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ENCUENTROS EN LA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA
¿Son las Energías Renovables una Alternativa Suficiente?
1ER encuentro EN LA UNIVERSIDAD
18 DE NOVIEMBRE 2008
Antonio Valero Capilla
Tres Aproximaciones:
a) desde la Planificación energéticab) desde la Evaluación de recursosc) desde la Tecnología
desde la Planificación energética
La situación en España. Construcción de escenarios
Construcción de los escenarios de
demanda eléctrica
Desarrollo de los límites de la planificación
Evaluación de los resultados obtenidos
Población
PIB per cápita
Intensidad energética
% electricidad en el consumo de energía final
Evolución factor de carga
Curvas de cierre
Pérdidas entre producción y consumo
Compromisos internacionales
Planes nacionales
Evolución de la disponibilidad
Ritmo de instalación (costes, empresas, inversiones)
Posibilidad de aumento de la disponibilidad
Evolución costes unitarios
Escenarios base de emisiones
Ratios de emisiones
6 escenarios de demanda eléctrica:
MÁXIMO tend, ALTO tend
BAJO tend, MÍNIMO tend
BAJO E, MÍNIMO E
Disminución capacidad instalada
Necesidad de producción
Margen para la planificación
Electricidad suministrada con tecnologías de CCA
Demanda sin cubrir
Escenarios de costes
Escenarios de emisiones comparados con año base y proyecciones tendenciales
Evolución de la dependencia energética A
NA
NÁÁ
LIS
IS Y
CO
NC
LU
SIO
NE
SL
ISIS
Y C
ON
CL
USI
ON
ES
4 Escenarios de energía final PoblaciónEscenario 1
Población Escenario 2
Intensidad energética tendencial hasta 2010 y con reducción del 1% anual en 2015-2050
MÁXIMO ALTO
Intensidad energética con reducción anual del 1% entre 2007-2050
BAJO MÍNIMO
Consumo de energía final en España
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050Año
Mil
lon
es d
e t
ep
Máximo
Alto
Bajo
Mínimo
La situación en España. Construcción de escenarios
Hipótesis asumidas para la construcción de los escenarios
Hidráulica: Mantenimiento de la capacidad instalada.
Centrales de fuel / gas: Mantenimiento de la cuota actual en términos de producción (2.75%)
Centrales de carbón: Vida útil de 40 años.
Nuclear: Vida útil de 40 años. Previsión del Gobierno (cierre en 2030)
Ciclos combinados: Aumento hasta alcanzar entre 26.000 y 30.000 MW instalados
Energías renovables: Incluyendo hidráulica, satisfacción del 37% de la demanda en 2020 40% en 2030 y 45% en 2050
Térmica e hidráulica en régimen especial: Manteniemiento de la actual capacidad.
La situación en España. Desarrollo de los límites de la planificación
Hipótesis asumidas para la construcción de los escenarios
Cierre de la capacidad en térmica clásica con carbón instalada
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
ene-
94en
e-98
ene-
02en
e-06
ene-
10en
e-14
ene-
18en
e-22
ene-
26en
e-30
ene-
34en
e-38
ene-
42en
e-46
Cap
aci
dad
rest
an
te (
MW
)
Cierre a los 35 añosCierre a los 45 añosCierre a los 40 años
La situación en España. Desarrollo de los límites de la planificación
Hipótesis asumidas para la construcción de los escenarios
Cierre de la capacidad nuclear instalada
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030
Año
Cap
aci
dad
rest
an
te (
MW
)
Santa María de Garoña Ascó Gr 1
Almaraz Gr1
Almaraz Gr2
Ascó Gr 2Cofrentes
VandellósGr 2
Trillo
La situación en España. Desarrollo de los límites de la planificación
La situación en España
La situación en España
desde la Evaluación de recursos
• La cantidad de recursos renovables disponibles es enorme: 2422 Gtoe/año. No obstante, esta energía no puede recuperarse en la práctica.
• El uso potencial de energías renovables no es despreciable. Se podría abastecer 6 veces el consumo mundial de energía primaria.
• En la actualidad, sólo hacemos uso de menos del 2% del potencialde energías renovables.
• La ER más desarrollada es la hidroeléctrica (50% aprovechamiento de su potencial).
• El potencial del resto de renovables es en la mayoría de los casos inferior al 1%.
La situación mundial
• La energía disponible procedente de fuentes no renovables (nuclear, combustibles fósiles convencionales y no convencionales) es muy grande: 110000 Gtoe.
• De esta energía, el 67% proviene de la fusión del deuterio y tritio (tecnologías no desarrolladas en la actualidad).
• La energía potencial de fuentes no renovables es >6000 Gtoe. R/P =582 años.
• La energía potencial de combustibles fósiles convencionales y minerales es de: 886 Gtoe. R/P=91 años.
• NO EXISTE ESCASEZ DE ENERGÍA SINO ESCASEZ DE MINERALES !
La situación mundial
• Los minerales no energéticos más explotados son Fe, Al y Cu.
La situación mundial
THE EXERGY EVOLUTION OF THE MINERALS
Picos de producciónFe: 2068
Al: 2057
Cu: 2024
Values in ktoe
La situación mundial
• Evolución de la extracción mundial de minerales energéticos y no energéticos.
