Upload
thera-navarra
View
15
Download
5
Embed Size (px)
Citation preview
Curso de Análisis de Proyectos de Energía LimpiaCurso de Análisis de Proyectos de Energía Limpia
Situación de las Tecnologías Situación de las Tecnologías de Energía Limpiade Energía Limpia
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Casa Solar Pasiva
Crédito Fotográfico: McFadden, Pam DOE/NREL
Crédito Fotográfico: Nordex Gmbh
Granja de Viento
Generación de Electricidad con Residuos de Madera
ObjetivoObjetivo
• Incrementar la conciencia en las tecnologías de Incrementar la conciencia en las tecnologías de energía renovable y medidas de eficiencia energía renovable y medidas de eficiencia energéticaenergética Mercados
Aplicaciones Típicas
Celdas Fotovoltaicas y Calentamiento Solar de Agua
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Crédito Fotográfico: Warren Gretz, NREL PIX Crédito Fotográfico: Vadim Belotserkovsky
DefinicionesDefiniciones
Eficiencia EnergéticaEficiencia Energética Usando menos recursos energéticos para
satisfacer las mismas necesidades de energía
Energía RenovableEnergía Renovable Usando recursos naturales no agotables
para satisfacer las necesidades de energía
Vivienda Solar Pasiva Super AisladaCrédito Fotográfico: Jerry Shaw
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Tecnologías deTecnologías deEnergía LimpiaEnergía Limpia
Convencional Eficiente Eficiente yRenovable
Dem
an
da d
e E
nerg
ía
Razones para Tecnologías de Razones para Tecnologías de Energía LimpiaEnergía Limpia
• AmbientalAmbiental Cambio climático
Contaminación local
• EconómicaEconómica Costos de ciclo de vida
Agotamiento de
combustibles fósiles
• SocialSocial Generación de empleo
Reducción de drenaje local de $$$
Crecimiento de la demanda de energía (x3 para el 2050)
Energía Eólica: Costos de Generación Eléctrica
0
10
20
30
40
1980 1990 2000
Años
Fuente: National Laboratory Directors
for the U.S. Department of Energy (1997)
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Costo
de la e
lectr
icid
ad
(ctv
s.
US
$/k
Wh
)
Características Comunes de Características Comunes de Tecnologías de Energía LimpiaTecnologías de Energía Limpia
• Relacionadas a las tecnologías Relacionadas a las tecnologías convencionales:convencionales:
Típicamente costos iniciales mayores
Generalmente menores costos operativos
Más limpios ambientalmente
Con frecuencia rentable sobre la base de costos de ciclo de vida
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Costo Total de un Sistema de Costo Total de un Sistema de Generación o Consumo de Generación o Consumo de EnergíaEnergía
• Costo TotalCosto Total
• Costo totalCosto total
+ costos de combustible y OyM+ costos de combustible y OyM
+ costos de reparaciones grales. + costos de reparaciones grales.
mayores mayores
+ costos de retiro de servicio+ costos de retiro de servicio
++ costos de financiamiento costos de financiamiento
++ etc. etc.
costo de adquisicióncosto de adquisición
== costo de adquisicióncosto de adquisición
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Tecnologías de Generación de Tecnologías de Generación de Energía Eléctrica RenovableEnergía Eléctrica Renovable
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Energía EólicaEnergía EólicaTecnología y AplicacionesTecnología y Aplicaciones
• Requiere buenos vientosRequiere buenos vientos (>4 m/s @ 10 m) Áreas costeras, cumbres redondeadas,
planicies abiertas
• Aplicaciones:Aplicaciones:
Red AisladaRed InterconectadaSouthwest Windpower, NREL PIXPhil Owens, Nunavut PowerWarren Gretz, NREL PIX
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Sin Red
Viento
Aleta del Rotor
Viento Torre
Alturadel eje
Caja con Engranajes Y Generador
Mercado de Energía EólicaMercado de Energía Eólica
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Instalaciones Anuales de Turbinas Eólicas en el Mundo
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
8.000
19
83
19
84
19
85
19
86
19
87
19
88
19
89
19
90
19
91
19
92
19
93
19
94
19
95
19
96
19
97
19
98
19
99
20
00
20
01
20
02
20
03
MW
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
8.000Capacidad instalada en el mundo (2003): 39.000 MW(~20,6 millones de casas @ 5.000 kWh/casa/año y 30% factor de capacidad)
Alemania: 14.600 MWEspaña: 6.400 MWEstados Unidos: 6.400 MWDinamarca: 3.100 MW
83.000 MW para 2007 (proyectado)
