Energías renovables: una opción inevitable

Manuel Collares-Pereira

ENERGÍAS RENOVABLES:

UNA OPCIÓN INEVITABLE

Primera edición

Enero, 2012

Lima - Perú

PROYECTO LIBRO DIGITAL

PLD 0488

Editor: Víctor López Guzmán

http://www.guzlop-editoras.com/guzlopster@gmail.com guzlopnano@gmail.com facebook.com/guzlopstertwitter.com/guzlopster428 4071 - 999 921 348Lima - Perú

PROYECTO LIBRO DIGITAL (PLD)

El proyecto libro digital propone que los apuntes de clases, las tesis y los avances en investigación (papers) de las profesoras y profesores de las universidades peruanas sean convertidos en libro digital y difundidos por internet en forma gratuita a través de nuestra página web. Los recursos económicos disponibles para este proyecto provienen de las utilidades nuestras por los trabajos de edición y publicación a terceros, por lo tanto, son limitados.

Un libro digital, también conocido como e-book, eBook, ecolibro o libro electrónico, es una versión electrónica de la digitalización y diagramación de un libro que originariamente es editado para ser impreso en papel y que puede encontrarse en internet o en CD-ROM. Por, lo tanto, no reemplaza al libro impreso.

Entre las ventajas del libro digital se tienen:• su accesibilidad (se puede leer en cualquier parte que tenga electricidad),• su difusión globalizada (mediante internet nos da una gran independencia geográfica),• su incorporación a la carrera tecnológica y la posibilidad de disminuir la brecha digital (inseparable de la competición por la influencia cultural),• su aprovechamiento a los cambios de hábitos de los estudiantes asociados al internet y a las redes sociales (siendo la oportunidad de difundir, de una forma diferente, el conocimiento),• su realización permitirá disminuir o anular la percepción de nuestras élites políticas frente a la supuesta incompetencia de nuestras profesoras y profesores de producir libros, ponencias y trabajos de investiga-ción de alta calidad en los contenidos, y, que su existencia no está circunscrita solo a las letras.

Algunos objetivos que esperamos alcanzar:• Que el estudiante, como usuario final, tenga el curso que está llevando desarrollado como un libro (con todas las características de un libro impreso) en formato digital.• Que las profesoras y profesores actualicen la información dada a los estudiantes, mejorando sus contenidos, aplicaciones y ejemplos; pudiendo evaluar sus aportes y coherencia en los cursos que dicta.• Que las profesoras y profesores, y estudiantes logren una familiaridad con el uso de estas nuevas tecnologías.• El libro digital bien elaborado, permitirá dar un buen nivel de conocimientos a las alumnas y alumnos de las universidades nacionales y, especialmente, a los del interior del país donde la calidad de la educación actualmente es muy deficiente tanto por la infraestructura física como por el personal docente.• E l pe r sona l docente jugará un r o l de tu to r, f ac i l i t ador y conductor de p r oyec tos

de investigación de las alumnas y alumnos tomando como base el libro digital y las direcciones electró-nicas recomendadas.• Que este proyecto ayude a las universidades nacionales en las acreditaciones internacionales y mejorar la sustentación de sus presupuestos anuales en el Congreso.

En el aspecto legal:• Las autoras o autores ceden sus derechos para esta edición digital, sin perder su autoría, permitiendo que su obra sea puesta en internet como descarga gratuita.• Las autoras o autores pueden hacer nuevas ediciones basadas o no en esta versión digital.

Lima - Perú, enero del 2011

“El conocimiento es útil solo si se difunde y aplica” Víctor López Guzmán Editor

Energías Renovables : una opción inevitable

Manuel Collares-Pereira(Investigador Coordinador- INETI)

Energia- se habla della y se vende como si fuera un bien de consumo en si mismo

1)1”kWh” es como un yayurt: mientras mas se consuma…2) en sintonía con el “consumismo” sin limites que

caracteriza nuestra sociedad

• Las crisis del petróleo (años 70) se olvidaran rápido , y la vida siguió como antes …?!

• Recién empezó la percepción de que hay efectos ambientales asociados al consumo de los combustibles fósiles

Reacción a las crisis del petróleo

• Eficiencia energética e uso racional de la energía , gestión de la demanda

• En Europa, años 80 e 90, la intensidad energética paro de crecer como antes e empezó, incluso, a disminuir

• En Portugal: aumenta aún hoy!• Y en los países de Latino –America?!