La situación mundial
La situación mundial
Minerales energéticos. Picos de extracción
Carbón: 2060
Gas natural: 2023;
Petróleo: 2008
THE EXERGY EVOLUTION OF THE MINERALS
2008
2024
2060
2068
La situación mundial. La cuenta atrás exergética
desde la Tecnología
Son las energías renovables una alternativa
suficiente..?
Con las innovaciones tecnológicas actuales, y el desarrollo de las tecnologías emergentes …
Un escenario energético totalmente limpio y renovable es
posible.
Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?
Los dos tópicos típicos divulgados hasta el momento:
•Las energías renovables son insuficientes, caras, y tecnológicamente inmaduras.
• Los sistemas de almacenamiento directo de energía eléctrica son ineficientes y caros.
Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?
Las principales innovaciones (disponibles unas, y en desarrollo otras), que están revolucionando los convencionales límites de la tecnología eléctrica y electrónica son:
•La nanotecnología.•Los nuevos semiconductores (p. ej. el Carburo de Silicio,….).•Los materiales cerámicos ferroeléctricos(p.ej.Titanato de Bario).
Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?
Los principales campos en los que las aplicaciones de las nuevas tecnologías están revolucionando el escenario energético
• El almacenamiento directo de la energía eléctrica.• La captación fotovoltaica de la radiación solar con
alta eficiencia.• Las tecnologías de Electrónica de Potencia.• Los sistemas de generación distribuida activa
implementada en microrredes locales.
Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?
Entre los campos en los que las aplicaciones de las nuevas tecnologías están
revolucionando el escenario energético, el más relevante por su incidencia en la utilización de
las energías renovables es:
El almacenamiento directo de la energía eléctrica.
Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?
Almacenamiento electroquímico:Baterías de ión-Litio y nano-titanio
La alternativa al plomo y al cadmio.Eficiencia 95%.Duración miles de ciclos. Densidad 150 Wh/k
Almacenamiento electrostático:
Los ultra y los hipercondensadores cerámicos.Eficiencia 98%. Duración millones de ciclos.Densidad 280
Wh/k.
El fin de los procesos electroquímicos..?
Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?
Otro campo de las aplicaciones de las nuevas tecnologías que proporciona un profundo
cambio en el escenario energético es:Las innovaciones tecnológicas en los
semiconductores:
Los semiconductores de banda ancha. SiC(Carburo de Silicio)
Se está iniciando una gran transformación en los sistemas de generación, transporte, distribución y uso de la energía eléctrica, propiciando la generalización de su uso y haciendo viables los sistemas distribuidos activos, mediante la proliferación de microrredes locales autosuficientes.
Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?
La aplicación de las nuevas tecnologías están transformando totalmente el escenario energético eléctrico, incidiendo principalmente en estos momentos sobre:
• El automóvil eléctrico.• Regulación y estabilización del sistema eléctrico.• Control flexible e inteligente de los sistemas
eléctricos.• Implantación de microrredes locales en sistemas
distribuidos activos.
Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?
El imparable coche eléctrico eficiencia 85%-95%
Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?
SOLARES Foto-Voltaicas
Eficiencia 40%
Con rendimiento superiores al 40%, la potencia de pico por m2 es essuperior a los 0,4 KW.
Considerando 1400 h eq.año, la producción es de 560 kWh. año por m2
Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?
Escenario actual: Las cuentas.…
En general, de toda la energía que consumimos, el 42% lo dedicamos a generación de energía eléctrica, otro cuarenta por ciento al transporte, y el resto a los usos residenciales y comerciales no eléctricos.En el sistema eléctrico actual: Por cada kWh eléctrico que utilizamos, tomados en el punto final, consumimos 4 kWh. de las fuentes energéticas.(eficiencia 25%)En el transporte: Por cada kWh. utilizado, tenemos que extraer 10 kWh.(eficiencia 10%).En el sector residencial y comercial: Se estima una eficiencia del 30%.
Rendimiento global estimado 20%
Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?
Escenario actual
Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?
Claves tecnológicas del nuevo escenario……
• Generalización de los sistemas energéticos eléctricos En todos los ámbitos de la generación, transporte y distribución energética, también como energía final en los casos en que las ventajas de su utilización sea evidente (vehiculo eléctrico, cocina inductiva…)
• Generación energética “fría”, sin procesos térmicos ni electroquímicos, basados en la captación de la energía solar incidente en la tierra, mediante transformaciones fotovoltaicas,eólicas e hidroeléctricas.
• Almacenamiento de energía eléctrica directa con procedimientos electrostáticos, “sin pérdidas” “sin envejecimiento”.
• Generación distribuida activa pequeñas generaciones adosadas y adaptadas a las necesidades de cada consumo local.
Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?
El Nuevo Escenario EnergéticoVector energético eléctrico y generación distribuida activa fría
Energía Primaria necesaria, 30% de la actual
Energía Final Útil 80-90% de la primaria
Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?
Microrredes localesOptimización de recursos y consumos energéticos.
Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?
Son las energías renovables una alternativa suficiente…?.....
SÍSi de verdad nos lo proponemos,
decididamente…..
Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?
La situación mundial
Muchas gracias por su atención
Antonio Valero Capilla 18/11/08
http://circe.cps.unizar.es
530 publicaciones103 en revistas científicas y técnicas con índice de impacto.15 libros 42 tesis 8 masters y diplomas de especialización universitaria918 alumnos egresados492 técnicos y profesionales en curso de especialización técnica237 convocatorias de Becas de Iniciación a la investigación56 Becas FPI de Formación de Personal Investigador53 becas de cooperación1.326 proyectos ejecutados