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Nuevas tecnologías Nuevas tecnologías para el cambio del modelo energético
2Un compromiso de progreso y bienestar para todos,
generando valor a través de la investigación tecnológica
Recursos Recursos NaturalesNaturales
Tecnologías de Tecnologías de Información y Información y
Comunicaciones Comunicaciones DesarrolloDesarrolloSostenibleSostenible
IndustriaIndustriay Transporte y Transporte
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Salud y Salud y Calidad Calidad de Vidade Vida
Innovación Innovación y Sociedady Sociedad
Juntos no tenemos límites
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3Equilibrio: Energía – Economía - Entorno
3 Es
EconomíaEntorno
Energía
� Dependencia de combustibles fósiles importados
� Riesgo de interrupciones del suministro energético
Seguridad
EconomíaEntorno
� Crecimiento continuado de la demanda de Energía
� Aumento de precios de los hidrocarburos
� Emisiones de gases de efecto invernadero
� Agotamiento de recursos no renovables
� Eficiencia y ahorro energético
� Fuentes nuevas y renovables de energía
Sostenibilidad Competitividad
4Tecnologías energéticas para el Escenario 450
5La Investigación en Energía
� La abundancia y el bajo precio de los combustibles fósiles (petróleo, gas natural y carbón) desde
1980 ha provocado que el esfuerzo de investigación en tecnologías bajas en carbón se haya reducido
drásticamente.
� Los agentes del mercado energético no son capaces de afrontar en solitario los cambios tecnológicos
necesarios para poder cumplir con los objetivos climáticos y energéticos en los plazos establecidos.
Por ello es necesaria una regulación adecuada y un aumento en la inversión pública.
� En Europa sufrimos una fragmentación e insuficiente colaboración en la investigación en energía, lo
que disminuye considerablemente la eficiencia en los recursos destinados a este fin.
6Objetivos de la UE
Objetivos de la UE-27 para 2020:� Alcanzar un 20% del consumo de energía final proveniente de fuentes de energía
renovables.
� Aumento de un 20% en el ahorro energético.
� Reducción de un 20% en las emisiones de gases de efecto invernadero.
� Alcanzar un 10% del consumo de energía final en el transporte por mdeido de
biocombustibles
� Desarrollo de Planes Nacionales de Acción para cada EEMM antes de junio de 2010.
Se persigue la integración de las renovables en el transporte y la edificación. Se persigue la integración de las renovables en el transporte y la edificación.
SET Plan:� Es el pilar tecnológico de las políticas energéticas de
la UE. Constituye una hora de ruta para la
investigación coordinada en el desarrollo de una
cartera de tecnologías de baja emisión de carbono,
limpias, eficientes, a precios asequibles y su
penetración en el mercado a gran escala.
� Establece una serie de tecnologías con alto potencial,
una planificación común en actuaciones y unas
estimaciones presupuestarias necesarias para la
inversión.
7SET Plan
Para aunar recursos y actores se crean las Iniciativas Industriales Europeas:
� Energía eólica
� Energía solar fotovoltaica y de concentración
� Bioenergía
� Captura, transporte y almacenamiento de CO2.
� Redes eléctricas
� Energía de fisión sostenible
� Ciudades Inteligentes (eficiencia energética)� Ciudades Inteligentes (eficiencia energética)
También se lanza la Alianza Europea para la Investigación en el Sector Energético
VISIÓN 2050:� Nueva generación de energías renovables
� Tecnologías disruptivas de almacenamiento energético
� Vehículos de pila de combustible
� Nuclear de fisión de generación IV
� Reactor experimental de fusión ITER
� Redes energéticas transeuropeas
� Tecnologías revolucionas en eficiencia energética
8
Visión 2050
9Energía Eólica
Nuevas turbinas y componentes:� Turbinas de gran escala: 10-20 MW
� Mejora de la fiabilidad de las turbinas
� Automatización de la fabricación
� Innovación en la logística
Tecnología eólica off-shore:
Gran eólica
Tecnología eólica off-shore:� Estructuras fijas para eólica de gran tamaño
� Plataformas y estructuras flotantes
� Procesos de fabricación para estructuras
Integración para la alta penetración en la red:� Almacenamiento a gran escala
� Interconexiones HVDC y HVDC
� Gestión Centrales de Generación Virtual
Planificación:� Predicción del recurso
� Aceptación social
10Energía Eólica
11Minieólica
� Minieólica de conexión a red
� Integración en la edificación y entornos urbanos
Mini-eólica
� Planes de fomento de la minieólica en países de la UE.