Evolución de la Intensidad Energética- EU15 y Portugal

Intensidade Energética Final

1988 1990 1992 1994

PortugalUnião Europeia

Caracterización de la demanda (intensidad energética)

Intensidad energética del PIB – En Portugal, entre 1990 e 1998, crecio mas que en qualquier otro pais de UE (1,4% ao ano), mientras la media de la UE reducuio su intensidad a 0,7% al año.

Intensidade energética do PIB

Los impactes ambientales asociados a la energia...

mientras tanto han aumentado!!!• Efecto invernadero a la escala planetaria• CO ,partículas polución del aire à la escala local

(ciudades) • Lluvias ácidas , la escala regional• Se necesita de hacer mucho mas!!! • Las Energías Renovables:-acción del lado de la

oferta• Eficiencia Energética, Uso Racional:- acción del

lado de la demanda

Aumento de la temperatura média global(diferencia para el valor médio en los años 1950-1980)

TEMPERATURA MÉDIA GLOBAL

CO2-380ppm (max. natural, últimos 150 000anos: 280ppm) así que +100 ppm en los últimos 100 año, son de origen humana, combustibles fósiles +desflorestacion!

Energias Renovables

Ventajas:• son limpias en comparación con las

energías de origen fósil • já están distribuidas, dispensando la

(altísima) inversión en infraestructuras de transporte y distribución

Consumo de Energía en el Mundo: caracterización breve

• 1/5 del Mundo - países industrializados-consomen 2/3 da energía ; en potencia percapita hay una diferencia de un factor 7

• para los países en vías de desarrollo: desarrollo quiere decir mas energía percapita

• La populación continua aumentando en aquellos países y en los primeros no!...

Energía en el Mundo: el presente y el “business as usual”

1990 Poblcion x Potencia per Capita = Potencia Total

(10^9) (kW/persona) (TW)Países Ind. 1.2 7.5 9.0Países via Desa. 4.1 1.1 4.5total 5.3 13.5

Países Ind. 1.4 7.5 10.5Países via Desa. 8.8 1.1 9.7total 10.2 20.2

Consumo de energía per capita y por país (1990)

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

Índia

Nigéria

Filipinas

Brasil

México

Portugal

Espanha

Itália

Japão

R.Unido

Suécia

Arábia S.

E.U.A.

Canadá

(kgep per capita)

Combustíveis ComerciaisCombustíveis tradicionais

y se actuamos de forma decisiva ?Ano país População x Potência per Capita = Potência Total

10^9 ( kW/pessoa) (TW)

Situação Presente

Desenv. 1.2 7.5 9.0ViaDesenv.

4.1 1.1 4.11990

Total 5.3 13.5Com intervenção forte na Energia e na Demografia

Desenv. 1.4 3.8 5.3

ViaDesenv.

6.8 2.2 15.0

Total 8.2 20.32060 Total 9.3 3 27.9

2100 Total 10.0 3 30.0

•Si solo con combustibles fosiles, implica 2-3 veces el impacte actual!

•Conservar el impacte de hoy: solo con las Renovables! 50% del total en 2060??!

Renovábles son já la (única!?) solución para las naciones en vías de desarrollo

• En general : ellas non tienen combustibles fósiles, ni el dinero para comprar-los, ni lasinfraestructuras para su distribución

• en contraste: Las Renovables están disponibles à la escala local (y son gratuitas!)

• Las Renovables no necesitan de infraestructuras, já están distribuidas

• Las renovables son como los teléfonos móviles!!!

“Fin del petróleo convencional barato”

“Una (nueva) realidad, que llega, en breve alpais donde usted vive !”

• un paréntesis importante...C. J. Campbell /Jean Laherrère(Scientific American, 1998)www.asponews.org

Petróleo convencional condiciona el Pico

• 95% de la producción, hoy, es “Convencional”• Convencional: no hay definición “standard”

• La que se adopta aquí, excluí :– Oil from coal and “shale”– Bitumen & Extra-Heavy oil (<10o API)– Heavy Oil (10-17.5o API)– Deepwater Oil (>500 m )– Polar Oil

• NGLiquids se contabilizan en el GasN

U.S.A. - Lower 48Mid-point year: 1970

Ultimate : 190 GbTo-date 2000: 167 Gb

1930 1950 1970 1990 2010 2030 2050

Peak Discovery 1930Peak Production 1971Time-lag: 41 years

North SeaMid-point year: 2000Ultimate : 61 GbTo-date 2000: 33 Gb

1950 1970 1990 2010 2030 2050

World - conventional oilMid-point year: 2003

Ultimate : 1850 GbTo-date 2000: 850 Gb

1930 1950 1970 1990 2010 2030 2050

PeakDiscovery

TheoreticalUnconstrained

High PricesCurb Demand

Los valores a recordarPetróleo Convencional –hasta al final de 2000

• Produced 850 Gb ~46% Ultimate

• Reserves 850• Discovered 1700 ~91% Ultimate• Yet-to-Find 150• Yet-to-Produce 1000• Ultimate 1850