Fuente: Asociación Danesa de Fabricantes de Turbinas Eólicas, BTM Consult, Asociación Mundial de Energía Eólica, Renewable Energy World
Pequeña HidroPequeña HidroTecnología y AplicacionesTecnología y Aplicaciones
• Tipos de Tipos de proyectos:proyectos:
Reservorio De “pasada”
• Aplicaciones:Aplicaciones: Red
Interconectada
Red Aislada Sin RedTurbina Francis
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
COMPONENTES DE UN SISTEMA HIDRÁULICO
Casa de Máquinas
Tubería de
Presión
Represa
Línea de Transmisió
nGenerad
orTurbina
AliviaderoEmbalse
Tubo de Descarga
Descarga de Cola
Mercado de Pequeñas HidrosMercado de Pequeñas Hidros
• 19% de la electricidad del mundo producida por grandes y pequeñas hidros19% de la electricidad del mundo producida por grandes y pequeñas hidros
• En el Mundo: En el Mundo: 20.000 MW desarrollados (tamaño de planta < 10 MW) Proyección: 50.000 a 75.000 MW para el 2020
• China:China: 43.000 plantas existentes (tamaño de planta < 25 MW) 19.000 MW desarrollados más 100.000 MW econ. factibles
• Europa:Europa: 10.000 MW desarrollados más 4.500 MW econ. factibles
• Canadá: Canadá: 2.000 MW desarrollados más 1.600 MW econ. factibles
Fuentes: ABB, Renewable Energy World, e International Small Hydro AtlasFuentes: ABB, Renewable Energy World, e International Small Hydro Atlas
Pequeña Planta Hidro
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Fotovoltaico (FV) Fotovoltaico (FV) Tecnología y AplicacionesTecnología y Aplicaciones
Crédito Fotográfico: Tsuo, Simon DOE/NREL
Crédito Fotográfico: Strong, Steven DOE/NREL
Sistema FV Doméstico
Bombeo FV de AguaFV Integrado a Edificio y Enlazado a la Red
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Arreglo FV
Acondicionador de
Potencia
Batería
Luz
Planta Centralizada
FV
Generación Distribuida
Contador
Contador
RedEléctrica
Mercado FotovoltaicoMercado Fotovoltaico
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Instalaciones Anuales Fotovoltaicas
0
100
200
300
400
500
600
700
800
19
86
19
87
19
88
19
89
19
90
19
91
19
92
19
93
19
94
19
95
19
96
19
97
19
98
19
99
20
00
20
01
20
02
20
03
MW
f
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Capacidad Instalada en el Mundo (2003): 2.950 MW(~1,2 millones de casas @ 5.000 kWh/casa/año)
32% de Incremento de embarques en el 2003
Fuente: PV News
f
CogeneraciónCogeneración
• Producción simultánea de dos o más tipos de energía útil de Producción simultánea de dos o más tipos de energía útil de una sola fuenteuna sola fuente
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Eficiencia de recuperación de calor (55/70) = 78,6%
Eficiencia total ((30+55)/100) = 86,0%
Sistema Eléctrico de Potencia GeneradorCarga
Eléctrica
Carga
De Calor
Electricidad
30 Unidades
Calor
55 Unidades
Gas de Escape
5 Unidades
Combustible
100 Unidades
Calor + Escape
70 Unidades
Generador de Vapor
por Recuperación
de Calor
Cogeneración y Aplicaciones Cogeneración y Aplicaciones Eléctricas, Combustibles y Eléctricas, Combustibles y EquiposEquipos
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.Crédito Fotográfico: Rolls-Royce plc
Motor Reciprocante para Generación Eléctrica
Aplicaciones Varias Combustibles Varios
Equipos Varios
Crédito Fotográfico: Warren Gretz, DOE/NREL
Biomasa para Cogeneración
Ciclo de Colección de Gas de Relleno
Sanitario
Sistema de tuberías de captación de gas de
relleno sanitario
Filtro
CompresorEnfriador/Secador
Producción de vapor
Proceso
Producción de electricidadFlama
Crédito Fotográfico: Gaz Metropolitan
Aplicaciones de CogeneraciónAplicaciones de Cogeneración
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
• Edificios simplesEdificios simples• Comercial e industrialComercial e industrial• Edificios múltiplesEdificios múltiples• Sistemas de energía Sistemas de energía
distritales (ej. comunidades)distritales (ej. comunidades)• Procesos industrialesProcesos industriales
Crédito Fotográfico: Urban Ziegler, NRCan
Cogeneración en Municipio de la Ciudad de Kitchener
Micro turbina en invernadero
Cogeneración con gas de relleno sanitario para sistema de calefacción distrital, Suecia
Crédito Fotográfico: Urban Ziegler, NRCan
CogeneraciónCogeneraciónTipos de CombustibleTipos de Combustible
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
• Combustibles Combustibles renovablesrenovables Residuos de madera Biogas Gas de Relleno Sanitario Derivados Agrícolas Bagazo Cultivos con Propósito
Específico, etc.
