SOSTENIBILIDAD E INDEPENDENCIA ENERGÉTICA PARA LAS CIUDADES DE ESPAÑALa producción y distribución de las energías renovables en las ciudades
Francisco Serrano Casares ([email protected])Instituto Andaluz de Energías RenovablesE.T.S. Ingenieros Industriales Universidad de Málaga
OMAU, 24 de abril de 2008
Índice
Panorama energético Las energías renovables El ahorro y la eficiencia energética Conclusiones
Energía total usada por la humanidad (IEA, 2005) = 11.435 Mtep11.435 Mtep (millones de toneladas equivalentes de petróleo)
Valor equivalente = 15.18 15.18 TW TW (1 TW equivale al consumo continuo de 1012 W; durante un año completo = 8760 TWh = 1000 plantas de 1000 MW de potencia nominal)
Consumo anual medio por habitante (6600 millones de personas) = 1,73 tep1,73 tep = 20.160 kWh20.160 kWh
20 veces mayor que el mínimo necesario para la supervivencia
EL FACTOR ENERGÉTICOEL FACTOR ENERGÉTICO
CONSUMO TOTAL DE ENERGÍA CONSUMO TOTAL DE ENERGÍA PRIMARIA EN EL MUNDO PRIMARIA EN EL MUNDO
(2005) = (2005) = 11.435 Mtep = 1.32 x 11.435 Mtep = 1.32 x 10101414 kWh kWh
KEY WORLD ENERGY STATISTICS (IEA, 2007)
Reservas totales mundiales probadas 1.200 x 109 barriles
Producción: 80 x 106 barriles/día
30 x 109 barriles/año
EXTRACCIÓN DE PETRÓLEO Y RESERVASEXTRACCIÓN DE PETRÓLEO Y RESERVAS
Reservas totales mundiales probadas 185 x 1012 m3
Producción: 7.400 x 106 m3/día 2.700 x 109 m3/año
EXTRACCIÓN DE GAS Y RESERVASEXTRACCIÓN DE GAS Y RESERVAS
Reservas combustibles fósiles
Reservas probadas
(Gtep)
Reservas-producción
(años)
Reservas estimadas-producción
(años)
Reservas estimadas-crecimiento producción 2%
(años)
Petróleo 143 41 ~200 125
Gas 138 64 ~400 210
Carbón 566 251 ~700 360
Resources to Reserves - Oil and Gas Technologies for the Energy Markets of the Future (IEA, 2005)
RECURSOS TOTALES DE PETRÓLEORECURSOS TOTALES DE PETRÓLEO
Less than 40 years at current consumption path (20-25 years for practical purposes)
Available Oil Resources as a Function of Economic Price (2004)Available Oil Resources as a Function of Economic Price (2004)
Evolución del precio del crudo
El Sistema Energético
La estructura fundamental de nuestro sistema energético y base de nuestro moderno desarrollo gira todavía en torno a dos tecnologías generadas en los siglos XVIII y XIX:
•La máquina de vapor construida por Thomas Newcomen en Inglaterra en 1707.
•La conexión entre sí de dos dinamos Gramme en 1873 para la generación de electricidad con la primera, y su transmisión para producir trabajo, con la segunda.
El Sistema EnergéticoCaracterística más significativa: la perfecta simbiosis tecnológica entre los motores térmicos y los generadores eléctricos que permite la inducción a gran escala de la propiedad que llamamos
ELECTRICIDAD VECTOR ENERGÉTICO
•alimenta a las máquinas eléctricas motoras
•permite generar calor
•permite producir luz
El Sistema Energético
Se edifica en la práctica sobre un solo pilar, la TERMODINÁMICA, concretada en las tecnologías del calor, que sólo sabemos obtener mediante tres métodos diferentes:
•la combustión química (calor o movimiento)
•la reacción nuclear (calor)
•la irradiación solar (calor o electricidad)
Paradigma tecnológico-científico: binomio máquina térmica-máquina eléctrica
El Sistema Energético
PROBLEMAS
•Bajo rendimiento de las transformaciones energéticas que tienen lugar en los motores térmicos
•Elevadas cantidades de gases perniciosos emitidos por los combustibles fósiles usados mayoritariamente en los motores térmicos
•Posibilidad de agotamiento de los combustibles fósiles
¿FUTURA ENERGÍA PRIMARIA?¿FUTURA ENERGÍA PRIMARIA?
