Una visión sobre las tecnologías energéticas, su análisis y sus retos de cara al futuro
Ramón Gavela González
• Escenarios de emisión tras la COP 21 de París:
• Herramientas principales para el sistema energético sostenible: − Eficiencia y ahorro de energía (edificación, industria, ciudades inteligentes)
− Energías renovables
− Respaldo para penetración de renovables (bombeo, interconexiones, gestión demanda, redes inteligentes, almacenamiento)
− Cambio de vectores energéticos (VE, cambio modal del transporte, electrificación y gasificación)
− Captura y almacenamiento de CO2 (facilitar la transición)
− Fisión nuclear (extensión vida, nuevas tecnologías)
− Fusión nuclear (muy largo plazo. No disponible para afrontar el urgente problema)
Escenarios de emisión y herramientas para el sistema energético sostenible
Jornada ALINNE, 20 febrero 2017 2
1.08
0
830
400
WEO 2016
400
Gt
830
Gt
1.080
Gt
206,10007353,0%50º 2 GtCOCt32 Gt/a
Iniciativas singulares Mission Innovation Technological Breackthrough Coalition
2100
Emisiones negativas (BECCS)
500 GtCO2
1.230 GtCO2
Escenario Well below 2 ºC
Tendencias de la evolución energética…
− Crecimiento acelerado de las energías renovables, fuerte en la fotovoltaica, incentivando la competencia intra-tecnológica en el sector y el desarrollo de todas las tecnologías
− Impulso creciente del ahorro y eficiencia energética
− Amplia disponibilidad de shale gas, asegurando precios bajos de la energía
− Almacenamiento de energía, aún incipiente, pero con amplias expectativas de aplicación
− Energía distribuida y autoconsumo
− Presencia estable y creciente del vehículo eléctrico
− Intensificación en robótica e inteligencia artificial. TICs
… lo que permite el planteamiento de distintos escenarios
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− Todos los tipos de combustible y tecnologías de generación seguirán en uso, con una migración hacia las renovables
− La energía nuclear incrementará su aportación, extendiendo la vida de las CC.NN. actuales y el desarrollo y despliegue de una nueva generación de reactores, particularmente en países no OCDE.
− La demanda energética crece en su conjunto
− Los subsidios a las EERR declinarán a partir de 2030
El escenario de la Agencia Internacional de la
Energía (realista-conservador)
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17.866
4.140 Carbón
Petróleo
Nuclear 1.181
4.775
Renovables
Gas
3.455
4.313 14.878
3.926 Carbón
Petróleo
Nuclear 662
4.266
Renovables
Gas
1.937
2.893
14.878
2.000 Carbón
Petróleo
Nuclear 1.590
3.326
Renovables
Gas
4.661
3.301
2040 450 ppm 2014 2040
• Energía primaria. New Policies Scenario (Mtep):
Global GDP, energy demand and energy-related CO2 emissions trajectories by scenario
Evolución de la generación eléctrica
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El sub-escenario de integración
energética
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CO2
… combina, mejora y hace más
renovables tanto las redes de electricidad
como las de gas
Parte de los excedentes de electricidad se transforman en H2 y en CH4 y se derivan a la red de gas
Ciertos residuos orgánicos, algunos tipos de biomasa y CO2 sirven de materia prima para la obtención de metano que se inyecta en la red de gas
Emisiones de CO2 más reducidas por una mayor penetración de renovables y un mejor uso de recursos
Power to Gas
Fuente: Fraunhofer IWES, ZSW, Solarfuel – Sterner, 2009
Integración de redes
7
… puede traer profundos cambios de paradigmas
Fotovoltaica
Recent cost trends for selected technologies
Fuente: IEA World Energy Investment 2016
• El coste de la fotovoltaica sigue cayendo.
• El coste de las baterías eléctricas sigue cayendo.