– Production Rate 23 Gb / year (rising)– Depletion Rate 2.3 % / year– Discovery Rate 6 Gb / year (falling)

La diferencia creciente entre descubierta y producción

-30-20-10

010203040506070

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995

Drilling moredoes not help

Geografia del PetróleoConvencional

-300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600

ME Gulf

Eurasia

N. America

L. America

Africa

W. Europe

ME.OtherProducedReservesYet-to-Find

“Swing Share” vs. Precio del Petróleo M.E. Gulf Producers

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Todos los hidrocarburos

��

1930 1950 1970 1990 2010 2030 2050

�� Conventional Heavy Polar Deep Water

�� NGLs

�� Gas Non-con Gas

Discurso político• Estados Unidos exageran el recurso mundial para reducir

poder/confianza de la OPEC...– Informes de la USGS & DOE , llenos de errores pero eso parece

ser ignorado por el Gobierno americano (Oil and Gas Journal: 2002- hay 1213Gb de convencional; 2003- hay 1266 Gb, despuesde una producion de 23 Gb y de una descubierta de solo 7 Gb!!?)

• OPEC exagera su potencial para impedir– Inversion fuera de la OPEC y cambio para el gás?– Eficiencia Energética, Gestion de la Demanda , Energías

Renovables?!• Empresas Petroleras ocultan la verdad

– talvez por no querer admitir que la materia prima de su negocio se va extinguiendo

– a SHELL y su informe de 2003 dan un exemplio de cambio…!?

Actualizacion: ASPO Enero 2003PRODUCTION RATE FORECAST Mb/d Status: end 2001

2005 2010 2020 2050 Total to 2075Conventional Oil 60 60 46 21 1900

US-48 3.5 2.6 1.4 0.2 195Europe 4.9 3.6 1.9 0.3 75Russia 8.4 9.2 4.8 0.7 200

M.East Gulf 17 22 21 12 750Other 26 23 17 8 680

Heavy, bitumen etc 2.8 4 5 6 300Deepwater (>500m) 5.6 8 4 0 65Polar 1.2 2 6 0 30Natural Gas Liquids 8.2 9 11 6 400

Total 78 83 72 33 2700Base Case Scenario: flat demand for conventional oil due to recession; M.East swing role ending in 2010Conventional Oil includes Condensate but not liquids produced from gasfields by processing – NGL(P)

Principales aspectos a recordar

• El Pico de Extracción llega entre 2005-2010– Ja llego en 2000 si la recesión económica continuar– El petróleo convencional domina la cuestión del Pico de

Extracción.• El Pico de la Descubierta fue en los años 60. • En %, el dominio del Medio Oriente va aumentando• El Petróleo no convencional suaviza la “bajada” • GasN, mas abundante, tiene un pico mas cerca del 2020

Alternativas? que hacer? • Mas allá del petróleo mas caro tendremos nuevas formas

de energía : combustibles sintéticos, nuevos vectores como el hidrogeno, etc.

• Una actitud nueva de gestión de la demanda, con un mundo de oportunidades todavía disponibles: en la industria y los demás sectores: residencial, servicios, transportes, etc.

• Energías Renovables, todas las formas, dependiendo de las circunstancias locales

• y mas...

Un nuevo paradigma...

• Que es la calidad de vida?• tiempo (!) : ocio, cultura, familia e amigos... • aire limpio para respirar...• (...)

• nuevos valores deberán tener una traducción en menos e no en mas uso de

energia

Recursos Renovables en Portugal

Portugal tiene un clima suave ...

Hidrica, Eólica, Solar, Biomassa, Geotermia, Ollas Maritimas

Potencial para el Solar Térmico en Portugal-Água Caliente (hasta 2010)

2.8 * 10^6 m2 ! 1.132Mtep por ano (Energia Final)

25 % of Domestico

10% of Industria

50% of Hoteis

80 % Piscinas

70% Hospitales

80% Poli-Deportivos

Hoy: >200 000 m2

Benefício Ambiental

“kit” 2m2 - 1/2 carro4m2 - 1 carro

10 000 Km/año(7l/100km)emissiones:

1.7 ton CO2/año

Energia Solar y la Térmica de los Edifícios

• Consumos evitados (un edifício es un colector solar): • Adecuar el edificio a sus funciones• Organizar bien el espacio interior• Orientar• Aislar• Controlar infiltraciones• Controlar localización y e extensión/protección de las

aberturas • (...)• O solar passivo• Gaño directo/paredes de Trombe/mixtos...

