Las Energías Alternativas

Transcripción

1 Diplomado de Prospectivas y Estrategia (USB) Las Energías Alternativas Ing. Nelson Hernández Blog: Gerencia y Energia Abril 2010

2 TOPICOS Energía y Población Desafíos Globales Urgentes Energías Alternativas Biocombustibles Solar / Eólica / Maremotriz

4 En 1859, la especie humana descubrió un enorme cofre del tesoro en su sótano: el petróleo y el gas, unas fuentes de energía que se encontraban con facilidad y a bajo costo. Hicimos, al menos algunos de nosotros, lo que nadie hace con un tesoro en el sótano, sacarlo y despilfarrarlo. Kenneth Boulding, 1978 La agricultura primitiva aunque sostenible había permitido que la población aumentara hasta cerca de mil millones al inicio de la Era del Petróleo. La población entonces se expandió seis veces, exactamente al tiempo que lo hacía la producción del petróleo. Una tasa de crecimiento sin precedentes en la historia de la Humanidad. Colin Campbell, 2006

5 Fuentes de energía Térmica Foto voltaica Espacial (futura) Cultivos Biocombustibles Residuos Eólica Solar Geotérmica Maremotriz Biomasa Hidráulica Renovables: Existen en una cantidad ilimitada en la naturaleza y amigables al ambiente Elaboración: Nelson Hernandez Petróleo Gas natural Carbón Nuclear No Renovables: Existen en una cantidad limitada en la naturaleza y no amigables al ambiente

6 Qué pasa en 60 segundos? Población Mundial Nacen: 250 Mueren: 105 Incremento: 145 Producción Commoditty Petróleo: barriles Electricidad: 36 GWH Automóviles: 80 unidades Bicicletas: 250 unidades Computadoras: 190 unidades Consumo Energía BPE Producción Alimentos Ganado vacuno: 540 animales Pollo: animales Pescado: 195 TM Leche: 1165 TM Huevos: 115 TM Cereales: 4125 TM Azúcar: 2800 TM Vegetales y frutas: 2550 TM Impacto Ambiental Emisión CO2: TM Deforestación: 25 Hectáreas Basura (RSU): 155 TM

7 2008. Consumo de energía per capita (TPE) > < 3.0 Mundo = 1.7

8 POBLACION NUEVO ORDEN ENERGETICO ELECTRICIDAD DESCARBONIZAR SISTEMA ENERGETICO DESARROLLO CAMBIO CLIMATICO El mundo de noche

9 Apagón día de la Tierra (22 de marzo, 8 PM) Antes Después Torres Petronas, Kuala Lumpur (Malasia)

10 El Desafío de la Humanidad Crecimiento Población Crecimiento Desastres Crecimiento Emisiones CO2

11 Bolivia. Involución del Glaciar Chacaltaya

12 Lohachara, la primera isla habitada desaparecida (diciembre 2006) Calentamiento global, al borde de la sostenibilidad

13 Consumo (millones de TPE) Los 10 primeros en consumo de energía 3 TPE/Hab 2 TPE/Hab Mundo 8000 Los 10 Primeros TPE/Hab 4000 Estados Unidos China Resto del Mundo Rusia 0.5 TPE/Hab 2000 Japón 0 Fuente: BP Canadá India Brasil Alemania / Francia / Sur Corea Población (millones) Elaboración: Nelson Hernandez

14 2008. Los 10 primeros en consumo de energía Estados Unidos Petróleo Gas Carbón Nuclear Hidro 38,5 26,1 Porcentaje 24,6 8,4 2,5 Total (1) 2299 China 18,8 3,6 70,2 0,8 6, Rusia 19,1 55,2 14,8 5,4 5,5 685 Japón 43,7 16,6 25,4 11,2 3,1 507 India 31,2 8,6 53,4 0,8 6,0 433 Canadá 30,9 27,3 10,0 6,4 25,4 330 Alemania 38,0 23,7 26,0 10,8 1,4 311 Francia 35,7 15,4 4,6 38,6 5,6 258 Sur Corea 43,0 14,9 27,5 14,2 0,4 240 Brasil 46,2 9,9 6,4 1,4 36,1 228 Los 10 primeros 31,1 19,7 36,2 6,8 6, Resto Mundo 41,5 32,3 16,6 3,1 6, Mundo 34,8 24,1 29,2 5,5 6, (1): Millones de toneladas de petróleo equivalente Fuente: BP Elaboración: Nelson Hernandez

