Las Energías Alternativas

Ing. Nelson Hernández

Blog: Gerencia y Energia Abril 2010

Diplomado de Prospectivas y Estrategia (USB)

TOPICOS

• Energía y Población

• Desafíos Globales Urgentes

• Energías Alternativas

• Biocombustibles

• Solar / Eólica / Maremotriz

TOPICOS

• Energía y Población

• Desafíos Globales Urgentes

• Energías Alternativas

• Biocombustibles

• Solar / Eólica / Maremotriz

“La agricultura primitiva aunque sostenible había permitido que lapoblación aumentara hasta cerca de mil millones al inicio de la Eradel Petróleo. La población entonces se expandió seis veces,exactamente al tiempo que lo hacía la producción del petróleo. Unatasa de crecimiento sin precedentes en la historia de la Humanidad”.

Colin Campbell, 2006

“En 1859, la especie humana descubrió un enorme cofre del tesoro ensu sótano: el petróleo y el gas, unas fuentes de energía que seencontraban con facilidad y a bajo costo. Hicimos, al menos algunosde nosotros, lo que nadie hace con un tesoro en el sótano, sacarlo ydespilfarrarlo”.

Kenneth Boulding, 1978

Solar

Nuclear

Maremotriz

Geotérmica

Biomasa

Eólica

Gas natural

Carbón

Petróleo

Hidráulica

Térmica

Foto voltaica

Espacial (futura)

Residuos

CultivosBiocombustibles

Renovables: Existenen una cantidadilimitada en lanaturaleza y amigablesal ambiente

No Renovables:Existen en unacantidad limitada enla naturaleza y noamigables alambiente

Fuentes de energía

Elaboración: Nelson Hernandez

¿Qué pasa en 60 segundos?

Población Mundial

• Nacen: 250

• Mueren: 105

• Incremento: 145

Producción Alimentos

• Ganado vacuno: 540 animales

• Pollo: 85430 animales

• Pescado: 195 TM

• Leche: 1165 TM

• Huevos: 115 TM

• Cereales: 4125 TM

• Azúcar: 2800 TM

• Vegetales y frutas: 2550 TM

Producción “Commoditty”• Petróleo: 57055 barriles• Electricidad: 36 GWH• Automóviles: 80 unidades• Bicicletas: 250 unidades• Computadoras: 190 unidades

Impacto Ambiental

• Emisión CO2: 51790 TM

• Deforestación: 25 Hectáreas

• Basura (RSU): 155 TMConsumo Energía

93135 BPE

> 6.0

4.5 - 6.0

3.0 - 4.5

< 3.0

2008. Consumo de energía per capita (TPE)

Mundo = 1.7

El mundo de noche

POBLACION ELECTRICIDAD

CAMBIO CLIMATICO

DESARROLLO

DESCARBONIZAR SISTEMA

ENERGETICO

NUEVO ORDEN

ENERGETICO

Apagón día de la Tierra (22 de marzo, 8 PM)

Antes Después

Torres Petronas, Kuala Lumpur (Malasia)

Crecimiento Población

Crecimiento Desastres

Crecimiento Emisiones CO2

El Desafío de la Humanidad

Bolivia. Involución del Glaciar Chacaltaya

Calentamiento global,al borde de la sostenibilidad

Lohachara, la primera islahabitadadesaparecida(diciembre 2006)

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0 2000 4000 6000 8000

Los 10 Primeros

Mundo

Resto del MundoChinaEstados Unidos

India

Rusia

Japón

Brasil

Canadá

Alemania / Francia / Sur Corea

0.5 TPE/Hab

1 TPE/Hab

3 TPE/Hab 2 TPE/Hab Consumo (millones de TPE)

Población (millones)