• La generación y almacenamiento de energía distribuidos reemplazan paulatinamente a la generación tradicional
• El vehículo eléctrico autónomo reemplaza al vehículo de explosión y el vehículo privado deja de tener sentido
Emisiones de CO2 aún más reducidas
Vehículo eléctrico y autónomo
Almacenamiento de energía
Energy storage in operation by application (2012-2020)
Fuente: GTM Research 2015
710 MVE en 2040 en escenario 450 ppm 1.500 MVE en 2040 en escenario well below 2 ºC
Jornada ALINNE, 20 febrero 2017
Sub-escenario “tridente disruptivo” (fotovoltaica, vehículo eléctrico y autónomo y almacenamiento)…
Objetivos de mitigación del cambio climático en UE y España
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Enorme esfuerzo de España para reducir emisiones de GEI, de 322 MtCO2 en 2013 a 14-57 MtCO2 en 2050
10 % interconexión eléctrica 15 % interconexión eléctrica
(1) No incluye transportes internacionales marítimos y aéreos, (2) y (3) ETS=Emissions Trading System (4) Suponiendo para España mismo % que media UE (5) % sobre consumo total final
Un camino energético para reducir en España las emisiones de GEI en un 90% en 2050
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• Cambio de vectores energéticos − VE próximo al 100% en 2050 − Cambio del transporte pesado a ferrocarril de 5% actual a 50% en 2050 − Electrificación y gasificación en sectores residencial, industrial y servicios
• Parque de generación eléctrica 90% renovable en 2050 − 170 GW de eólica, fotovoltaica, solar de concentración, biomasa y otras renovables
• Acciones para penetración de renovables − Mantener parque fósil de respaldo − Bombeo − Conexiones internacionales − Almacenamiento eléctrico
• Medidas de eficiencia energética (reducción anual de intensidad energética en 1,5 a 2%) − Nueva edificación y rehabilitación de edificios − Nuevos procesos industriales
• Contar con todas las tecnologías en el periodo de transición − Alargamiento de vida de las centrales nucleares a 60 años − Mantener el parque fósil necesario
(Ref. Monitor Deloitte 2016 y modificación propia)
Las inversiones necesarias serían de unos 360.000 M€ en 2016-2050
El futuro de las tecnologías fósiles dependerá del desarrollo de la captura y almacenamiento de CO2. El de la energía nuclear del desarrollo de nuevas tecnologías que den una mayor garantía en la seguridad y gestión de residuos.
Transición flexible e inteligente que cumpla objetivos de GEI a largo plazo y adaptada a la evolución tecnológica y costes. En dos fases: una hasta 2030 de transición y otra más intensiva hasta 2050.
Posición de las tecnologías energéticas en el ciclo de vida
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Vo
lum
en
de
ne
goci
o
Time
Precio €/MWh de la energía convencional
Precio €/MWh de la nueva tecnología
I+D Plantas piloto
INICIACIÓN I+D CRECIMIENTO Despliegue comercial
MADUREZ CAÍDA
Geotérmica
Biomasa
Oceánica
Geotérmica prof.
Biocarb. 2ª G
Eólica marina Eólica terrestre
Eólica de baja potencia
Fotovolt. concentrac.
Almac. Electr Solar conc.
Nuclear GIV
Vehículo electr
CACO2
Fotovoltaica
Redes inteligentes
ICGCC
H2/Pilas Comb.
TRL
1 Principios
básicos observados
Investigación fundamental
2 Concepto
tecnológico formulado
Pilar 1: investigación tecnológica
3 Prueba
experimental de concepto
4 Validación
tecnológica en laboratorio
5 Validación en
ambiente relevante
Pilar 2: Demostración del producto
6 Demostración en ambiente
relevante
7 Demostración
operacional
8 Sistema
completo y cualificado
9 Éxito en
operación comercial
Fabricación competitiva
Progreso de las tecnologías energéticas para el objetivo de 2ºC
Jornada ALINNE, 20 febrero 2017
INSUFICIENTE NECESITA MEJORAR BUEN PROGRESO
EÓLICA EN TIERRA
EÓLICA EN MAR
BIOMASA ELÉCTRICA y TÉRMICA
BIOCOMBUSTIBLES
NUCLEAR
OCEÁNICA
GEOTÉRMICA CONVENCIONAL
ENERGÍA SOLAR TERMOELÉCTRICA
CAPTURA Y ALMAC. CO2
COMBUSTIÓN LIMPIA DE CARBÓN
REDES INTELIGENTES
ALMACENAMIENTO
HIDRÓGENO Y PILAS DE COMBUSTIBLE
VEHÍCULO ELÉCTRICO
GEOTÉRMICA MEJORADA
EFICIENCIA ENERGÉTICA
IMP
OR
TAN
CIA
FOTOVOLTAICA
11
Desarrollo de la estrategia tecnológica de la UE en el campo de la energía
12 Jornada ALINNE, 20 febrero 2017
Hoja de ruta integrada 13 temas
Prioridades tecnológicas de la Unión de la Energía 4 principales y 2 adicionales
Acciones clave del SET-Plan 10 acciones
Documentos temáticos/ declaraciones de intención 15 temas
Planes de implementación
