Las fuentes renovables, las electrolineras y el balance neto -Tiempo de oportunidad- Presenta: M. en C. José Antonio Aquino Robles UPIITA- IPN, ETSEIB- UPC Sede Regional: Ins/tuto Politécnico Nacional 23 de Octubre del 2014 1
Contenido Trascendencia de la invesdgación La naturaleza de las fuentes renovables más abundantes Marco histórico del problema de movilidad del área metropolitana del Valle de México Auto Eléctrico (ventajas y desventajas) Las electrolineras renovables El almacenamiento eléctrico El balance neto o net metering Conclusiones 2
Trascendencia de la investigación Este trabajo está enfocado analizar la solución de un grave problema en el valle de México: la contaminación ambiental, la cual es producto del uso de una enorme canddad de automotores. En la solución propuesta se conjuntan, las tecnologías renovables, un esquema de aprovechamiento energédco llamado balance neto o net metering y un concepto conocido como electrolinera, que no es más que el equivalente de gasolinera, para autos eléctricos. 3
La naturaleza de las fuentes renovables más abundantes Según el Departamento de Energía de Estados Unidos, el país podría atender todas sus necesidades de energía udlizando tan sólo el 1,6% de su territorio con instalaciones de células solares. Bajo la consigna de que la energía solar es dispersa pero abundante. 4
La naturaleza de las fuentes renovables más abundantes La naturaleza variable del sol se puede tratar e complementar acoplando los sistemas eléctricos solares fotovoltaicos con otras fuentes de energía incluso renovables, por ejemplo con sistemas eólicos o con minihidráulicas. Los sistemas eólicos por ejemplo generan energía eléctrica durante el día y la noche en la medida que sople el viento. 5
La naturaleza de las fuentes renovables más abundantes 3000 Generación fotovoltaica 2500 Potencia diaria 2000 1500 1000 500 0 1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97 105 113 121 129 137 145 153 161 169 177 185 193 201 209 217 225 233 241 249 257 265 273 281 289 297 305 313 321 329 337 345 353 Se aprecia la producción de energía fotovoltaica de los primeros 15 días del mes de enero de enero de 2012 en España. 6
La naturaleza de las fuentes renovables más abundantes Por otra parte, el viento es una fuente de energía cuya caracterísdca fundamental es la irregularidad es una fuente intermitente. No siempre que se desea o que la demanda energédca es alta se puede disponer de viento de suficiente velocidad como para enviarlo a sostener la demanda de la carga de los sistemas eléctricos de potencia 7
La naturaleza de las fuentes renovables más abundantes La intermitencia del viento hay que caracterizarla desde dos puntos de vista, variaciones temporales y variaciones especiales, siendo su conocimiento de vital importancia a la hora de seleccionar un emplazamiento para un parque eólico. Otro aspecto importante a tener en cuenta lo consdtuyen los valores máximos de rachas o picos de viento que implican variaciones bruscas de esfuerzos dinámicos o estructurales 8
La naturaleza de las fuentes renovables más abundantes 14000 Generación eléctrica por tecnología eólica 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97 105 113 121 129 137 145 153 161 169 177 185 193 201 209 217 225 233 241 249 257 265 273 281 289 297 305 313 321 329 337 345 353 Se aprecian en contra parte la producción eólica de energía eléctrica durante los primeros 15 días del mes de enero de 9 2012 en España
La naturaleza de las fuentes renovables más abundantes Las fuentes no firmes (algunas de las renovables) pueden ser bastante predecibles, por ejemplo, la energía de las mareas o la radiación solar en determinada época del año, las horas- sol en un día cualquiera, pero no puede ser enviado a cubrir la demanda completa de un sistema eléctrico de potencia 10
La naturaleza de las fuentes renovables más abundantes El uso eficaz de las fuentes variables y las intermitentes en una red de energía eléctrica por lo general se basa en su uso, para desplazar el uso de combusdble que de otro modo se consumiría en las plantas de energía no renovables, o mediante el almacenamiento de la energía 11
La naturaleza de las fuentes renovables más abundantes De aquí que mediante ciertas tecnologías de aprovechamiento renovable, como, la solar fotovoltaica, la mini eólica, la mini hidráulica, puede almacenarse energía eléctrica para su posterior uso en la automoción y el transporte. 12
Marco histórico del problema de movilidad del área metropolitana del Valle de México El problema de la movilidad en las grandes ciudades no solo implica construir nuevas y modernas y hasta funcionales vías para los automóviles, implica también evacuar o en todo caso minimizar la enorme canddad de emisiones contaminantes que generan no solo los automotores, sino muchas de las acdvidades producdvas que se desarrollan en las grandes urbes 13