• Combustibles fósilesCombustibles fósiles Gas natural Petróleo Diesel (#2) Carbón, etc.
• Energía geotérmicaEnergía geotérmica• Hidrógeno, etc.Hidrógeno, etc.
Crédito Fotográfico: Warren Gretz, DOE/NREL
Biomasa para Cogeneración
Crédito Fotográfico: Joel Renner, DOE/ NREL PIX
Géyser Geotérmico
Cogeneración Equipos y Cogeneración Equipos y TecnologíasTecnologías
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
• Equipamiento de EnfriamientoEquipamiento de Enfriamiento Compresor Enfriador de Absorción Bomba de calor, etc.
• Equipamiento de Generación de Equipamiento de Generación de ElectricidadElectricidad Turbina a gas Turbina a vapor Turbina a gas – ciclo combinado Motor reciprocante Celda electroquímica, etc.
• Equipamiento de calefacciónEquipamiento de calefacción Recuperación de calor de
desperdicio Caldero / Horno / Calentador Bomba de calor, etc.
Crédito Fotográfico: Rolls-Royce plc
Turbina a Gas
Crédito Fotográfico: Urban Ziegler, NRCan
Equipo de Enfriamiento
Mercado de CogeneraciónMercado de Cogeneración
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Crecimiento esperado en 10 GW por añoCrecimiento esperado en 10 GW por año247 GW247 GWMundoMundo
Reemplazando principalmente electricidad basada en carbónReemplazando principalmente electricidad basada en carbón0,5 GW0,5 GWSudáfricaSudáfrica
Mayormente cogeneración basada en bagazo para Mayormente cogeneración basada en bagazo para ingenios azucarerosingenios azucareros
4,1 GW4,1 GWIndiaIndia
Asociado con instalaciones fuera de redAsociado con instalaciones fuera de red2,8 GW2,8 GWBrasilBrasil
Fuertes incentivos para energía renovableFuertes incentivos para energía renovable4,9 GW4,9 GWGran Gran BretañaBretaña
Mercado de cogeneración municipal en alzaMercado de cogeneración municipal en alza11 GW11 GWAlemaniaAlemania
Cerca del 30% de la electricidad proveniente de cogeneraciónCerca del 30% de la electricidad proveniente de cogeneración65 GW65 GWRusiaRusia
Predominantemente cogeneración basada en carbónPredominantemente cogeneración basada en carbón32 GW32 GWChinaChina
Creciendo rápidamente, política de apoyo a la cogeneraciónCreciendo rápidamente, política de apoyo a la cogeneración67 GW67 GWUSAUSA
Mayormente a la industria de petróleo, y pulpa y papelMayormente a la industria de petróleo, y pulpa y papel12 GW12 GWCanadáCanadá
ComentariosComentariosCapacidadCapacidadRegiónRegión
Fuente: World Survey of Decentralized Energy 2004, WADE
Energía RenovableEnergía RenovableTecnologías de Calefacción y Tecnologías de Calefacción y EnfriamientoEnfriamiento
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Calentamiento por Biomasa Calentamiento por Biomasa Tecnología y Aplicaciones Tecnología y Aplicaciones
Picado de Madera
Planta de Calefacción
Edificios Simples y/o Calefacción Distrital
Crédito Fotográfico: Wiseloger, Art DOE/NREL
Crédito Fotográfico: Oujé-Bougoumou Cree Nation
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
• Combustión controlada de Combustión controlada de madera, residuos agrícolas, madera, residuos agrícolas, basura municipal, etc., para basura municipal, etc., para proveer calorproveer calor
• Mundo:Mundo: La combustión de Biomasa provee 11% del
Suministro Total de Energía Primaria del Mundo (STEP)
Sobre 20 GWth de sistemas de calefacción de combustión controlada
• Países en desarrollo:Países en desarrollo: Cocina, calefacción No siempre sostenible África: 50% de STEP India: 39% de STEP China: 19% de STEP
• Países Industrializados:Países Industrializados: Calor, electricidad, estufas de madera Finlandia: 19% de STEP Suecia: 16% de STEP Austria: 9% de STEP Dinamarca: 8% de STEP Canadá: 4% de STEP USA: 68% de todos los renovables
Mercado de Calentamiento por Mercado de Calentamiento por BiomasaBiomasa
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Fuente: Ingwald Obernberger citando la Cámara de Agricultura y Silvicultura, Baja Austria
Fotografía: Ken Sheinkopf/ Solstice CREST
Cámara de Combustion
01.0002.0003.0004.0005.0006.0007.0008.000
1988