10 Acciones SET-Plan 15 temas (Planes Implementación) 1.-Energías renovables integradas Solar térmica concentración 2.- Reducción de costes Eólica Off-shore Fotovoltaica Oceánica 3.- Nuevas tecnol.y servicios consumidores Soluc. Inteligentes consumidores Ciudades y comunid. Inteligentes 4.- Resiliencia y seg. Sistema energético Red eléctrica europea optimizada Integración sist.locales y regionales 5.- Nuevos mat. Y tecnologías edificación Eficiencia energética en edificación Calef.y frío renovables 6.- Eficiencia energética industria Industria eficiente y competitiva 7.- Almacen.en baterías competitivo Baterías 8.- Biocombustibles Biocarburantes y bioenergía 9.- Captura y almacenamiento de CO2 Impulsar la ambición en CACO2 10.- Seguridad nuclear Nuclear
Conclusiones
13 Jornada ALINNE, 20 febrero 2017
• El panorama de la energía augura escenarios muy intensos:
− Desarrollo e implantación espectacular de las energías limpias, con etapas en 2020 y 2030
− Incremento de los fondos para I+D+i, a través de las iniciativas como “Mision Innovation” y “Tech. Breakthrough Coalition”
− Oportunidades para desarrollo de nuevas tecnologías con distintos TRL
− Gran mercado energético
− Buenas capacidades de I+D y empresariales en nuestro país
PLAN ENERGÉTICO NACIONAL
• Alinne puede aportar valor al país en el marco anterior
− Coordinación de políticas tecnológicas, industriales y comerciales
− Optimización y coordinación de participación española en los nuevos IPs del SET-Plan
− Defensa de los proyectos de demostración, proponiendo acciones en distintos ámbitos
− Desarrollo de las ITPs y valoración frente a la Administración y empresa privada, como elementos similares a las IPs aunque a nivel local
− Nuevo APTE 2017, con mejoras respecto al APTE 2015
− Coordinación de planes regionales RIS3
− Refuerzo de las relaciones e intercambio de información con las Alianzas de I+D+i energético de otros países, como ANCRE…
HAY MUCHO TRABAJO POR HACER Y NECESITA EL ESFUERZO DE TODOS
Gracias por su atención
2014. Hoja de ruta integrada
15 Jornada ALINNE, 20 febrero 2017
• Consumidor activo
• Focalización en la demanda (eficiencia energética)
• Optimización de sistemas
• Suministro
− Nueva aproximación integrada, más allá de compartimientos tecnológicos.
− Por primera vez agenda europea de I+D en energía para acelerar de manera rentable la transición energética
13 temas bajo la estructura anterior
T1.- Atracción de consumidores T2.- Tecnologías inteligentes para consumidores T3.- Eficiencia energética en edificios T4.- Eficiencia energética en calefacción y refrigeración T5.- Eficiencia energética en industria y servucios T6.- Modernización de la red eléctrica T7.- Almacenamiento energético T8.- Flexibilización de sistemas T9.- Ciudades y comunidades inteligentes T10.- Desarrollo de energías renovables T11.- Captura y almacenamiento de CO2 T12.- Energía nuclear T13.- Biocarburantes, H2 y pilas de combustible, combustibles alternativos
16 Jornada ALINNE, 20 febrero 2017
Grupos temporales de trabajo de los Planes de Implementación
Key Action Declaration of Intent/TWG Coordinador EC Head of Unit Adoption SG Lider Country
Solar Thermal Energy (CSP) Piero de Bonis Tulej Piotr 20-ene-16 España
Offshore-Wind Matthijs SOEDE Tulej Piotr 20-ene-16 Holana
PV Fabio Belloni Tulej Piotr 20-ene-16 Alemania
Ocean Energy Matthijs SOEDE Tulej Piotr 14-sep-16 Irlanda
Deep geothermal energy Susanna Galloni Tulej Piotr 14-sep-16 Islandia, Italia
3.1Smart Solutions for energy consumers Mark VAN STIPHOUT STRACHINESCU Andrea 19-oct-16
Austria
3.2 Smart Cities and Communities Jens Bartholmes STRACHINESCU Andrea 19-oct-16 Austria
Energy System1. An optimised
European power grid Remy DENOS STRACHINESCU Andrea 01-nov-16
Energy System2. Integrated local and
regional energy system Remy DENOS STRACHINESCU Andrea tbd
5.1
Energy Efficient solutions for
buildings Alexandros KOTRONAROS STRACHINESCU Andrea 20-abr-16Alemania
5.2
Renewable heating and cooling for
building tbd STRACHINESCU Andrea 16-nov-16
6
Industry less energy intensive and
more competitive Eric Lecomte STRACHINESCU Andrea 20-abr-16Finlandia
7 Batteries Lois Brett Marc STEEN 12-jul-16 Francia
8 Renewable fuels and bioenergy Luisa MARELLI Alois LRASENBRINK 16-nov-16
Finlandia, Italia y
Francia
9
Driving ambition in carbon capture
and storage deployment Vassilios KOUGIONAS VANNSON philippe 14-sep-16
Noruega y
Holanda
10 Nuclear Roger GARBIL WEBSTER Simon 14-sep-16
Francia, UK,
Belgica,
Eslovaquia
1-2
4 Austria e Italia
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