Energía Total consumida por la humanidad en 2004 = 11.059 Mtoe11.059 Mtoe, equivalente a 14,68 TW14,68 TW
Estimación de la IEA llegar a 25-30 TW25-30 TW para el 2050 y a 40-50 TW40-50 TW para el 2100
Alternativas e inconvenientesAlternativas e inconvenientes:: carbóncarbón (emisiones de CO2); energía nuclearenergía nuclear (residuos, seguridad, combustible para sólo alrededor de 100 años); fusión fusión nuclear nuclear (50 años?!)
¿De dónde obtendrá la humanidad la energía primaria en el futuro?, ¿qué papel jugarán las energías renovables?
DATOS GLOBALES
POTENCIA GLOBAL TEÓRICA
TÉCNICAMENTE FACTIBLE
CAPACIDAD INSTALADA (2003)
PORCENTAJE INSTALADO
Hidráulica 4.6 TW 4.6 TW 0.3 TW 6.5 %
Biomasa 7 - 10 TW 5 TW 1.4 TW 28 %
Geotérmica 12 TW 0.6 TW 0.054 TW 9 %
Eólica 50 TW 4 TW 0.0063 TW 0.16 %
Solar 600 TW 60 TW 0.0051 TW 0.0085 %
TOTAL 676 TW (Aprox.) 70 TW (Aprox.) 1.76 TW 2.5 %
POTENCIAL ESTIMADO ANUAL DE LAS DISTINTAS FUENTES DE ENERGÍA RENOVABLESPOTENCIAL ESTIMADO ANUAL DE LAS DISTINTAS FUENTES DE ENERGÍA RENOVABLES
(1 TW equivale a un consumo sostenido de 10(1 TW equivale a un consumo sostenido de 101212 W; este valor durante un año = 8760 TWh = 1,000 W; este valor durante un año = 8760 TWh = 1,000 plantas de potencia de 1,000 MW cada una de ellas)plantas de potencia de 1,000 MW cada una de ellas)
POTENCIAL ENERGÍAS RENOVABLESPOTENCIAL ENERGÍAS RENOVABLES
DATOS GLOBALES
POTENCIA GLOBAL TEÓRICA
TÉCNICAMENTE FACTIBLE
CAPACIDAD INSTALADA (2003)
PORCENTAJE INSTALADO
Hidráulica 4.6 TW 4.6 TW 0.3 TW 6.5 %
Biomasa 7 - 10 TW 5 TW 1.4 TW 28 %
Geotérmica 12 TW 0.6 TW 0.054 TW 9 %
Eólica 50 TW 4 TW 0.0063 TW 0.16 %
Solar 600 TW 60 TW 0.0051 TW 0.0085 %
TOTAL 676 TW (Aprox.) 70 TW (Aprox.) 1.76 TW 2.5 %
Nuclear 17.5 TW 10 TW 0.845 TW 8.45 %
POTENCIAL ENERGÍAS POTENCIAL ENERGÍAS RENOVABLES vs NUCLEARRENOVABLES vs NUCLEAR
Consumo de energía primaria en España en 2005 (IDAE)
Intensidad energética primaria
Consumo de energía final
Por fuentes Por sectores
Dependencia energética
Las importaciones netas de energía en 2005 fueron el 82,4% del consumo total.
En 1990, esta dependencia estaba en el 67%.