Solar FotovoltaicoPotência PV instalada em Portugal(Até 2000, incompleto:~ 1020 kWp)

Serviços20%

Electr. Priv.43%

Lig. Rede26%

Electr.Rural9%

Instalação EDP, Faro

Hoy: 4 MWp instalado

1.35 a 1.6 GWh por ano por MWp

En 2010: >100MWp (sistemas conectados a red y aislados)

Eólica –evolucion recente

1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

E m c ons t r uç ã o

Ac umula da

Fonte; Forum Energias Renováveis em Portugal Junio 2003: 254MWDiciembre 2003: 525MW

Mini-Micro Hídrica

•Potencia total instalada hasta 2001 : 215 MW

• 2010: es possíble + 500 / 600 MW com unaproduction media de 3GWh/MWp

Geotermia

20012001

Producion de electricidadeProducion de electricidade

C.G.Ribeira Grande e Pico Vermelho (Açores ):

14 MWe

hasta 2010:

Potência instalada: Potência instalada: 30 MWe

Energia das Ondas do MarAté 2010: 10 MW instalados...?!

Central – Ilha do Pico (Açores islands) Protótipo- Viana do Castelo

Offshore: , Póvoa do Varzim

“AWS”, motor linear electrico, submerso

Tecnologia Holandesa (2MW)

On Shore: Coluna de ar oscilantecom turbina a ar

Tecnologia nacional

Helder Gonçalves Workshop sobre Planos Regionais de Energias Renováveis 7 de Junho 2002

Biomassa: Lenha e BiogásPotencial

Uso directo: energia sob forma térmica

ResíduosResíduos sólidossólidos florestafloresta 110 110 MWeMWe

BiogásBiogás -- pecuáriapecuária 70 70 MWeMWe

ResíduosResíduos sólidossólidos urbanosurbanos 50 50 MWeMWe

Em 2010 : 230 Em 2010 : 230 MWeMWe(6GWh/MWinstalado e (6GWh/MWinstalado e porpor anoano))

+ a contribuição termica!!!

Biomassa: Combustíbles líquidos

• bio diesel (até 5% do diesel consumido)

• bio etanol (aditivos en la gasolina (ETBE), em mescla, puro…?)

• potencial hasta 2010 é > 3TWh /ano (3 to 4% dos valores de 1996)

La oferta descentralizada – producion de elecricidad y agua caliente con Renovables

Fontes de Energia Renováveis

Utilização actual(MW)

Meta E4 - 2010(MW)

Hídrica 4210 5000Mini-hídrica 215 500Eólica 115 3000Biomassa 10 100Biogás 1 50Resíduos (RSU) 70 130Solar Fotovoltaico 1 50Ollas - 50Geotérmica (Açores) 15 -

Solar térmico 0,2x106 m2 1x106 m2

Mais de 4000 MWde potência

adicional

Contribuicion de las Renovables en % de la Energia Final

• presente: 11% -(base 1998)- (en média : años secos ouhúmidos)

• em 2010:estima MCP 24 to 26%MCP+E4 29 to 31%

Es possible pero hay que querer! Quiere decir que hay queinvertir…

CONCLUSION: que beneficios? ...

• Reducción de la dependencia del exterior, utilización de recursos propios

• cumplir los compromisos de Kyoto• Pero sobretodo:(1)Una nueva actividad económica ( un proyecto

movilizador/inspirador, difusor de optimismo?)En Portugal: (i) solo el solar térmico ( 10^6 m2 de colectores solares en 2010)

criará > 1200 nuevos empleos

(ii) criará capacidad de exportación

(2) para cada uno de nosotros : mas confort , mas calidad de vida ,mas ahorro

(3) un primero [ y correcto] paso hacia al futuro...del DESARROLLO SOSTENIBLE!!!

Update: continuacion l

��

Oil & Natural Gas Liquids2002 Base Case Scenario

Russia

EuropeUS48

1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050

��

Russia

��

Europe

��

US48 Heavy

��

Deepwater Polar

��

NGL(P)

Comportamiento de las petroleras no está de acuerdo con sus afirmaciones

• Fusiones : solo quedan 4 de las “Seven Sisters”• Reducción de personal• Compran sus propias acciones • No logran gastar sus provechos record, con las

oportunidades en declino• no invierten en nuevas refinerías • Esto no cuadra con la idea de crecimiento de

oferta (y procura) en los próximos 20 anos

A Producão segue a evolução da Descoberta com um desfazamento no tempo

Modelo téorico- curva hiperbólicaquanto ainda no Mar do Norte?