15 2008. Mundo: Consumo de energía primaria y generación de electricidad Consumo Generación Total = 227 millones de BDPE Total = 20.2 Tera Kwh 29.2 % 6.3 % El 32 % de la energía primaria fue utilizada para generar electricidad 5.0 % 13.0 % 19.5 % 5.6 % 20.3 % 24.1 % 34.8 % 42.2 % Petróleo Gas Carbón Renovables Nuclear Fuente: EIA Elaboración: Nelson Hernández

16 Mundo. Capacidad Generación Eléctrica con Base Nuclear (GW) 2008 Proyección al 2100 (caso Alto) Estados Unidos 99 China 2800 Francia 63 India 2750 Japón 48 Estados Unidos 1200 Rusia 22 Brasil 330 Alemania 20 México 225 Corea del Sur 18 Japón 200 Ucrania Canadá Total = 367 Rusia Pakistán Total = Inglaterra 11 Indonesia 175 China 9 Condominio Golfo (*) 175 Otros 51 Otros 2810 (*) Bahrain, Kuwait, Omar, Qatar, Arabia Saudita y Emiratos Árabes Fuente: World Nuclear Association Elaboración: Nelson Hernandez

17 Gestión Emisión de CO2 45 Millardos de TM de CO CC Industria Biocombustibles CC Plantas eléctricas Renovables Nuclear Eficiencia uso eléctrico Eficiencia uso final Referencia Políticas Alternativas Estabilización 450 ppm Fuente: IEA Elaboración: Nelson Hernández

19 Desafíos globales urgentes Creciente demanda energética MMBDPE Intensificación de uso energías renovables Renovables (1.04) Nuclear (1.03) Gas (1.022) Carbón (1.013) Petróleo (1.014) 50 (X.X) Crecimiento Interanual Fuente: ExxonMobil Elaboración: N. Hernández

20 2007 Formación de IRENA (*) Primera Asamblea Fase Inicial de IRENA Ratificación Estatutos Proceso Preparatorio Preparación final de la Conferencia Finalización de Estatutos Conferencia de la Fundación de IRENA Firma Estatutos Decisiones Iniciales Establecimiento de estructura Inicio de actividades Estructura de Financiamiento Programa de trabajo Consultas y Conferencias (*) Agencia Internacional de Energías Renovables

21 Condiciones para un mundo energéticamente sostenible El porcentaje de uso de los recursos renovables no debe exceder a su capacidad de regeneración. Esta es la solución que proponemos para las inundaciones originadas por el cambio climático El porcentaje de uso de los recursos no renovables no debe exceder el porcentaje al que los sustitutos renovables pueden ser desarrollados. Los porcentajes de emisión de contaminantes no pueden exceder la capacidad de asimilación del entorno

22 Energía Siglo XXl (otras acciones y tecnologías) Eficiencia Energética La energía alternativa mas barata 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 del motor a combustión interna

23 Desafíos globales urgentes Creciente demanda energética Calentamiento global Intensificación de uso energías renovables Estabilización del clima

24 EMISIONES DE CO2 (millardos de TM) Incrementar energía eólica Incrementar energía solar Aumentar Biocombustibles 8 DETENER (Implementando 8 políticas) 16 REDUCIR (Implementando 4 políticas) 4 Políticas Globales Elevar a 25 km/lts autonomía vehículos Reducir a 8000 Km anuales el recorrido de vehículos Mejorar en 25 % la eficiencia de equipos domésticos y AA Elevar a 60 % eficiencia plantas eléctricas a carbón Captura CO2 en plantas eléctricas Captura CO2 en plantas de H2 Captura de CO2 en plantas combustibles sintéticos Reemplazo de plantas eléctricas a carbón por GN Incrementar nucleares Detener deforestación plantas Cambiar métodos de labranza Concentración CO2 Hoy 380 ppm C 450 ppm Valor de no retorno