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
01.0002.0003.0004.0005.0006.0007.0008.000
New Installations of Small Scale (<100 kW) Biomass Heating Systems in Austria
Source: IEA Estadísticas Información de Renovables 2003, Renewable Energy World 02/2003
Nuevas Instalaciones de Sistemas de Calefacción por Biomasa en Pequeña Escala (<100 kW) en Austria
Calefacción Solar de Aire Calefacción Solar de Aire Tecnología y AplicacionesTecnología y Aplicaciones
• Colector no vidriado Colector no vidriado para precalentamiento para precalentamiento de airede aire
• El aire frío es calentado El aire frío es calentado al pasar a través de al pasar a través de pequeños agujeros en pequeños agujeros en la placa metálica la placa metálica absorbente (Solarwallabsorbente (SolarwallTMTM) )
• Un ventilador circula Un ventilador circula este aire calentado a este aire calentado a través del edificiotravés del edificio
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Panel SolarPerforado
Aire
Fresco
Ventilador
Difusor de pared
• Precalentamiento de aire Precalentamiento de aire de ventilación para de ventilación para edificios con grandes edificios con grandes requerimientos de aire requerimientos de aire frescofresco
• También para secado de También para secado de cosechascosechas
• Competitivo en costos Competitivo en costos para edificios nuevos o para edificios nuevos o renovaciones mayoresrenovaciones mayores
Edificios Industrial
Crédito Fotográfico: Conserval Engineering
Secado Solar de Cosechas
Crédito Fotográfico: Conserval Engineering
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Mercado de CalefacciónMercado de CalefacciónSolar de AireSolar de Aire
Calentamiento Solar de AguaCalentamiento Solar de AguaTecnología y AplicacionesTecnología y Aplicaciones
• Colectores vidriados y no vidriadosColectores vidriados y no vidriados
• Almacenamiento de agua (tanque o piscina)Almacenamiento de agua (tanque o piscina)
Edificios Comerciales/Institucionales y Piscinas Acuicultura- Criadero de Salmones
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Mercado Solar de Mercado Solar de Calentamiento de AguaCalentamiento de Agua
• Más de 30 millones de mMás de 30 millones de m22 de de colectores en el mundocolectores en el mundo
• Europa:Europa: 10 millones de m2 de colectores in
operación
Tasa de crecimiento anual del 12%
Alemania, Grecia, y Austria
Meta para el 2010: 100 millones m2
• Mercado mundial fuerte para Mercado mundial fuerte para calentadores solares de calentadores solares de piscinas de nataciónpiscinas de natación
• Barbados tiene 35.000 sistemasBarbados tiene 35.000 sistemasCrédito Fotográfico: Chromagen
Edificios Residenciales
Edificios Residenciales y Piscinas
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.Fuente: Mundo de Energía Renovable, Oak Ridge National Laboratory
Calefacción Solar Pasiva Calefacción Solar Pasiva Tecnología y AplicacionesTecnología y Aplicaciones
• Suministro del 20 al 50% de Suministro del 20 al 50% de calefacción de ambientes calefacción de ambientes requerido en la temporada requerido en la temporada de calefacciónde calefacción
• Ganancia de calor disponible Ganancia de calor disponible a través de ventanas de alto a través de ventanas de alto desempeño de cara al desempeño de cara al ecuadorecuador
• Almacena calor dentro de la Almacena calor dentro de la estructura del edificioestructura del edificio
• Utiliza protectores de sol Utiliza protectores de sol para reducir las ganancias de para reducir las ganancias de calor en veranocalor en verano
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Invierno
Verano
Fotografía: Fraunhofer ISE (from Siemens Research and Innovation Website)
Calefacción Solar Pasiva de Departamentos
Mercado de Calefacción Mercado de Calefacción Solar PasivaSolar Pasiva
• Uso de ventanas eficientes Uso de ventanas eficientes es actualmente la práctica es actualmente la práctica estándar solar pasivaestándar solar pasiva