2008. Los 10 primeros en consumo de energía

Fuente: BP Elaboración: Nelson Hernandez

2008. Los 10 primeros en consumo de energía

40016,63,116,632,341,5Resto Mundo

72946,26,836,219,731,1Los 10 primeros

22836,11,46,49,946,2Brasil

2400,414,227,514,943,0Sur Corea

2585,638,64,615,435,7Francia

3111,410,826,023,738,0Alemania

33025,46,410,027,330,9Canadá

4336,00,853,48,631,2India

5073,111,225,416,643,7Japón

6855,55,414,855,219,1Rusia

20036,60,870,23,618,8China

22992,58,424,626,138,5Estados Unidos

112956,45,529,224,134,8Mundo

Petróleo Gas Nuclear HidroCarbón Total

(1)Porcentaje

(1): Millones de toneladas de petróleo equivalente

Fuente: BP Elaboración: Nelson Hernandez

Petróleo Gas Carbón Renovables Nuclear

2008. Mundo: Consumo de energía primaria y

generación de electricidad

Fuente: EIA Elaboración: Nelson Hernández

34.8 %

6.3 %

5.6 %

29.2 %

24.1 %

Total = 227 millones de BDPE

Consumo

5.0 %

13.0 %

19.5 %

20.3 %

42.2 %

Total = 20.2 Tera Kwh

Generación

El 32 % de la energía primaria fue utilizada para

generar electricidad

Mundo. Capacidad Generación Eléctrica con Base Nuclear (GW)

Francia

Japón

Otros

Corea del Sur

Alemania

Rusia

Estados Unidos

China

Inglaterra

Canadá

Ucrania

9

51

22

48

63

99

20

18

13

13

11

Total = 367

2008

Fuente: World Nuclear Association

India

Japón

Pakistán

Rusia

Indonesia

Condominio Golfo (*)

Otros

Estados Unidos

Brasil

México

China

330

225

200

200

1200

2750

2800

180

2810

175

175

Total = 11045

(*) Bahrain, Kuwait, Omar, Qatar, Arabia Saudita y Emiratos Árabes

Proyección al 2100 (caso Alto)

Elaboración: Nelson Hernandez

2005 2025202020152010 2030

45

40

35

30

25

20

Mill

ardo

s de

TM

de

CO

2

Referencia

Gestión Emisión de CO2

Fuente: IEA Elaboración: Nelson Hernández

Políticas Alternativas Estabilización 450 ppm

Biocombustibles

CC Industria

CC Plantas eléctricas

Eficiencia uso eléctrico

Eficiencia uso final

Renovables

Nuclear

TOPICOS

• Energía y Población

• Desafíos Globales Urgentes

• Energías Alternativas

• Biocombustibles

• Solar / Eólica / Maremotriz

Desafíos globales urgentes

Creciente demanda energética Intensificación de uso energías renovables

Fuente: ExxonMobil Elaboración: N. Hernández

Renovables (1.04)Nuclear (1.03)Gas (1.022)Carbón (1.013)Petróleo (1.014)

0

50

100

150

200

250

300

350

2005 2010 2015 2020 2025 2030

MMBDPE

(X.X) Crecimiento Interanual

190

310

2007

Proceso Preparatorio

Consultas y Conferencias

2008

Preparación final de la

Conferencia

Finalización de Estatutos

2009

Conferencia de la

Fundación de IRENA

Firma Estatutos

Decisiones Iniciales

Establecimiento de estructura

Inicio de actividades

Fase Inicial de IRENA

2010

Primera Asamblea

Ratificación Estatutos

Estructura de Financiamiento

Programa de trabajo

Formación de IRENA (*)

(*) Agencia Internacional de Energías Renovables

• El porcentaje de uso de losrecursos renovables no debeexceder a su capacidad deregeneración.

• El porcentaje de uso de losrecursos no renovables no debeexceder el porcentaje al que lossustitutos renovables pueden serdesarrollados.

• Los porcentajes de emisión decontaminantes no pueden excederla capacidad de asimilación delentorno

Condiciones para un mundo energéticamente sostenible

Esta es la solución queproponemos para lasinundaciones originadaspor el cambio climático

Energía Siglo XXl (otras acciones y tecnologías)

Eficiencia Energética

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 delmotor a combustióninterna

La energía alternativa mas barata

Desafíos globales urgentes

Creciente demanda energética Intensificación de uso energías renovables

Calentamiento global Estabilización del clima

220571957

8

4

16

Hoy

EMISIONES DE CO2(millardos de TM)

+ 2 C 450 ppm380 ppmConcentración CO2Valor de no retorno

• Elevar a 25 km/ltsautonomía vehículos

• Reducir a 8000 Km anualesel recorrido de vehículos

• Mejorar en 25 % laeficiencia de equiposdomésticos y AA

• Elevar a 60 % eficienciaplantas eléctricas a carbón

• Captura CO2 en plantaseléctricas

• Captura CO2 en plantas deH2

• Captura de CO2 en plantascombustibles sintéticos

• Reemplazo de plantaseléctricas a carbón por GN

• Incrementar plantasnucleares

• Detener deforestación

• Cambiar métodos delabranza

Políticas Globales

REDUCIR(Implementando 4

políticas)

DETENER

(Implementando 8 políticas)

• Incrementar energía eólica• Incrementar energía solar• Aumentar Biocombustibles

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

PandemiasRecordemos 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

Desafíos globales urgentes

Creciente demanda energética Intensificación de uso energías renovables

Incertidumbre Precio Petróleo Oportunidades económicas

Calentamiento global Estabilización del clima

Precio Crudo FOB (Ene 1978 – Abr 2010)

TOPICOS

• Energía y Población

• Desafíos Globales Urgentes

• Energías Alternativas

• Biocombustibles

• Solar / Eólica / Maremotriz

“Promoveremos la diversificación de fuentesenergéticas para el transporte basados en nuevastecnologías, incluyendo los biocombustibles”.