25 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 Pandemias Recordemos 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

26 Desafíos globales urgentes Creciente demanda energética Calentamiento global Incertidumbre Precio Petróleo Intensificación de uso energías renovables Estabilización del clima Oportunidades económicas Precio Crudo FOB (Ene 1978 Abr 2010)

28 Declaración de Principios En un contexto de inestabilidad de precios, inseguridad en el abastecimiento y preocupación por el ambiente, surge la necesidad de desarrollar fuentes alternativas al petróleo en la forma de bio combustibles y de otras energías alternativas Promoveremos la diversificación de fuentes energéticas para el transporte basados en nuevas tecnologías, incluyendo los biocombustibles. Global Energy Security, Declaración de Líderes del G8 16 de Julio de 2006, San Petersburgo

29 Barreras de las energías alternativas en Latinoamérica Sigue habiendo muchos obstáculos que dificultan la expansión de las energías renovables. Bajo nivel de concienciación pública Distorsiones del mercado causados por gobiernos que subvencionan energías convencionales Marcos político-normativos ineficientes Conocimientos técnicos inadecuados Desinformación en general todos estos factores son importantes trabas para el aumento de la proporción de las energías renovables en nuestro consumo total de energía

30 Potencial físico de energías renovables Radiación solar (tierra) = 1800 CPEG 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 energiewirtschaftliche Perspektiven erneuerbarer Energien. Deutsches Zentrum für Luftund Raumfahrt. Elaboración: N. Hernández

31 Eficiencia energética 62.5 % 50 % 25 % Energía primaria obtenida de la naturaleza: 400 EJ anual = 62.2 x 10 9 BPE Entrega al usuario final: 300 EJ anual = x 10 9 BPE El usuario final lo transforma y solo usa 150 EJ anual = x 10 9 BPE EJ = Exa joule = joule Elaboración: N. Hernández

32 Los 10 primeros en producción electricidad por energías renovables( Twh) Total H E B S G M China Brasil Estados Unidos Canadá Rusia Noruega India Japón Venezuela Alemania Total Hidroelectricidad Eólica Biomasa Solar PV Geotermal Maremotriz

33 Latinoamérica. Proyección consumo de energía MMBDPE Biocombustibles (32.2 %) 16.7 Hidroelectricidad (5.92 %) 15 Biomasa (2.35 %) 10 Carbón (1.75 %) 5 Petróleo (2.36 %) Gas (6.53 %) (x.xx %) Crecimiento interanual Fuente: OLADE Elaboración: N. Hernández

34 Energías alternativas Biomasa Transporte Solar Calentamiento Eólica Geotérmica Maremotriz Electricidad Hidráulica

35 El concepto de Biorefineria Biomasa Proceso de Conversión Usos Combustible Árboles Malezas Productos agrícolas Residuos vegetales Residuos animales Desechos urbanos Fermentación enzimática Fermentación gas/liquido Hidrólisis acida/fermentación Gasificación Combustión Co- combustión Pirolisis Etanol Diesel Potencia Electricidad Calor Químicos Plásticos Solventes Fenoles Adhesivos Ácidos Negro de Humo Pinturas

36 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

37 Por qué desarrollar los biocombustibles? Energía: Sustituir combustibles fósiles para aumentar la seguridad energética, disminuir la dependencia frente a la volatilidad de los precios de petróleo, bajar los costos de combustibles o de las importaciones, disminuir la dependencia de países políticamente inestables. Ambiente: Disminuir daños ambientales relacionados con la cadena de combustibles fósiles. Menor emisión de CO2. Desarrollo Rural y Agrícola: Apoyar a la agricultura, mejorar la situación económica de las áreas rurales y los ingresos de los agricultores.