Marco Histórico Problemas de salud por la mala calidad del aire en metrópolis que no solo son grandes, sino que además están ubicadas en aldplanos, como el D.F. implican medidas que deben ir más allá de la mejora de combusdbles, o el uso de lo que ahora ha catalogado la secretaria de energía en México como tecnologías limpias y entre ellas ha ubicado al gas natural. 14
Marco Histórico Hace 25 años los periódicos comenzaron a reportar la muerte de personas a causa de la contaminación en el valle de la ciudad de México a casusa de la contaminación atmosférica así como el nacimiento de niños con altos niveles de concentración de plomo en la sangre. 15
Marco Histórico Actualmente en 2014, el 30% de lo que va del año se ha presentado mala calidad del aire triplicando los niveles de exposición recomendados por la OMS. FáDma Masse agrega: La razón es que el programa Hoy no circula no frenó dos de las causas principales de la contaminación: el uso de vehículos y las distancias recorridas. 16
Marco Histórico Rememorando en la historia. El 20 de noviembre de 1989 se implantó como medida temporal el programa hoy no circula, conocido inicialmente como Un día sin auto, con el fin de redrar de la circulación en los días laborales el 20% de los autos pardculares, sin importar si eran nuevos o no. 17
Marco Histórico En el valle de México circulan a diario más de 5 millones de autos y 1.7 millones con más de 15 años de uso. La reducción en el uso de los combusdbles es medida necesaria para abadr la contaminación y por polémico que suene algunos expertos concuerdan que es indispensable modernizar el parque vehicular privado y público 18
Marco Histórico La pregunta es Cómo definen modernizar?, simplemente fabricar vehículos más eficientes que sigan quemando combusdbles aunque estos sean más ecológicos pero que ya sea que estos sean líquidos gaseosos o sólidos, estos siguen convirdéndose en gases de efecto invernadero, con todo lo que implica por daños a la salud y además de la polución que ni la ciudad ni el planeta no puede regenerar por sí mismo. 19
Marco Histórico Solo se ha ido pateando el problema para que lo resuelva la siguiente generación y esto ha pasado en los úldmos 25 años y ahora tenemos un doble Hoy no circula, luego veremos un triple y luego un cuádruple, sí no se resuelve el problema de forma integral 20
Auto Eléctrico ventajas y desventajas En este contexto, el posible y pauladno cambio de vehículos de combusdón interna a eléctricos, traería un importante ahorro monetario, siempre y cuando el costo de la energía eléctrica sea menor al de los combusdbles convencionales. 21
Auto Eléctrico ventajas y desventajas Sin embargo. No serviría de mucho cambiar completamente el parque vehicular de combusdón interna a eléctrico, sí para complementar el incremento de la demanda de electricidad; para la consabida recarga de los vehículos eléctricos, se construyen plantas de generación eléctrica que consuman el combusdble que ya no consumirán los autos 22
Auto Eléctrico ventajas y desventajas La movilidad sostenible no depende solo del coche eléctrico. Ello porque, - Cambiar el problema de lugar es mejor que solucionarlo de verdad-. La solución de cambiar el parque vehicular de combusdón interna a su modalidad eléctrico, solo traslada la contaminación de las grandes ciudades a los lugares donde se instalen las plantas de generación eléctrica 23
Auto Eléctrico ventajas y desventajas De ahí que es necesario pensar en una solución integral, desde antes de plantearlo como una iniciadva que sirva para implementar medidas que beneficien a la población en general y por si ello no fuera lo único; que también nos sirva para midgar los efectos que ahora notamos en cuanto al cambio climádco se refiere. 24
Auto Eléctrico ventajas y desventajas El auto eléctrico es solo parte de una solución que puede tender a ser integral, la otra parte es, generar energía eléctrica, sin tener que contaminar, y sin tener que udlizar tecnologías que aunque llamadas limpias, no solo son contaminantes y generadoras de gases de efecto invernadero, sino que a su vez, crea dependencia energédca de un tercero que suministre gas natural o algún otro combusdble limpio. 25
Auto Eléctrico ventajas y desventajas En todo caso, la udlización de fuentes autóctonas de energía renovable son la alternadva energédca no solo limpia de verdad, sino que a su vez nadva y que además no crea dependencia energédca de terceros, pues su energía primaria es de costo cero y por tanto crea independencia energédca y a su vez crea un círculo virtuoso tanto desde el punto de vista económico, tecnológico y a su vez sostenible en todo senddo. 26