Global Energy Security, Declaración de Líderes del G816 de Julio de 2006, San Petersburgo

Declaración de Principios

En un contexto de inestabilidad de precios,inseguridad en el abastecimiento y preocupaciónpor el ambiente, surge la necesidad dedesarrollar fuentes alternativas al petróleo en laforma de bio combustibles y de otras energíasalternativas

Sigue habiendo muchos obstáculos que dificultan laexpansión de las energías renovables.

• Bajo nivel de concienciación pública• Distorsiones del mercado causados por gobiernosque subvencionan energías convencionales• Marcos político-normativos ineficientes• Conocimientos técnicos inadecuados• Desinformación en general

… todos estos factores son importantes trabas parael aumento de la proporción de las energíasrenovables en nuestro consumo total de energía

Barreras de las energías alternativas en Latinoamérica

Radiación solar (tierra) = 1800 CPEG

Potencial físico de energías renovables

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 energiewirtschaftlichePerspektiven erneuerbarer Energien. Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt. Elaboración: N. Hernández

25 % Energía primaria obtenidade la naturaleza: 400 EJanual = 62.2 x 109 BPE

El usuario final lotransforma y solo usa 150EJ anual = 23.32 x 109 BPE

Entrega al usuario final:300 EJ anual = 46.65 x 109

BPE

50 %

62.5 %

Eficiencia energética

EJ = Exa joule = 1018 jouleElaboración: N. Hernández

12056912321822400Total

MGSBEHTotal

4392770Alemania

8484Venezuela

328691Japón

15122137India

136136Noruega

1174175Rusia

1368369Canadá

1715552251376Estados Unidos

141371386Brasil

13563576China

Los 10 primeros en producción electricidad por energías renovables( Twh)

Hidroelectricidad Eólica BiomasaSolar PV Geotermal Maremotriz

Biocombustibles

Hidroelectricidad

Biomasa

Carbón

Petróleo

Gas0

5

10

15

20

25

2008 2013 2018

25.6

20.5

16.7

MMBDPE

Latinoamérica. Proyección consumo de energía

(6.53 %)

(1.75 %)

(2.35 %)

(5.92 %)

(32.2 %)

(2.36 %)

(x.xx %) Crecimiento interanual

Fuente: OLADE Elaboración: N. Hernández

Energías alternativas

Biomasa

Solar

Eólica

Geotérmica

Maremotriz

Hidráulica

Transporte

Calentamiento

Electricidad

El concepto de Biorefineria

Árboles

Malezas

Productos agrícolas

Residuos vegetales

Residuos animales

Desechos urbanos

Proceso de Conversión

Fermentación enzimática

Fermentación gas/liquido

Hidrólisis acida/fermentación

Gasificación

Combustión

Co- combustión

Pirolisis

UsosCombustible

Etanol

Diesel

Potencia

Electricidad

Calor

Químicos

Plásticos

Solventes

Fenoles

Adhesivos

Ácidos

Negro de Humo

Pinturas

Biomasa

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

• Energía: Sustituir combustibles fósiles para aumentar laseguridad energética, disminuir la dependencia frente a lavolatilidad de los precios de petróleo, bajar los costos decombustibles o de las importaciones, disminuir la dependenciade países políticamente inestables.

¿Por qué desarrollar los biocombustibles?

• Ambiente: Disminuir daños ambientales relacionados conla cadena de combustibles fósiles. Menor emisión de CO2.

• Desarrollo Rural y Agrícola: Apoyar a laagricultura, mejorar la situación económica de las áreasrurales y los ingresos de los agricultores.