38 2007. Costo de Producción de Etanol (US$/lit.) 0.48 (Remolacha) 0.32 (Caña) 0.30 (Maíz) (Caña) 0.26 (Caña) Brasil Tailandia India Estados Unidos Etanol 1ra. generación Unión Europea Etanol Celulósico 2da. generación 354 lts/tm

39 Cifras en millones de galones Producción mundial de etanol 9000 Total = = 1.13 MMBD Unión Europea (734) China (502) Canadá (238) Tailandia (90) Colombia (80) India (66) Australia (26) Otros (127) Estados Unidos Brasil Otros 89 % Otros Latinoamérica: El Salvador, Jamaica, Nicaragua, Paraguay, Trinidad

40 Planta de Etanol en Brasil

41 El etanol en Venezuela Sustitución tetra etilo de plomo en la gasolina (Mezcla 10 %) Volumen = 20 MBD Primera carga de Etanol para Venezuela: 10/08/2005 Suspendida importación. Se usa Oxigenados como sustituto del plomo en la gasolina

42 Proyecto oficial de etanol Siembra de cien mil nuevas hectáreas de caña de azúcar y construcción de once nuevos centrales procesadoras de caña. 7.2 MBD No satisface los requerimientos de 20 MBD de etanol

43 Biodiesel en la aviación Febrero Boeing 747 de la línea Virgin Atlantic realiza el primer vuelo comercial (Londres - Amsterdan ) impulsado por biodiésel

44 Mundo. Energías Alternativas Capacidad de generación eléctrica (gigavatios) Viento Sistemas eléctricos solares (techos) Plantas eléctricas solares Plantas eléctricas solares térmicas Geotermales Biomasa Hidroelectricidad Total Meta Capacidad de generación térmica (gigavatios) Calentamiento agua y ambientes (techos) Geotermales Biomasa Total Fuente: Earth Policy Organization

45 Video Torre Solar Dirección para ver el video: Granja Solar 250 hectáreas 250 mil paneles Potencia de 45 MW Atiende a 30 mil hogares

46 La planta solar mas grande del mundo Planta Solar Mojave, California, USA Potencia de 900 MW para una población de 375 mil hogares

47 Balones espaciales solares

48 El Salvador. Casa rural con paneles solares

49 Elementos principales de una casa de consumo energético cero

50 Estación espacial solar (SSP)

51 Señales recibidas desde la antena receptora terrestre (verde) permiten al satélite corregir continuamente la dirección de envío de energía al punto receptor Los paneles solares del satélite capturan la energía de la luz solar y la envían a la tierra utilizando la tecnología de transmisión inalámbrica vía microondas

52 Ventajas del SSP Menos atmosfera permite obtener mayor energía por área Cualquier lugar de la tierra puede recibir la energía solar obtenida del SSP La estación puede proporcionar energía 96 % del tiempo Los paneles solares no ocupan superficie terrestre Suficiente espacio en el espacio Foto: Nasa Promueve el desarrollo espacial, solar y transmisión de la energía inalámbrica

53 Cuales son las opciones energéticas? Limpia? Segura? Confiable? Carga Base? Fósiles No Si Inminente pico Si Nuclear No Si Costos, Disponibilidad, Políticas Si Eólica Si Si No, intermitente No Geotermal Si Si No, Disponibilidad limitada Si Solar terrestre Si Si No, intermitente No Hidráulica Si Si No, Sequías, Planificación compleja Bio-combustibles Si Si Capacidades limitadas. Pobre rendimiento energético ( EROEI) SSP Si Si Si Si

54 Beluga. Barco a vela Ahorro hasta 40 % de la energía fósil

55 Generación 1300 MWh al año (15 % del consumo total). Se elimina la emisión de 55 toneladas de CO2 anualmente Bahrain World Trade Center, Golfo Pérsico