Consecuencias: falta de seguridad en el suministro mayor grado de incertidumbre que en los
años anteriores situación económica inestable
Nuevo modelo energético sostenible
Desarrollo de las energías renovables Políticas de ahorro y eficiencia
energética Uso de tecnologías energéticas
avanzadas(ciclos combinados, energía del hidrógeno, fusión nuclear, …)
Las energías renovables
Tienen su origen en la Naturaleza, seproducen de manera continua y soninagotables a escala humana Minihidráulica Geotérmica Del mar Solar (térmica y fotovoltaica) Eólica Biomasa
Mecanismos de ayuda a las energías renovables
Subvenciones a las instalaciones Estatales (ICO-IDAE) Autonómicas (Programa de incentivos-PROSOL en
Andalucía) Primas a la producción eléctrica
Eólica Solar (fotovoltaica y térmica alta-media
temperatura) Biomasa
Desgravaciones en el impuesto de sociedades
Renovables en Málaga
Tecnología Centrales Potencia (MW) Participación (%)Hidráulica 12 486,6 87,70Biogás EDAR 1 0,8 0,1Biogás RSU 1 2 0,3Biomasa 2 16,8 3Eólica 4 47 8,47Solar fotovoltaica 1,18 0,21Total 554,38
Potencia eléctrica instalada con renovables 01/2006
Las energías renovables representan el 91,95% del total de la potencia instalada en la provincia de Málaga
Energía solar térmica y fotovoltaica
Solar Térmica 01/2006
8%15%
4%
3%
6%
1%
15%
48%
Solar Fotovoltaica 01/2006
4% 3%
29%
2%
5%7%8%
42%
Almería
Cádiz
Córdoba
Granada
H u el va
Jaén
Málaga
Sevilla
Distribución de la producción de energía eléctrica en Málaga
El Sol como recurso renovable
En Andalucía:
Irradiación media anual: 2MWh/m2
15 Gtep/año (2 veces el consumo mundial de 1991)
Energía solar térmica
Aprovechamiento directo de la radiación solar para producir un efecto térmico
Sistema integrado
Aplicaciones
Sector hotelero Preparación de agua caliente sanitaria cuarta parte del
consumo de un hotel medio Climatización de piscinas
Sector residencial Vivienda tipo: 2 a 4 m2 y almacenamiento de 150 a 300
litros. El coste de la instalación se sitúa entre los 1.100 € y los 2.400 €
El Código Técnico de la Edificación establece la obligatoriedad de estas instalaciones en todas las nuevas edificaciones desde septiembre de 2006.
Energía solar térmica de media temperatura
Concentradores cilindro-parabólicos
Planta solar de Solucar (Abengoa)
Energía solar fotovoltaica
Conversión directa de la energía de la radiación solar en electricidad mediante las células solares
Cabaña en India
Cabañas en Suecia
Integración en edificios: tejado fotovoltaico
Integración en edificios
Integración en edificios
Central fotovoltaica
The electricity production capacity of photovoltaic power plants and theselection of solar energy sites in Andalusia (Spain)J. Arán Carrioón, A. Espín Estrella, F. Aznar Dolsa, A. Ramos Ridaob. University of Granada, 18071 Granada, SpainRenewable Energy 33 (2008) 545–552
Energía solar fotovoltaica en Andalucía
Capacidad de producción eléctrica con fotovoltaica en Andalucía 38,693 GWh/añoDemanda de energía eléctrica en Andalucía 38,693 GWh/año (año 2003)
Venta de electricidad
b.1.1
P≤100 kWprimeros 25 años 44,0381 c€/kWh
a partir de entonces 35,2305 c€/kWh
100 kW<P≤10 MWprimeros 25 años 41,7500 c€/kWh
a partir de entonces 33,4000 c€/kWh
10<P≤50 MW primeros 25 años 22,9764 c€/kWh
a partir de entonces 18,3811 c€/kWh
REAL DECRETO 661/2007, de 25 de mayo, por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial(BOE nº126 de 26 mayo 2007).