• Para nuevas Para nuevas construcciones – ningún a construcciones – ningún a bajo incremento de costosbajo incremento de costos Ventanas de mayor eficiencia Orientación de edificios Protectores de sol adecuados
• Competitivo en costos Competitivo en costos para nuevos edificios y para nuevos edificios y rehabilitacionesrehabilitaciones
Edificios Comerciales
DOE/NREL Crédito Fotográfico: Gretz, Warren
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Edificios Residenciales
Crédito Fotográfico: DOE/NREL
Bombeo de Calor desde Bombeo de Calor desde SuelosSuelosTecnología y AplicacionesTecnología y Aplicaciones
• Calentamiento y Calentamiento y enfriamiento de enfriamiento de ambientes/aguaambientes/agua
• La electricidad opera La electricidad opera sobre ciclo de compresión sobre ciclo de compresión de vaporde vapor
• Calor retirado del suelo Calor retirado del suelo en invierno y desechado en invierno y desechado al suelo en veranoal suelo en verano
Lazos Horizontales Enterrados
Lazos Verticales Enterrados
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Mercado de Bombeo de Mercado de Bombeo de Calor desde SuelosCalor desde Suelos
Edificios Industriales, Institucionales y Comerciales
Crédito Fotográfico: Geothermal Heat Pump Consortium (GHPC) DOE/NREL © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Bombeo de Calor desde Suelos - Residencial
• Mundo:Mundo: 800.000 unidades instaladas Capacidad Total de 9.500 MWth
Tasa de crecimiento anual de 10%
• USA: 50.000 instalaciones USA: 50.000 instalaciones anualmenteanualmente
• Suecia, Alemania, Suiza son los Suecia, Alemania, Suiza son los mayores mercados Europeosmayores mercados Europeos
• Canadá:Canadá: 30.000+ unidades
residenciales 3.000+ unidades
industriales y comerciales 435 MWth instalados
Otras Tecnologías de Energía Otras Tecnologías de Energía Limpia ComercialesLimpia Comerciales
• Combustibles: etanol y bio-dieselCombustibles: etanol y bio-diesel
• Sistemas de refrigeración eficienteSistemas de refrigeración eficiente
• Motores de velocidad variableMotores de velocidad variable
• Sistemas de iluminación eficiente Sistemas de iluminación eficiente y con luz diurnay con luz diurna
• Recuperación de calor de Recuperación de calor de ventilaciónventilación
• OtrosOtros
Crédito Fotográfico: David and Associates DOE/NREL
Crédito Fotográfico: Robb Williamson/ NREL Pix
Iluminación con Luz Diurna e Iluminación Eficiente
Suministro de Combustible de Desecho Agrícola
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
Refrigeración Eficiente en Pista de Hielo
Tecnologías de Energía Limpia Tecnologías de Energía Limpia EmergentesEmergentes
• Electricidad a partir de energía Electricidad a partir de energía térmica Solartérmica Solar
• Electricidad a partir de energía Electricidad a partir de energía térmica del martérmica del mar
• Electricidad a partir de energía Electricidad a partir de energía de Mareasde Mareas
• Electricidad a partir de energía Electricidad a partir de energía de corrientes marinasde corrientes marinas
• Electricidad a partir de energía Electricidad a partir de energía de de oleajede de oleaje
• etc.etc.
Crédito Fotográfico: Gretz, Warren DOE/NREL
Crédito Fotográfico: Sandia National Laboratories DOE/NREL
Planta Eléctrica de Parabólicas Solares
Planta Eléctrica de Receptor Central Solar
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
• Existen oportunidades Existen oportunidades rentables en costosrentables en costos
• Muchas experiencias Muchas experiencias exitosasexitosas
• Mercados en crecimientoMercados en crecimiento
• Se tienen oportunidades de Se tienen oportunidades de recursos de energía recursos de energía renovables y eficiencia renovables y eficiencia energéticaenergética
Crédito Fotográfico: Michael Ross Renewable Energy Research
Crédito Fotográfico: Price, Chuck
Sistema FV Eólico Híbrido Parks Canada (Arctico a 81°N)
Teléfono FVCrédito Fotográfico: Nordex Gmbh
Instalación de Turbina Eólica de 600 kW
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.
ConclusionesConclusiones
¿Preguntas?¿Preguntas?
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.