56 Proyecto Dubai: Torre rotativa Eólica Ver video en:

57 Miles de MW MW MUNDO LATINOAMERICA Fuente: Wind Power Association Energía Eólica Los 10 primeros (2008) MW % Estados Unidos Alemania España China India Italia Francia Reino Unido Dinamarca Portugal Otros Total Mundo MW % Brasil México Costa Rica Otros Total Elaboración: Nelson Hernández

58 Turbinas maremotriz Sumergidas Superficie Ver video de las sumergidas en:

59 Latinoamérica. Regiones de actividad geotérmica

60 2007. Mundo energía geotermal Estados Unidos Filipinas Indonesia México Italia Japón Nueva Zelandia Islandia El Salvador Costa Rica Otros Total MW %

61 Desarrollo tecnológico de energías renovables Fuente: Electric Power Research Institute

62 $/Kw instalado Costo* Generación de Electricidad ($/Kwh) Hidroeléctrica Torre Solar + Paneles PV Torre Solar Planta a Gas Solar Concentrada (PV) Parque Eólico Geotérmica Maremotriz Fuel Oil/Orimulsión Planta a Carbón Solar PV Nuclear Carbón (75 % de secuestro) (*) Considera costo de la tonelada de emisión de CO2 (50 $/tonelada) Elaboración: Nelson Hernández

63 Compromiso Venezuela (Tratado de Johannesburgo) Aporte de 10% de las EA en la producción energética del país para el año 2010 Venezuela. Energías alternativas

64 Venezuela. Potencial aprovechable de energías alternativas 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 TN: TERRITORIO NACIONAL PM: PLATAFORMA MARINA De este total, la energía solar aporta 51% en virtud de un promedio Fuente: MARTÍNEZ, A. Energías Renovables: potencial energético de recursos aprovechables. División de Alternativas Energéticas, MEM (2001).

65 VENEZUELA: Potencial eólico y solar Fuente:

66 Energía solar en Venezuela 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 Proyecto Edifico Telefónica, España

67 Sistema Hibrido (Solar + Eólica) Un sistema híbrido, de energías solar y eólica con diesel como respaldo, comenzó a generar suficiente electricidad para nueve viviendas y la escuela de la comunidad de Jacuque, en Paraguaná, 15 km al N de las refinerías Amuay y Cardón. El proyecto, se conforma de 15 paneles solares y un aerogenerador. Intervienen la Fundación para el Desarrollo Eléctrico FUNDELEC y la Dirección Regional Falcón del Ministerio de Energía y Petróleo. (Fuente: PDVSA, Agosto 2009)

68 Energía eólica en Venezuela (proyectos) Potencialidad Promedio de velocidad del viento de 11 m/seg. (excelente) Gran extensión de costas

69 Ubicación Potencial Geotérmico en Venezuela

70 Venezuela. Conclusiones Venezuela tiene alto potencial para desarrollar la energía eólica y la solar El uso de estas fuentes energéticas han sido esporádicas, y como proyectos pilotos o esnobismo No existe una política para incorporarlas a la matriz energética venezolana Los precios bajos de las energías convencionales son barreras para su desarrollo

71 Lecciones aprendidas Por razones ambientales, geopolíticas y económicas es necesario y prioritario el desarrollo de las energías alternativas (EA) Las energías fósiles serán sustituidas, paulatinamente, por las EA en los 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 a combustión interna Los países desarrollados (G20) son los abanderados en el desarrollo y aplicación de las EA Los países latinoamericanos, exceptuando Brasil y México, están desfasados en el uso de las EA

72 Lo que tu hagas cuenta Negros, blancos o amarillos; pobres o ricos; desarrollados y no desarrollados; obreros o profesionales; creyentes o no creyentes tenemos un solo hogar: El Planeta Azul Trabajemos para que la vida no desaparezca de su faz Foto NASA: La Florida

73 Diplomado de Prospectivas y Estrategia (USB) Las Energías Alternativas Muchas Gracias Ing. Nelson Hernández Blog: Gerencia y Energia Abril 2010