Obligatoriedad de uso
RD 314/2006 Código Técnico de la Edificación establece la instalación mínima de 6,25 kWp, según el uso y la localización
Energía eólica
Conversión de la energía del viento en energía útilmediante un aerogenerador
La biomasa como fuente de energía
Representa el 55% de la energía producida por las renovables
Aprovechamientos de la energía de la biomasa
Doméstico y para fines térmicos Nuevos aprovechamientos
Biomasa como combustible para generación de electricidad
Producción de biogas a partir del tratamiento de residuos
Producción de biocombustibles
Los biocombustibles
Puesta en valor de zonas con excedentes agrícolas o sin cultivar y reciclado de aceites vegetales usadosBioetanolBiodiesel
Industria de producción de promoción pública
Combustible en el transporte público
Ahorro y eficiencia energética
Ahorro
Reducción de la
demandaEficiencia
Reducción del consumo de
recursos
El ahorro en las ciudades
Cada hogar español consume anualmente en concepto de iluminación el equivalente a 352 kilos de CO2 emitidos a la atmósfera
Sustituir en cada hogar una bombilla convencional por otra de bajo consumo evitaría la emisión de 700.000 toneladas de CO2
El ahorro por los ciudadanos
Instalar burletes en puertas y ventanas ahorra entre un 5 y un 10% de energía
Instalar dobles ventanas ahorra un 20% de consumo de energía
Hacer un uso racional de los aparatos de calor y refrigeración: cada grado de temperatura que aumentemos consume entre un 5 y un 7% más de energía
El ahorro por los ciudadanos
Utilizar siempre que se pueda el transporte público
Al comprar un coche nuevo consultar la etiqueta energética
Considerar que el consumo aumenta en función de la velocidad: aumentar la velocidad un 20% significa un aumento de un 44% en consumo
Arquitectura bioclimática
Arquitectura Bioclimática = Reducción Demanda Climatización Edificios
Diseños arquitectónicos y estrategias de operación orientados a reducir las necesidades de acondicionamiento de los edificios:Orientación del edificioDispositivos de captación/bloqueo solarDiseño y disposición adecuados de elementos
constructivos (aislamientos, masas térmicas, etc.)
Operación y control adecuados de elementos móviles adaptados al clima.
Conclusiones: análisis DAFO
Debilidades Necesidad de formación para los instaladores y
fabricantes Falta de entramado industrial Normativa dispersa y no coherente La integración de los equipos de energía solar en
los edificios debe contar con los arquitectos La publicidad es escasa No se conocen por el público los beneficios
medioambientales de las energías renovables y de las medidas de ahorro y eficiencia energética
Conclusiones: análisis DAFO
Amenazas Variabilidad con el tiempo del recurso solar.
Dificultad de predecir, a corto plazo, los vientos Necesidad de infraestructuras Competitividad de otras provincias y países con
mayor desarrollo tecnológico o menor coste de la mano de obra
Mala experiencia con las instalaciones de energía renovable de los primeros años
Necesidad de acoplamiento a condiciones de confort más limitadas en algunos casos
Conclusiones: análisis DAFO
Fortalezas Tecnologías maduras Rentabilidad en tiempo razonable, con la
posibilidad de ayudas Incentivos para la instalación de renovables en las
industrias y para la aplicación de medidas de ahorro energético
Apoyo financiero Base importante de fabricantes e instaladores de
equipos solares, y de ingenierías para los temas de ahorro y eficiencia energética
Conclusiones: análisis DAFO
Oportunidades Elevada disponibilidad de recursos renovables Aceptación de los sistemas no contaminantes Subida continua de los precios de la energía Elevada densidad de población y de viviendas en
la costa Industria turística muy fuerte Instalaciones en núcleos urbanos de sistemas
solares integrados en edificios Zonas con posibilidad de plantaciones de cultivos
energéticos
Muchas gracias por su atención
Francisco Serrano Casares ([email protected])Instituto Andaluz de Energías RenovablesE.T.S. Ingenieros Industriales Universidad de Málaga
Top Related