� Desarrollo de nuevas tecnologías de eje vertical
� Tecnología de fabricación muy accesible a nuestra industria:
Palas - generador – mecánica – electrónica.
� Condiciones necesarias:
•Diseño robusto: Seguridad y ruido
•Costes 1K€/Kwp : economia de escala – mercado mundial.
12Energía Solar Fotovoltaica
Mercado FV mundial crece a
ritmo anual próximo al 40%.
Fuente: EPIA Global market outlook for PV until 2013
Tecnología predominante: SILICIO CRISTALINO
(cerca del 90%) y sólo han aparecido otras
tecnologías cuando ha habido una crisis en el
suministro de materias primas
Fuente: Informe anual 2009 ASIF (Photon Intern’al)
La supremacía del silicio cristalino puede verse alterada. Hay informes que hablan de una
mayor segmentación para el 2015 - 2030 (Thin Film, Tecnologías emergentes-nuevos
conceptos, alguna tecnología por inventar???).
13Energía Solar Fotovoltaica
Acelerar la llegada de la “grid parity” en España, combinando:� Tecnologías e investigaciones encaminadas a la mejora
en la eficiencia y rendimiento de la tecnología de silicio cristalino (apoyada en la investigación de nuevos materiales, nuevas técnicas como full-spectrum, y nuevas tecnologías de fabricación de módulos).
� Nuevos desarrollos en Concentración y Seguimiento.� Investigación en nuevos sistemas de conexión a red con
el fin de aumentar notablemente el rendimiento de las instalaciones fotovoltaicas, y resolver los problemas de calidad y gestión de la red eléctrica derivados de su calidad y gestión de la red eléctrica derivados de su inevitable integración masiva en el sistema.
� Nuevos materiales: plásticos, polímeros, cerámicas, pinturas...� Módulos especiales para integración: acristalados, flexibles, células esféricas, tejas, etc. � Estandarización y multifuncionalidad
� Electrónica: mayor fiabilidad, más eficiencia, gestión de energía, comunicaciones abiertas.� Supervisión: más distribuida, PLC, mayor importancia para detección de fallos, alarmas, telecontrol.
BOS
Integración en edificios, entornos
urbanos, y transporte
14Radiación solar Concentrador
ópticoReceptor + HTF Turbina W
Energía Solar Termoeléctrica
Almacenamiento térmico
15Energías marinas
� Ventajas:
– Energía muy extendida (múltiples ubicaciones).
– Capacidad de predicción bastante mayor que la eólica.
– Poca interferencia medio ambiental.
– Buena correlación entre recurso y demanda (el 37% de la población mundial
vive a 90 km de la costa).
� Inconvenientes:
– Condiciones severas del mar (temporales)– Condiciones severas del mar (temporales)
– Coste de la instalación y de mantenimiento.
– Largo Plazo
El potencial en España (costa Cantábrica
y Galicia) está entre los mayores del
mundo.
16Energías marinas
5 fuentes energéticas marinas:
� Olas
� Corrientes
� Mareas
Corrientes: Turbina SeaGen (Marine Current Turbines)
Vista Planta
Planta de Energía de las Olas, Pelamis
� Mareas
� Gradiente Térmico
� Gradiente Salino
Vista de la central de energía de las mareas de La Rance, Francia.
Esquema Planta Gradiente Térmico
Vista Planta Gradiente Salino
Oportunidades:
� Desarrollo de captadores
� Desarrollo de componentes para parques
� Operaciones en el mar
17Bioenergía
18Redes Eléctricas
calidad y
fiabilidad de
suministro
adaptable a las
necesidades del
usuario
uso masivo de las
renovables y de
microgeneración
conectada cerca de los
consumidores finales y
gestion local de la
energia
De la generación centralizada y el flujo unidireccional ……
…… a las Smartgrids
operación, mantenimiento
y desarrollo de red óptimo
y flexible
gestión activa de la
demanda y oferta de
servicios de valor añadido
para el cliente
19Redes Eléctricas
MICRORED es un segmento de red
eléctrica con cargas, fuentes de generación
distribuidas, equipos de almacenamiento
que pueden operar conectados al sistema
eléctrico o de manera aislada -> Mayor
eficiencia
Las redes eléctricas al servicio del usuario.
BEMS (building energy management
system) son sistemas para la gestión
inteligente de los dispositivos de
generación, almacenamiento y consumo
de energía en el edificio.
Distribution
System
Operator
Electrical and thermal storage and
generation units
dispatching
Demand Side
Response
Confort established by the
user and minimum
energy bill
T
luxes
20Almacenamiento y Captura del CO2
Grandes fuentes concentradas: Centrales térmicas, Refinerías, Siderurgia, Cemento, Industria química.
