Universidad Autónoma de Baja California

Investigación y desarrollo tecnológico de energías renovables en la UABC

Tuxtla G. Chiapas, Junio 2009

Dr. Nicolás Velázquez LimónCentro de Estudios de las Energías RenovablesInstituto de Ingeniería, UABC

10ª Feria de Posgrados Mexicanosde Calidad, CONACYT

Programa de Maestría y Doctoradoen Ciencias e Ingeniería

MyDCI

Agenda

IntroducciónPrograma 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 procesoUso directo de las energías renovables.Generación distribuida de energía eléctrica y biocombustibles.Edificación sustentable.

Plan de acciónFormar recursos humanos especializados altamente calificados en investigación aplicada, desarrollo de tecnologías energéticas e innovación. Acciones de apoyo a la comunidad

Conclusiones

Universidad Autónoma de Baja California

Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería

Las unidades académicas participantes serán:

Facultad de Ingeniería Ensenada

Facultad de Ingeniería Mexicali

Maestría y Doctorado en Ciencias e Ingeniería

Instituto de Ingeniería

Creando de esta manera un PosgradoInstitucional con alcance

estatal, nacional e internacional

Universidad Autónoma de Baja California

Comité académico en ciencias Eléctrica

Educación Superior en Ingeniería

Química

Nanotecnología

Maestría y Doctorado en Ciencias e Ingeniería

Comité académico en ingeniería

El Comité Académico (CA) definirá el grado

Problemas ambientales en geo-cienciasResiduos sólidosContaminación de agua y sueloEnergías renovables y tecnologías solaresEnergía y medio ambiente

BiocombustiblesBioquímicaCorrosión y materialesElectroquímica aplicadaIngeniería de procesosMicrobiología industrialSemiconductores y nano materiales

Bioingeniería y salud ambientalComunicaciones inalámbricasComunicaciones ópticas y opto electrónicaControl automáticoControl robusto linealInstrumentación en bioingenieríaÓptica y opto electrónica

Procesos de educación en ingeniería

SACC

CONDICIONES DEL PROGRAMA

Doctores Maestros TOTALFCQI 18 14 32FIE 4 18 22 FIM 10 10 20II 30 7 37TOTAL 30 51 111

Planta académica

Medio Ambiente

Química y física computacionalesaplicadas a nanomaterialesEstudios teóricos de transporte electrónico

ComputaciónCómputo móvil y ubicuoIngeniería de softwareSimulación socialSistemas inteligentes

Universidad Autónoma de Baja California

Maestría y Doctorado en Ciencias e Ingeniería

Estudiantesolicita ingreso

disciplina X

El subcomité de X revisa el caso

Cumple con requisitosAcadémicos

Cuenta con proyecto de tesis apoyado por un sector demandante o acepta

incorporarse a un proyecto de las unidades Académicas

participantes

El proyecto de tesis es la solución a un problema de

ingeniería

El proyecto de tesis es una investigación básica

El SACC recomienda la aceptación para el grado de

M.I. ó Dr. en Ingeniería

El SACC recomienda la aceptación para el grado de

M.C. ó Dr. en Ciencias

El Comité Académico de Ingeniería acepta al

aspirante

El Comité Académico de Ciencias acepta al

aspirante

PROCESO DE SELECCION

PROGRAMA

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 Fotovoltaica5. Óptica Solar.6. Energía de la biomasa7. 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.

Centro de Estudios de las Energías Renovable(CEENER)

El CEENER es un Centro Tecnológico de “I+D+I” orientadoa aplicar el conocimiento y el factor humano de nuestroestado en el aprovechamiento de los recursos energéticosrenovables, así como al desarrollo de tecnologías limpias.

MISIONEl CEENER tiene como misión realizar investigación

aplicada y desarrollos tecnológicos de futuro para elaprovechamiento de las energías renovables, contribuyendoen la creación de tecnología avanzada para obtener undesarrollo sustentable con tecnologías propias.

El trinomio energía, agua y ambiente convergen en elCEENER, ya que por medio de las tecnologías energéticaslimpias, se pueden satisfacer las necesidades de energía yagua de los diferentes sectores, respetando el ambiente.

