Energías renovables: una opción inevitable · – Inversion fuera de la OPEC y cambio para el gás? – Eficiencia Energética, Gestion de la Demanda , Energías Renovables?! s

Energías renovables: una opción inevitable

Manuel Collares-Pereira

ENERGÍAS RENOVABLES:

UNA OPCIÓN INEVITABLE

Primera edición

Enero, 2012

Lima - Perú

© Manuel Collares-Pereira

PROYECTO LIBRO DIGITAL

PLD 0488

Editor: Víctor López Guzmán

http://www.guzlop-editoras.com/[email protected] [email protected] 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

1

Energías Renovables : una opción inevitable

por

Manuel Collares-Pereira(Investigador Coordinador- INETI)

2

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

3

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?!

4

Evolución de la Intensidad Energética- EU15 y Portugal

Intensidade Energética Final

150

200

250

300

350

1988 1990 1992 1994

tep/

ME

CU

85

PortugalUnião Europeia

5

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

0

100

200

300

400

Portu

gal

Espa

nha

Irlan

da

Hola

nda

Méd

iaUE

tep/

MEu

ro

1990

1998

6

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

7

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

TEMPERATURA MÉDIA GLOBAL

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

1870

1880

1890

1900

1910

1920

1930

1940

1950

1960

1970

1980

1990

2000

Tem

pera

tura

(C)

!!!

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

8

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

9

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!...

10

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

2025

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

11

12

Consumo de energía per capita y por país (1990)

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

Índia

Nigéria

Filipinas

China

Brasil

México

Portugal

Espanha

Itália

Japão

R.Unido

URSS

RFA

Suécia

RDA

Arábia S.

E.U.A.

Canadá

(kgep per capita)

Combustíveis ComerciaisCombustíveis tradicionais

13

14

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

2025

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??!

15

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!!!

16

“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

17

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

18

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

Ultimate : 190 GbTo-date 2000: 167 Gb

0

5

10

15

20

25

30

35

1930 1950 1970 1990 2010 2030 2050

Disc

over

ies,

Gb/

a

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

Prod

uctio

n, G

b/a

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

19

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

0

1

2

34

5

6

7

8

1950 1970 1990 2010 2030 2050

Disc

over

ies,

Gb/

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1.0

1.5

2.0

2.5

Prod

uctio

n, G

b/a


20

World - conventional oilMid-point year: 2003

Ultimate : 1850 GbTo-date 2000: 850 Gb

0

20

40

60

80

100

120

140

1930 1950 1970 1990 2010 2030 2050

Disc

over

ies,

Gb/

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0

5

10

1520

25

30

35

40

Prod

uctio

n, G

b/a


PeakDiscovery

TheoreticalUnconstrained

Model

High PricesCurb Demand

21

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)

22

La diferencia creciente entre descubierta y producción

-30-20-10

010203040506070

Gb,

yea

r

0

2

4

6

8

10

12

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995

Wild

cats

(x10

00)

Drilling moredoes not help

23

Geografia del PetróleoConvencional

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

ME Gulf

Eurasia

N. America

L. America

Africa

W. Europe

East

ME.OtherProducedReservesYet-to-Find

24

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

0

10

20

30

40

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

WTI

Oil

Pric

e, $

/bbl

0%

10%

20%

30%

40%

50%

Swin

g Sh

are

25

Todos los hidrocarburos

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1930 1950 1970 1990 2010 2030 2050

Prod

uctio

n, Gb

oe/a

�� Conventional Heavy Polar Deep Water

�� NGLs

�� Gas Non-con Gas

26

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…!?

27

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)

28

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

29

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...

30

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

31

Recursos Renovables en Portugal

Portugal tiene un clima suave ...

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

32

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

33

Benefício Ambiental

“kit” 2m2 - 1/2 carro4m2 - 1 carro

10 000 Km/año(7l/100km)emissiones:

1.7 ton CO2/año

34

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...

35

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

Serviços20%

I&D2%

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)

36

Eólica –evolucion recente

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

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

37

Mini-Micro Hídrica

•Potencia total instalada hasta 2001 : 215 MW

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

38

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

39

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

40

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!!!

41

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)

42

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

43

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…

44

45

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!!!

47

Update: continuacion l

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Oil & Natural Gas Liquids2002 Base Case Scenario

Other

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EuropeUS48

0

10

20

30

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

Gb/

a

��

Other

��

MEast

��

Russia

��

Europe

��

US48 Heavy

��

Deepwater Polar

��

NGL(P)

48

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

49

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

50

Modelo téorico- curva hiperbólicaquanto ainda no Mar do Norte?

0

10

20

30

40

50

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Cumulative Wildcats

Cumu

lative

Disc

over

y, Gb

Hyperbolic Model Actual

51

A Experiência da Shelldesde 1885 (excluindo USA)

01020304050607080

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Cumulative Wildcats (Shell operated)

Cum

ulat

ive D

iscov

eries

, Gb

Hyperbolic Model Actual

52

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

53

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”

54

Solar Térmico

colectores planos, com ou sem vácuo

www.aosol.pt

Colectore do tipo CPC, estacionários

Concentrador parabólico

Lider Mundial

55

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

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

56

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

A Tecnologia CPC

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

57

6kWp- Força Aérea- Campo de Tiro - Alcochete

58

59

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

60

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

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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)

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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: una opción inevitable · – Inversion fuera de la OPEC y cambio para el gás? – Eficiencia Energética, Gestion de la Demanda , Energías Renovables?! s