requerimientos o problemática de la sociedad. Formar recursos humanos especializados altamente calificados en investigación aplicada, desarrollo de tecnologías energéticas limpias e innovación en el ámbito energético, así como en la transferencia tecnológica de los productos de la investigación.

10 Centro de Estudios de las Energías Renovable (CEENER) AREAS DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO INVESTIGACIÓN APLICADA Y DESARROLLO DE TECNOLOGÍA SOLAR FOTOTERMICA Y FOTOVOLTAICA PARA APLICACIONES RESIDENCIALES, AGRICOLAS E INDUSTRIALES. DESARROLLO DE TECNOLOGÍA DE SISTEMAS TÉRMICOS DE REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO POR ABSORCION, ADSORCIÓN Y DESECANTE. ESTUDIO Y DESARROLLO DE TÉCNICAS DE PROCESAMIENTO Y REUTILIZACIÓN DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS ORGÁNICOS Y METÁLICOS APLICANDO LA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA. El objetivo aparte del desarrollo tecnológico es realizar planteamientos, evaluaciones y experimentación con aplicaciones de la energía solar térmica y sistemas avanzados de enfriamiento termosolar (refrigeración y aire acondicionado solar).

11 Problemática que justifica la cartera de proyectos del CEENER INDUSTRIA DEL PETROLEO TERMOELECTRICA NUESTRO DESARROLLO COMO SERES HUMANOS ESTA BASADO EN PROCESOS INEFICIENTES Y CONTAMINANTES LOS PATRONES ACTUALES DE GENERACIÓN ELÉCTRICA NO SON SUSTENTABLES DEBIDO A SUS GRANDES EFECTOS AMBIENTALES.

12 TECNOLOGIA ACTUAL NO SOSTENIBLE DEL SECTOR ENERGÉTICO Y A/C Descripción de la problemática regional GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA CONTAMINACIÓN (efecto invernadero) (daño capa de ozono) CALENTAMIENTO DE LA TIERRA - Contaminación. - Temperatura Media. - Demanda Eléctrica. - Demanda de Refrigeración y Aire Acondicionado. - Costo Social. DEMANDA DE REFRIG. Y AIRE ACONDICIONADO a) Círculo vicioso b) Espiral ascendente de la problemática La demanda de acondicionamiento térmico de espacios tiene un fuerte impacto, tanto en el sector eléctrico como en nuestro ambiente y sociedad.

13 JUSTIFICACIÓN DE LA CARTERA DE PROYECTOS DEL CEENER RECURSOS OPORTUNIDADES PROBLEMATICA SOLAR TECNOLOGÍAS SUSTENTABLES Y PLAN ESTRATEGICO ENERGETICA EOLICA OCEANICA O MARITIMA GEOTERMICA E HIDRAULICA RENOVABLES TIERRA DISPONIBLE MERCADO POTENCIAL. Identificar y aprovechar las oportunidades que ofrecen las energías renovables BIOMASA TECNOLOGÍAS Las Energías Renovables como una alternativa para la conservación del Medio Ambiente CLIMA EXTREMOSO Y DEPENDENCIA COMBUSTIBLES FÓSILES SOCIAL AMBIENTAL ECONOMICA

14 CENTRO DE ESTUDIOS DE LAS ENERGIAS RENOVABLES PROYECTOS EN PROCESO: PROYECTOS (Líneas de investigación) Avance (%) Inversión requerida (pesos $) Beneficio Social (1-5) Beneficio Ambiental (1-5) OBSERVACIONES USO DIRECTO DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES: 1. Desarrollo de un sistema de aire acondicionado solar por absorción avanzado. 2. Enfriamiento evaporativo con desecante y regeneración solar para el acondicionamiento de aire en la vivienda de Mexicali. 3. Desarrollo de un sistema de enfriamiento solar intermitente para zonas remotas o alejadas de la red eléctrica. 4. Desarrollo de sistemas de automatización inteligentes para unidades de refrigeración por absorción avanzadas activadas con energía solar. 5. Desarrollo de un sistema de generación directa de vapor solar con tecnologías de concentración avanzadas. 6. Desarrollo de un banco de pruebas de colectores solares térmicos multipropósito, estandarizado con normas internacionales. 7. Desarrollo de un sistema de calentamiento solar para aplicaciones Industriales 8. Transporte de la energía solar con fibra óptica ,350, , , , , , , , Los resultados de los proyectos pueden ser aplicados en los diferentes sectores de la sociedad. Todos los proyectos son de desarrollo de tecnologías limpias, con innovación como para que puedan ser patentables.