OBJETIVO GENERALConvertir al CEENER en una fuente generadora dealternativas tecnológicas sustentables, con lo cual se creennuevas empresas nacionales o fortalezcan las yaexistentes y se contribuya en la resolución de nuestrosproblemas energéticos, ambientales y económicos,impulsando el desarrollo económico y sustentable de laentidad.

Centro de Estudios de las Energías Renovable(CEENER)

OBJETIVOS DEL CEENER

• Impulsar las pequeñas y medinas empresas regionalesque fabriquen y comercialicen equipos para elaprovechamiento de las energías renovables.

• Satisfacer demandas específicas de investigaciónaplicada, desarrollo tecnológico e innovación para contribuir aaumentar el nivel de competencia internacional de lasempresas nacionales.

• Tener una vinculación directa con las empresas ygobierno para solucionar problemas energéticos en el ámbitode la competitividad internacional y requerimientos oproblemática de la sociedad.

• Formar recursos humanos especializados altamentecalificados en investigación aplicada, desarrollo de tecnologíasenergéticas limpias e innovación en el ámbito energético, asícomo en la transferencia tecnológica de los productos de lainvestigación.

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).

NUESTRO DESARROLLO COMO

SERES HUMANOS ESTA BASADO EN

PROCESOS INEFICIENTES Y

CONTAMINANTES

LOS PATRONES ACTUALES DE

GENERACIÓN ELÉCTRICANO SON SUSTENTABLES DEBIDO A SUS GRANDES EFECTOS AMBIENTALES.

Problemática que justifica la cartera de proyectosdel CEENER

TERMOELECTRICAINDUSTRIA DEL PETROLEO

La demanda de acondicionamiento térmico deespacios tiene un fuerte impacto, tanto en el sectoreléctrico como en nuestro ambiente y sociedad.

- Contaminación.- Temperatura Media.- Demanda Eléctrica.- Demanda de Refrigeración y Aire Acondicionado.- Costo Social.

CONTAMINACIÓN(efecto invernadero)(daño capa de ozono)

GENERACIÓN DEENERGÍA ELÉCTRICA

DEMANDA DE REFRIG.Y AIRE ACONDICIONADO

CALENTAMIENTODE LA TIERRA

a) Círculo vicioso b) Espiral ascendente de la problemática

TECNOLOGIA ACTUAL NO SOSTENIBLE DEL SECTOR ENERGÉTICO Y A/C

Descripción de la problemática regional

JUSTIFICACIÓN DE LA CARTERA DE PROYECTOS DEL CEENER

PROBLEMATICA

RENOVABLESTIERRA

DISPONIBLEMERCADO

POTENCIAL.

BIOMASAGEOTERMICA E HIDRAULICA

OCEANICA O

MARITIMA

EOLICA

SOLAR

SOCIAL

CLIMA EXTREMOSO

YDEPENDENCIA

COMBUSTIBLES FÓSILES

ECONOMICA

AMBIENTAL

ENERGETICA

RECURSOS

TECNOLOGÍAS

TECNOLOGÍAS SUSTENTABLESY PLAN ESTRATEGICO

OPORTUNIDADES

Las Energías Renovables como una alternativa para

la conservación del Medio Ambiente

Identificar y aprovechar las oportunidades que ofrecen las energías

renovables

CENTRO DE ESTUDIOS DE LAS ENERGIAS RENOVABLESPROYECTOS EN PROCESO:

PROYECTOS (Líneas de investigación)Avance

(%)Inversión requerida(pesos $)

BeneficioSocial(1-5)

BeneficioAmbiental

(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 solarpara aplicaciones Industriales

8. Transporte de la energía solar con fibra óptica

60

80

20

40

50

85

40

25

1,350,000.

990,000.

950,000.

500,000.

990,000.

750,000.

950,000.

780,000.

5

4

5

4

3

3

2

4

5

3

5

4

5

4

5

4

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.

CENTRO DE ESTUDIOS DE LAS ENERGIAS RENOVABLESPROYECTOS EN PROCESO:

PROYECTOS (Líneas de investigación)Avance

(%)

Inversión requerida(pesos $)

BeneficioSocial(1-5)

BeneficioAmbiental

(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.

60

30

70

1,290,000.

880,000.

970,000.