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Cumulative Wildcats

lative

Hyperbolic Model Actual

A Experiência da Shelldesde 1885 (excluindo USA)

01020304050607080

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Cumulative Wildcats (Shell operated)

Hyperbolic Model Actual

U.S.A. - “Lower 48” Um caso maduro com mensagem!

• A tecnica mais apurada e aplicação da mesma• Forte capacidade financeira• Todas as razões e mais algumas

– direitos privados sobre o minério– aumento brutal das importações de petróleo

• Território grande para prospecção• Se mais se pudesse ter descoberto ter-se-ia

descoberto

Quando ocorre o Pico de Extracção?

• Depende dos ritmos de :– Descoberta

• 1 barril descoberto por cada 4 consumido– Extracção

• controlada pela física do poço– Procuradependente do crescimento ou declínio da economia

• preço = custo + imposto + “escassez”

Solar Térmico

colectores planos, com ou sem vácuo

www.aosol.pt

Colectore do tipo CPC, estacionários

Concentrador parabólico

Lider Mundial

C o le c t o r s o la r p la n o

A a b s = A v id r o C = 1

C o le c t o r T ip o C P C – C o n c e n t r a d o r

A a b s < A v id r o C =Aabs

Avidro

v id r oa b s o r v e d o r

is o la m e n to

c a ix a

v id r oa b s o r v e d o r

is o la m e n t o

➫ A absorção < A vidro ⇒ Concentrador: temp. elevadas!

A Tecnologia CPC

➫ Ang. De aceitação amplo: este colector “segue” o Sol, estando fixo...radiação directae difusa

6kWp- Força Aérea- Campo de Tiro - Alcochete

• O colector CPC : os grandes sistemas -piscina de Alcácer do Sal

Solar Térmico em Portugal e UEAccumulated Market Development

Country installed m2 % of EU Installed Forecast Market- Estim. 20021975-2001 Market 2000 2001 growth

Austria 1,791,000 16% 150,000 165,000 10% 181,000Belgium 26,900 0% 3,400 4,000 18% 5,500Denmark 332,000 3% 25,000 25,000 0% 13,000Finland 26,000 0% 7,000 7,000 0% 9,000France (EU) 329,700 3% 15,000 18,700 25% 36,000Germany 3,805,000 34% 615,000 900,000 46% 1,000,000Greece 2,995,000 27% 170,000 180,000 6% 200,000Ireland 2,100 0% 400 500 25% 1000Italy 307,000 3% 28,000 35,000 25% 42,000Netherlands 204,000 2% 27,500 30,500 11% 37,000Norw ay 9,500 0% 2,000 2,500 25% 2,500Portugal 231,000 2% 5,500 6,000 9% 8,000Spain 409,000 4% 41,000 55,000 34% 80,000Sw eden 195,200 2% 18,200 20,000 10% 20,000Sw itzerland 295,000 3% 27,000 27,000 0% 30,000UK 168,500 2% 10,000 17,500 75% 20,000Total 11,126,900 100% 1,145,000 1,493,700 30% 1,685,000

Em 2000 (m2/hab): Alemanha- 0.047; Austria- 0.223; Grécia- 0.285; Portugal - 0.022

Eólica- potencial em Portugal

1. Com restrições moderadas impostas pelo ladpo do

Ambiente; 2000 MW ( 2500 horas/ano equivalentes, àpotencia nominal ) (i.e 2.5 GWh/MW instalado e por ano)

2. Baixando o limiar para 2000horas/ano, o potencial nacional

é da ordem de 3500 MW (~2GWh/MW instalado e por ano)

A energia e o ambiente

• Ao abrigo do Protocolo de Quioto, Portugal pode aumentar o nível de emissões de GEE em 27%, em 2008-2012, face aos valores de 1990.

• No período 1990-1999, as emissões de GEE já aumentaram 23%.

• A transformação e utilização de energia, incluindo os transportes,contribuem com ~2/3 das emissões totais de GEE, tendo sido os principais responsáveis pelo forte crescimento verificado na década de 90.

0102030405060708090

1990 1999 2010

Mt CO2 Eq.

Energia

Resíduos

Agricultura

Solventes e outros

Proc. Industriais

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Energías Renovables

Energías renovables

Energías Renovables. ¿Qué son las energías renovables? ¿Qué son las energías renovables? ¿Qué son las energías renovables?

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