15 CENTRO DE ESTUDIOS DE LAS ENERGIAS RENOVABLES PROYECTOS EN PROCESO: PROYECTOS (Líneas de investigación) Avance (%) Inversión requerida (pesos $) Beneficio Social (1-5) Beneficio Ambiental (1-5) OBSERVACIONES GENERACIÓN DISTRIBUIDA DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y BIOCOMBUSTIBLES: 1. Desarrollo de un sistema de generación eléctrica mediante colector solar de disco parabólico y motor Stirling. 2. Desarrollo de un concentrador solar con foco estacionario y sistema de seguimiento robusto para aplicaciones de generación eléctrica 3. Diseño, construcción y estudio experimental de biodigestores anaeróbicos para la producción de biogás ,290, , , Proyectos con aplicación en los sectores residencial, comercial, industrial y agrícola. EDIFICACIÓN SUSTENTABLE: 1. Diseño y evaluación de una vivienda energéticamente sustentable. TOTAL: 90 1,650, ,650, Pendiente desarrollar un proyecto demostrativo. Aprovechamiento de los recursos energéticos renovables, así como el desarrollo de tecnologías limpias.

16 CONCEPTO (PLAN ESTRATEGICO) PROYECTO SOLUCIONES IMPLEMENTACIÓN FOMIX Gobierno/ CONACYT CENTRO DE I+D+I Generador de soluciones CREACIÓN DE LA EMPRESA (Generación de empleos) OTRAS CONV. CONACYT SUBSIDIOS A LA ENERGÍA Apoyos del Gobierno a Proyectos Específicos PROYECTOS DE DESARROLLO TECNOLÓGICO (LES-II-UABC) APORTACION DE LA INICIATIVA PRIVADA TECNOLOGÍA Las Energías Renovables como una alternativa para resolver los problemas de la sociedad. PLAN ESTRATÉGICO DE IMPLEMENTACIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS BENEFICIOS AMBIENTALES (Bonos de Carbono) CONVENIO: Empresa, Gobierno y UABC Implementación Masiva de las Tecnologías SOCIEDAD

17 PROPUESTA DE EDIFICACIONES SUSTENTABLES Y ENERGÉTICAMENTE AUTOSUFICIENTES Formación de recurso humano especializado y entrenamiento técnico Investigación aplicada y desarrollo tecnológico, Aire Acondiciona do Solar Edificación Energéticamente Sustentable Estufas Solares Refrigerador Solar Aire caliente para secado de ropa Diseño de vivienda con arquitectura de bajo consumo energético.

18 NUEVAS TECNOLOGÍAS ENERGÉTICAS SUSTENTABLES (Deben de integrarse a la arquitectura urbana) CD CA CD Concepto de GENERACIÓN DISTRIBUIDA

19 DIGESTION ANAEROBIA EN EL CEENER DE LA UABC

20 Investigación en el CEENER de la UABC

21 PLANTA PILOTO DE BIODIGESTION EL METANO ES PRODUCIDO POR BACTERIAS QUE DEGRADAN LOS DESECHOS El residuo puede ser utilizado como fertilizante

22 DESARROLLO DE UN SISTEMA DE CALENTAMIENTO SOLAR TIPO CPC PARA SUMINISTRAR ENERGÍA TÉRMICA A UN BIODIGESTOR ANAERÓBICO PARA OBTENCIÓN DE BIOGÁS

23 PLANTA PILOTO DE BIODIGESTION

24 Universidad Autónoma de Baja California 10ª Feria de Posgrados Mexicanos de Calidad PROYECTOS EN DESARROLLO EN UABC Biocombustibles y Biomasa PRODUCCIÓN DE BIODIESEL Instituto de Ingeniería, UABC Gisela Montero Alpírez gmontero@iing.mxl.uabc.mx Tel. (52-686) Mexicali, B.C. México

25 Universidad Autónoma de Baja California 10ª Feria de Posgrados Mexicanos de Calidad MATERIA PRIMA PARA PRODUCIR BIODIESEL EN BAJA CALIFORNIA 10 millones de litros al año 6000 toneladas de grasas al año 50 mil toneladas anuales de semilla con un rendimiento del 20% en aceite El objetivo es utilizar insumos cuyo uso no provoque desabasto de alimentos y revalorice los desechos.

26 Universidad Autónoma de Baja California 10ª Feria de Posgrados Mexicanos de Calidad Residuos agrícolas en BC: Paja de trigo Cálculo para contenido de energía en el residuo de paja de trigo: Superficie cosechada de trigo: 79,961 Hectáreas Residuo de paja: 6 Toneladas por hectárea Contenido energético de paja: 8 MJ por kilogramo. Cantidad de energía desperdiciada: 3800X10 6 MJ Fuente: Elaboración propia con datos de la Secretaria de Fomento Agropecuario Anuario Estadístico de la Producción Agrícola

27 Universidad Autónoma de Baja California 10ª Feria de Posgrados Mexicanos de Calidad PROYECTOS EN DESARROLLO EN UABC Modelación dinámica de la generación de aceites Evaluación y adaptación de procesos para la obtención de biodiesel. Evaluación técnico-económica para la instalación de una planta productora de biodiesel en el valle de Mexicali, a partir de insumos propios de la región. Estudio de adaptación de la Jatropha Curcas a las condiciones del Valle de Mexicali. Obtención de aceites esenciales utilizando energías renovables y uso de los desechos como biomasa. Impacto del tráfico vehicular en la prevalencia de asma en la población escolar de Mexicali, B.C.