5

4

3

5

5

5

Proyectos con aplicación en los sectores residencial, comercial, industrial y agrícola.

EDIFICACIÓN SUSTENTABLE:1. Diseño y evaluación de una vivienda

energéticamente sustentable.TOTAL:

90 1,650,000.

11,650,000

5 5Pendiente desarrollar un proyecto demostrativo.

Aprovechamiento de los recursos energéticos renovables, así como el desarrollo de tecnologías limpias.

CONCEPTO (PLAN ESTRATEGICO)

IMPLEMENTACIÓN

PROYECTOS DE DESARROLLOTECNOLÓGICO

(LES-II-UABC)

APORTACIONDE LA

INICIATIVAPRIVADA

Apoyos del

Gobierno a Proyectos

Específicos

SUBSIDIOS

A LA

ENERGÍA

OTRAS CONV. CONACYT

FOMIX

Gobierno/

CONACYT

BENEFICIOS

AMBIENTALES

(Bonos de Carbono)

PLANESTRATÉGICO DE

IMPLEMENTACIÓNDE LAS

TECNOLOGÍASImplementación

Masiva de lasTecnologías

SOCIEDAD

CONVENIO:

Empresa, Gobierno y

UABC

CREACIÓN DE LA EMPRESA

(Generación de empleos)

PROYECTO

TECNOLOGÍA

CENTRO DE “I+D+I”Generador de soluciones

SOLUCIONES

Las Energías Renovables como una alternativa para resolver los problemas de

la sociedad.

Edificación Energéticamente

SustentableEstufasSolares

Aire caliente para secado

de ropa

Refrigerador Solar

Aire Acondiciona

do Solar

Investigación aplicada y desarrollo tecnológico,

Diseño de vivienda con arquitectura de bajo consumo energético.

Formación de recurso humano especializado y entrenamiento

técnico

PROPUESTA DE EDIFICACIONES SUSTENTABLES Y ENERGÉTICAMENTE AUTOSUFICIENTES

NUEVAS TECNOLOGÍAS ENERGÉTICAS SUSTENTABLES(Deben de integrarse a la arquitectura urbana)

CD

CA

CD

Concepto deGENERACIÓN DISTRIBUIDA

DIGESTION ANAEROBIA EN EL CEENER DE LA UABC

Investigación en el CEENER de la UABC

PLANTA PILOTO DE BIODIGESTION

EL METANO ES PRODUCIDO POR BACTERIAS QUE

DEGRADAN LOS DESECHOS

El residuo puede ser utilizado como fertilizante

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

PLANTA PILOTO DE BIODIGESTION

PROYECTOS EN DESARROLLO EN UABC

Instituto de Ingeniería, UABC

Gisela Montero Alpírezgmontero@iing.mxl.uabc.mx

Tel. (52-686) 6-564150Mexicali, B.C. México

Biocombustibles y Biomasa

Universidad Autónoma de Baja California 10ª Feria de Posgrados Mexicanos de Calidad

PRODUCCIÓN DE BIODIESEL

10 millones de litros al año

50 mil toneladasanuales de semillacon un rendimientodel 20% en aceite

6000 toneladas de grasas al año

MATERIA PRIMA PARA PRODUCIR BIODIESEL EN BAJA CALIFORNIA

Universidad Autónoma de Baja California 10ª Feria de Posgrados Mexicanos de Calidad

•El objetivo es utilizar insumos cuyo uso no provoque desabasto de alimentos y revalorice los desechos.

Residuos agrícolas en BC: Paja de trigo

Fuente: Elaboración propia con datos de la Secretaria de Fomento Agropecuario Anuario Estadístico de la Producción Agrícolahttp://www.sfa.gob.mx/estadistica.aspx

Cálculo para contenido deenergía en el residuo de paja detrigo:

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:

3800X106 MJ

Universidad Autónoma de Baja California 10ª Feria de Posgrados Mexicanos de Calidad

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.

PROYECTOS EN DESARROLLO EN UABC

Universidad Autónoma de Baja California 10ª Feria de Posgrados Mexicanos de Calidad

Sistema de enfriamiento evaporativo fotovoltaico.

Sistemas y equipos desarrollados en el CEENER

Primer Vecindario Fotovoltaico en México Valle de las Misiones, Mexicali, B.C.