2007. Costo de Producción de Etanol(US$/lit.)

Brasil Tailandia India Estados

Unidos

Unión Europea

0.22 (Caña)0.26 (Caña)

0.32 (Caña)0.30 (Maíz)

0.48 (Remolacha)

Etanol 1ra. generación

0.36

Etanol Celulósico

2da. generación

354 lts/TM

Estados Unidos Brasil Otros

9000

1863

6472

2008. Producción mundial de etanolCifras en millones de galones

Total = 17335 = 1.13 MMBD

89 %

Unión Europea (734)

China (502)

Canadá (238)

Tailandia (90)

Colombia (80)

India (66)

Australia (26)

Otros (127)

Otros Latinoamérica: El Salvador, Jamaica, Nicaragua, Paraguay, Trinidad

Planta de Etanol en Brasil

Primera carga de Etanol para Venezuela: 10/08/2005

Sustitución tetra etilo de plomo en la gasolina (Mezcla 10 %)

Volumen = 20 MBD

El etanol en Venezuela

Suspendida importación. Se usa Oxigenados como sustituto del plomo en la gasolina

Siembra de cien mil nuevas hectáreas de caña de azúcar yconstrucción de once nuevos centrales procesadoras de caña.

Proyecto oficial de etanol

No satisface los requerimientos de 20 MBD de etanol

7.2 MBD

Febrero 2008. Boeing 747 de la línea Virgin Atlantic realiza el primervuelo comercial (Londres - Amsterdan ) impulsado por biodiésel

Biodiesel en la aviación

1950420Total

350220Biomasa

500100Geotermales

1100100Calentamiento agua y ambientes (techos)

Capacidad de generación térmica (gigavatios)

6140987Total

1350850Hidroelectricidad

20045Biomasa

2009Geotermales

2000Plantas eléctricas solares térmicas

1000Plantas eléctricas solares

10909Sistemas eléctricos solares (techos)

300074Viento

Capacidad de generación eléctrica (gigavatios)

Meta2020 2006

Mundo. Energías Alternativas

Fuente: Earth Policy Organization

Video Torre Solar

Granja Solar

250 hectáreas

250 mil paneles

Potencia de 45 MW

Atiende a 30 mil hogares

Dirección para ver el video:

http://www.youtube.com/watch?v=6-nepT_4Ht4

Planta Solar Mojave, California, USA

La planta solar mas grande del mundo

Potencia de 900 MW para una población de 375 mil hogares

Balones espaciales solares

El Salvador. Casa rural con paneles solares

Elementos principales de una casa de consumo energético cero

Estación espacial solar (SSP)

Los paneles solares del satélitecapturan la energía de la luz solary la envían a la tierra utilizando latecnología de transmisióninalámbrica vía microondas

Señales recibidas desde laantena receptora terrestre(verde) permiten al satélitecorregir continuamente ladirección de envío deenergía al punto receptor

Ventajas del SSP

• Menos atmosfera permiteobtener mayor energía porárea

• Cualquier lugar de la tierrapuede recibir la energía solarobtenida del SSP

• La estación puedeproporcionar energía 96 %del tiempo

• Los paneles solares noocupan superficie terrestre

• Suficiente espacio en elespacio

• Promueve el desarrolloespacial, solar y transmisiónde la energía inalámbrica

Foto: Nasa

SiNo, Disponibilidad limitadaSiSiGeotermal

SiSiSi Si SSP

Capacidades limitadas. Pobre rendimiento energético ( EROEI)

Si Si Bio-combustibles

No, Sequías, Planificación compleja Si Si Hidráulica

No No, intermitenteSi Si Solar terrestre

No No, intermitenteSiSiEólica

Si Costos, Disponibilidad, Políticas SiNo Nuclear

SiInminente picoSiNo Fósiles

Carga Base?Confiable?Segura?Limpia?

¿ Cuales son las opciones energéticas?

Beluga. Barco a vela

Ahorro hasta 40 % de la energía fósil

Bahrain World Trade Center, Golfo Pérsico

http://www.bahrainwtc.com/viewnavigatorfile.htm

Generación 1300 MWh al año (15 % del consumo total). Se elimina la emisión de 55 toneladas de CO2 anualmente

Proyecto Dubai: Torre rotativa Eólica Ver video en: http://www.youtube.com/watch?v=Sy-1QQPfEAo