28 Sistemas y equipos desarrollados en el CEENER Sistema de enfriamiento evaporativo fotovoltaico.

29 Primer Vecindario Fotovoltaico en México Valle de las Misiones, Mexicali, B.C. 220 casas, 1kW c/u

30 SISTEMA DE GENERACION ELECTRICA TERMOSOLAR UNIDADES DE DISCO PARABÓLICO CON GENERADOR DE MOTOR STIRLING EL DISCO/STIRLING CONSISTE DE UN CONCENTRADOR SOLAR CON FOCO PUNTUAL ACOPLADO A UN MOTOR/GENERADOR. CAPACIDAD DE 7 A 25 KW e

31 Sistema de generación eléctrica termosolar.

32 UNIDADES DE DISCO PARABÓLICO CON GENERADOR DE MOTOR STIRLING Diagrama esquemático del sistema MULTIPLES USOS: - SECTOR RURAL: BOMBEO DE AGUA, COMUNIDADES, AGRICULTURA, AGROINDUSTRIA, ENTRE OTROS.

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34 Producción de frío SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO SOLAR Disponibilidad del recurso solar Tecnologías de captación solar térmica Tecnologías de sistemas térmicos de enfriamiento Edificación: - Evaluación térmica del envolvente Geometría solar. Análisis horario, diario, mensual y anual de RS. Análisis climático. Placa plana Tubos al vacío Tubos de calor CPC (sin seguimiento) Cilindros parabólicos Absorción Adsorción Enfriamiento evaporativo con desecante Criterios Bioclimaticos

35 Operado con energía solar o biogás

36 SISTEMA DE A/A SOLAR-GAX

37 SISTEMA DE A/A SOLAR-GAX

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39 Generador de disco parabólico para un sistema de aire acondicionado solar (Banco de pruebas de colectores solares con seguimiento en dos ejes)

40 TECNOLOGÍA DE ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO CON DESECANTE Casa

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42 ILUMINACION CON FIBRA OPTICA

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44 EVALUACION DE COLECTORES SOLARES Colectores planos y Tubos Evacuados para calentamiento de agua solar. Certificación de colectores solares para hipotecas verdes de INFONAVIT

45 DISEÑO DE VIVIENDA ENERGÉTICAMENTE EFICIENTE FACHADA PRINCIPAL PLANTA DE CONJUNTO PLANTA BAJA PLANTA ALTA

46 SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN SOLAR YAZAKI Aire acondicionado, calefacción y agua caliente solar. Planeación, desarrollo y financiamiento de edificaciones residenciales y comerciales sustentables.

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48 PLAN DE ACCIONES DE APOYO DEL CEENER Plan de acciones de apoyo para la transición energética y desarrollo sustentable del estado: Formación de la Mesa de Trabajo Creación de un plan estratégico para la sustentabilidad y autosuficiencia energética de diferentes sector del Estado. Realización de los proyectos para la sustentabilidad y autosuficiencia energética. Acciones de apoyo a la comunidad.

49 CONCLUSIONES Es necesario que los Posgrados Nacionales incluyan la formación de profesionales en el campo de las Energías Renovables para afrontar el reto de ofrecer a la sociedad un crecimiento sustentable con energías limpias y tecnologías propias. Uniendo fuerzas la Universidad (UABC), Gobierno y Sector Privado, se puede dotar a las instituciones que ofrecen los posgrados de toda la infraestructura requerida; los terrenos, el edificio y el equipamiento de los laboratorios especializados, lo cual son elementos básicos para tener un buen desempeño y dar resultados de alta calidad. Con la formación del CEENER en Baja California se logrará obtener una fuente generadora de alternativas tecnológicas nacionales y la comercialización de las mismas creará empleos, fortalecerá la economía nacional y contribuirá en la resolución de nuestros problemas.

50 CONCLUSIONES (CONT.) Queremos que los empresarios participen en el CEENER y lo perciban como un fuerte apoyo para resolver sus problemas energéticos y ambientales, pero principalmente como un socio que puede darles posibilidades de nuevos y mejores negocios.

51 GRACIAS

52 Gracias por su atención Enero 2009 Dr. Nicolás Velázquez Limón Profesor-Investigador Jefe del Laboratorio de Energía Solar Jefe del Departamento de Tecnologías Limpias y Medio Ambiente,Instituto de Ingeniería Universidad Autónoma de Baja California Dirección: Edif. Instituto de Ingeniería, UABC Campus Universitario Blvd. Benito Juárez y Calle de la Normal s/n Col. Insurgentes Este 21280, Mexicali, B. C., México Tel/Fax (686) Dirección Postal en USA: Po Box 3439 Calexico, California, USA nicolasvelazquez@iing.mxl.uabc.mx nicolasvelazquez@uabc.mx