La electrolinera En contexto con lo anterior es donde nuestra propuesta en este momento oportuno cobra vida. En primera instancia se define el neologismo electrolinera el cual es adecuado para definir las estaciones de servicio que dispensan energía para recargar las baterías de los automóviles eléctricos. 27
La electrolinera renovable Perforación y extracción de gas natural Licuefacción y transporte del gas natural CombusDón y generación eléctrica Transporte y distribución eléctria Consumo de energía eléctrica en electrolineras Perforación y extracción petróleo Refinación del petróleo y obtención de combustoleo Transporte de combustóleo Consumo de combustóleo y generación eléctrica Transporte y distribución eléctrica Consumo de energía eléctrica en electrolineras 28
El almacenamiento eléctrico Las fuentes de energía renovable más abundantes solar y eólica Denen una reladva incerddumbre en su disponibilidad. Una de las alternadvas para su implementación a muy grande escala es justamente el almacenamiento eléctrico, tanto para almacenar energía durante los periodos de mayor insolación y en los cuales no exista alta demanda de parte del usuario, como el caso eólico, en los que se tenga abundancia de flujo eólico y poco consumo de parte del usuario. 29
Almacenamiento eléctrico El almacenamiento eléctrico es alternadva, pero no es costeable solo como respaldo, por lo que éste debe tener una función que debe ir más allá. De acá que en esta apuesta tecnológica se propone el aprovechamiento de las tecnologías renovables tanto eólica, como fotovoltaica, para almacenar energía eléctrica en autos eléctricos, con lo cual no solo se aprovecha de forma más eficiente estas fuentes, sino que éstas tendrían un mejor desempeño respecto al actual. 30
Balance Neto o net metering Medición neta (net metering) o balance neto es un esquema de udlidad general para el uso y pago de la energía, (en algunos casos solo se limita a un intercambio energédco) en el cual un cliente que genera su propia energía puede compensar los saldos de energía de manera instantánea o diferida, permidendo a los consumidores la producción individual de energía para su propio consumo, compadbilizando su curva de producción con su curva de demanda. 31
Balance Neto o net metering Ventajas compeddvas del Net metering aún con solo intercambio energédco Un solo gasto en la instalación tecnológica para tener independencia energédca. Las compañías eléctricas también crecerían en potencia instalada a la par de la proliferación de instalaciones renovables con electrolineras Gratuidad en el recurso primario y cuyo costo en la instalación se amordza con el Dempo. 32
Balance Neto o net metering en México En nuestra nación se Dene la desventaja de que solo puede tenerse intercambio energédco Mediante el esquema Net metering. No solo dejará de quejarse por los altos precios de la gasolina. Sino que obtendría combusdble limpio y este no solo por una edqueta que le ponga alguien, sino porque de verdad obtendría combusdble eléctrico de una fuente renovable y limpia en todo senddo. Con lo que el permisionario del taxi o taxis tendría un negocio redondo. Aun recargando los autos por la noche, el, a través de su instalación fotovoltaica, podría devolver esa energía completa a la compañía eléctrica por la mañana, con la canddad adecuada de paneles solares o en su caso si tuviera el recurso eólico a través del mismo 33
Conclusiones En este trabajo de aprecia un momento de oportunidad, mediante el cual se pueden conjuntar, tanto las tecnologías maduras de aprovechamiento renovable, como también el esquema aprobado y udlizado no solo en México, sino en muchas partes del mundo, conocido como Net metering o balance neto o medición neta. 34
Conclusiones La alternadva actual del auto eléctrico es buena, pero por si misma no es la panacea y también tener solo electrolineras convencionales tan solo cambiaría el problema de lugar, porque se dejaría de contaminar las ciudades para contaminar los sidos donde se tuvieran que instalar las plantas eléctricas para suplir su combusdble eléctrico. 35
Conclusiones Se viven momentos en los que se debe planear muy bien lo que se debe hacer para remediar el problema de la contaminación en el valle de México. En menos de 20 años se ha tenido nuevamente que restringir la circulación de autos que si fueran eléctricos podrían bien seguir ayudando a aumentar la producdvidad de los capitalinos y mexiquenses y tendríamos un mejor aire que respirar en una ciudad que por su altura ya implica un problema en si misma por cuesdones inherentes a su ubicación. 36
Agradecimientos Los autores agradecen a la Secretaria de Inves/gación y Posgrado del Ins/tuto Politécnico Nacional por el apoyo recibido para la realización de este trabajo el cual es parte del proyecto de inves/gación mul/disciplinar registro SIP No. 1533 Y del módulo 4 No. 20140464. 37
Agradecimientos Dxa'vi 38