220 casas, 1kW c/u

UNIDADES DE DISCO PARABÓLICO CON GENERADOR DE MOTOR STIRLING

CAPACIDAD DE 7 A 25 KWe

SISTEMA DE GENERACION ELECTRICA TERMOSOLAR

EL DISCO/STIRLING CONSISTE DE UN CONCENTRADOR SOLAR

CON FOCO PUNTUAL ACOPLADO A UN MOTOR/GENERADOR.

Sistema de generación eléctrica termosolar.

MULTIPLES USOS:

- SECTOR RURAL: BOMBEO DE AGUA, COMUNIDADES, AGRICULTURA,

AGROINDUSTRIA, ENTRE OTROS.

UNIDADES DE DISCO PARABÓLICO CONGENERADOR DE MOTOR STIRLING

Diagrama esquemático del sistema

Disponibilidad del recurso

solar

Tecnologías de captación

solar térmica

Tecnologías de sistemas

térmicos de enfriamiento

Edificación: - Evaluación térmica del envolvente

Placa plana

Tubos al vacíoTubos de calorCPC (sin seguimiento)Cilindros parabólicos

Absorción

AdsorciónEnfriamiento

evaporativo con desecante

Criterios Bioclimaticos

SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO SOLARProducción de frío

Geometría solar.

Análisis horario, diario, mensual y anual de RS.

Análisis climático.

Operado con energía solar o biogás

SISTEMA DE A/A SOLAR-GAX

SISTEMA DE A/A SOLAR-GAX

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

TECNOLOGÍA DE ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO CON DESECANTE

Casa

ILUMINACION CON FIBRA OPTICA

Colectores planos y Tubos Evacuados para calentamiento de agua

solar.

EVALUACION DE COLECTORES SOLARES

Certificación de colectores solares para

hipotecas verdes de INFONAVIT

DISEÑO DE VIVIENDA ENERGÉTICAMENTE EFICIENTE

FACHADA PRINCIPAL PLANTA DE CONJUNTO

PLANTA BAJA PLANTA ALTA

SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN SOLAR

Aire acondicionado, calefacción y agua caliente solar.

YAZAKI

Planeación, desarrollo y financiamiento de edificaciones residenciales y comerciales sustentables.

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 TrabajoCreación 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.

CONCLUSIONES

Es necesario que los Posgrados Nacionales incluyan la formación deprofesionales en el campo de las Energías Renovables para afrontar elreto de ofrecer a la sociedad un crecimiento sustentable con energíaslimpias y tecnologías propias.

Uniendo fuerzas la Universidad (UABC), Gobierno y Sector Privado, sepuede dotar a las instituciones que ofrecen los posgrados de toda lainfraestructura requerida; los terrenos, el edificio y el equipamiento delos laboratorios especializados, lo cual son elementos básicos paratener un buen desempeño y dar resultados de alta calidad.

Con la formación del CEENER en Baja California se logrará obtener unafuente generadora de alternativas tecnológicas nacionales y lacomercialización de las mismas creará empleos, fortalecerá laeconomía nacional y contribuirá en la resolución de nuestrosproblemas.

CONCLUSIONES (CONT.)

Queremos que los empresarios participen enel CEENER y lo perciban como un fuerte apoyopara resolver sus problemas energéticos yambientales, pero principalmente como unsocio que puede darles posibilidades denuevos y mejores negocios.

GRACIAS

Enero 2009

Gracias por su atenciónDr. Nicolás Velázquez LimónProfesor-InvestigadorJefe del Laboratorio de Energía SolarJefe del Departamento de Tecnologías Limpias y Medio Ambiente ,Instituto de IngenieríaUniversidad Autónoma de Baja California

Dirección:Edif. Instituto de Ingeniería, UABCCampus UniversitarioBlvd. Benito Juárez y Calle de la Normal s/nCol. Insurgentes Este 21280, Mexicali, B. C., MéxicoTel/Fax (686) 5664150Dirección Postal en USA:Po Box 3439 Calexico, California, 99232 USAE-Mail: nicolasvelazquez@iing.mxl.uabc.mx

nicolasvelazquez@uabc.mxhttp://insting.mxl.uabc.mx