Energía Eólica

0

50

100

150

200

250

300

95 00 05 10

Miles de MWMUNDO

0100200300400500600700

03 04 05 06 07 08

LATINOAMERICAMW

Los 10 primeros (2008)%MW

100.0

14.1

2.3

2.6

2.7

2.8

3.1

7.9

10.0

13.8

19.7

20.7

121188Total Mundo

17128Otros

2862Portugal

3404Francia

3288Reino Unido

3160Dinamarca

12210China

9587India

3736Italia

16740España

23903Alemania

25170Estados Unidos

100

21.3

11.8

13.4

53.5

%

635Total

75Costa Rica

85México

340Brasil

MW

135Otros

Fuente: Wind Power AssociationElaboración: Nelson Hernández

Turbinas maremotriz

Ver video de las sumergidas en: http://www.youtube.com/watch?v=s-FiCLc5-dI

Sumergidas Superficie

Latinoamérica. Regiones de actividad geotérmica

%MW

100

5.4

1.6

2.1

4.3

4.8

5.5

8.3

9.8

10.2

20.2

27.6

524Otros

9732Total

163Costa Rica

204El Salvador

421Islandia

472Nueva Zelandia

535Japón

811Italia

953México

992Indonesia

1970Filipinas

2687Estados Unidos

2007. Mundo energía geotermal

Fuente: Electric Power Research Institute

Desarrollo tecnológico de energías renovables

Hidroeléctrica

Solar PV

Solar Concentrada (PV)

Planta a Gas

Torre Solar

Torre Solar + Paneles PV

Nuclear

Parque Eólico

0.0440.016

0.0520.131

0.1430.143

Geotérmica 0.153Maremotriz 0.156

Fuel Oil/Orimulsión 0.158Planta a Carbón 0.161

0.2500.263

Carbón (75 % de secuestro) 0.265

1500

8250

715

1300

3750

67506165

1000

7935

5200

4140

$/Kw instalado

2900

12000

Costo* Generación de Electricidad ($/Kwh)

Elaboración: Nelson Hernández

(*) Considera costo de la tonelada de emisión de CO2 (50 $/tonelada)

Venezuela. Energías alternativas

Compromiso Venezuela (Tratado de Johannesburgo)Aporte de 10% de las EA en la producción energética del

país para el año 2010

TN: TERRITORIO NACIONAL PM: PLATAFORMA MARINADe este total, la energía solar aporta 51% en virtud de un promedio

Fuente: MARTÍNEZ, A. “Energías Renovables: potencial energético de recursos aprovechables”. División deAlternativas Energéticas, MEM (2001).

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

Venezuela. Potencial aprovechable de energías alternativas

Fuente:http://www.soberania.org/Articulos/articulo_1651.htm

VENEZUELA: Potencial eólico y solar

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

Energía solar en Venezuela

Proyecto Edifico Telefónica, España

Un sistema híbrido, de energías solar y eólica con diesel como respaldo,comenzó a generar suficiente electricidad para nueve viviendas y laescuela de la comunidad de Jacuque, en Paraguaná, 15 km al N de lasrefinerías Amuay y Cardón.

El proyecto, se conforma de 15 paneles solares y un aerogenerador.Intervienen la Fundación para el Desarrollo Eléctrico FUNDELEC y laDirección Regional Falcón del Ministerio de Energía y Petróleo. (Fuente:PDVSA, Agosto 2009)

Sistema Hibrido (Solar + Eólica)

Energía eólica en Venezuela (proyectos)

PotencialidadPromedio de velocidad del

viento de 11 m/seg.(excelente)Gran extensión de costas

Ubicación Potencial Geotérmico en Venezuela

Venezuela. Conclusiones

Venezuela tiene alto potencial paradesarrollar la energía eólica y la solar

El uso de estas fuentes energéticashan sido esporádicas, y comoproyectos pilotos o esnobismo

No existe una política paraincorporarlas a la matriz energéticavenezolana

Los precios bajos de las energíasconvencionales son barreras para sudesarrollo

Lecciones aprendidas

• Por razones ambientales, geopolíticas y económicas es necesario yprioritario el desarrollo de las energías alternativas (EA)

• Las energías fósiles serán sustituidas, paulatinamente, por las EA enlos 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 acombustión interna

• Los países desarrollados (G20) son los abanderados en el desarrolloy aplicación de las EA

• Los países latinoamericanos, exceptuando Brasil y México, estándesfasados en el uso de las EA

Foto NASA: La Florida

Lo que tu hagas cuenta…

Negros, blancos o amarillos; pobres o ricos;desarrollados y no desarrollados; obreros oprofesionales; creyentes o no creyentes…tenemos un solo hogar: El Planeta Azul

Trabajemos para que la vida no desaparezcade su faz

Las Energías Alternativas

Ing. Nelson Hernández

Blog: Gerencia y Energia Abril 2010

… Muchas Gracias

Diplomado de Prospectivas y Estrategia (USB)