Tres fases:
1. Fase de captación: Separación y concentración del CO2 de los gases de escape.
2. Fase de transporte: Transporte de CO2 captado hasta un lugar de almacenamiento apropiado.
3. Fase de almacenamiento: Distintos métodos, como la inyección en formaciones geológicas subterráneas, la inyección en los fondos oceánicos profundos, fijación industrial en carbonatos inorgánicos o ciertos procesos industriales.
21Eficiencia Energética en la Edificación
Distribución del consumo de
energía en una vivienda:
Consumo energético en el ciclo de vida
de un edificio:Distribución del consumo de energía
en una vivienda:
85% del consumo energético de un edificio se produce durante la fase de
uso del mismo, estimada en 50 años.
22Eficiencia Energética en la Edificación
Fotovoltaica integrada
en el edificio
Vehículo Eléctrico
térmico / eléctrico
BEMS
Almacenamiento de energía
23Vehículo Eléctrico
DOMESTICOCALLE
8-9 c€/km 1-1,5 c€/km Costes por km
20 kg CO2
Vehículo eléctricoVehiculo de gasolina
5 kg CO2Emisiones de CO2 por 100 km
TIEMPO RECARGA 8hPOTENCIA CONEXIÓN 3kWPUESTOS RECARGA x 10.000
TIEMPO RECARGA 1-8hPOTENCIA CONEXIÓN 3-30kWPUESTOS RECARGA x 100
DOMESTICO
PARKING
CALLE
TIEMPO RECARGA 1-8hPOTENCIA CONEXIÓN 3-30kWPUESTOS RECARGA x 1.000
ELECTROLINERA
TIEMPO RECARGA 15mPOTENCIA CONEXIÓN 100kWPUESTOS RECARGA x 10
FLOTAS
TIEMPO RECARGA 1-8hPOTENCIA CONEXIÓN 3-30kWPUESTOS RECARGA x 10.000
24Vehículo Eléctrico
25Almacenamiento de Energía
RÁPIDA RESPUESTA A CARGAS VARIABLES NIVELACIÓNDE LA CURVA DE DEMANDA APROVECHAMIENTO DEENERGÍAS RENOVABLES APORTE DE FLEXIBILIDAD YROBUSTEZ AL SISTEMA OPTIMIZACIÓN DE LASINFRAESTRUCTURAS VENTA DE SERVICIOS A LA REDARBITRAJE DE ENERGÍA INCREMENTO DE LA EFICIENCIAREDUCCIÓN DE EMISIONES DE CO2
Generación
Transporte y distribución
Uso final de la energía
26Almacenamiento de Energía
Tecnología de almacenamiento
Aplicaciones Posible desarrollo - Tendencias
Energía hidráulica (bombeo) Gran escala
Equilibrio de curva de demanda
Automatización y telecontrol de centrales
CAES Gran escala
Equilibrio de curva de demanda
CAES adiabática e instalaciones de menor tamaño con tanques
Volantes de Inercia Alta potencia, baja energía.
Mejora de calidad de red
Aplicación en regulación de frecuencia
Almacenamiento Térmico de Calor
Flexibilidad y continuidad (solar) de generación de energía
Desarrollo de sales fundidas y de materiales de cambio de fase
Hidrógeno Alta energía a largo plazo
SAIs
Mejora de eficiencia y fiabilidad de las etapas de almacenamientoSAIs de almacenamiento
Baterías REDOX Mejora de la calidad de potencia
Integración de renovables
Mejora de diseño, materiales y fiabilidad
Baterías NaS Puntas de consumo y calidad de red Reducción de coste y Temperatura de la funcionamiento
Baterías Litio Aplicaciones móviles Reducción de costes, incremento ciclo de vida. Desarrollo tecnologías
Baterías de Plomo - ácido Reducción de puntas de consumo
Seguridad de suministro
Desarrollo de tecnologías avanzadas (con carbono, con superconductores)
Baterías Cinc – aire Aplicaciones que admiten baterías no recargables (sí reciclables)
Desarrollo de sistemas de recarga
SMES (superconductores) Alta potencia, baja energía.
Mejora de calidad de red
Mejora de eficiencia
Reducción de costes
Ultracapacidades Alta potencia, baja energía.
Mejora de calidad de red
Aumento de la densidad de energía
Reducción de costes
27
Luis PEDROSADirector de la Unidad de EnergíaEdificio 700Parque Tecnológico de BizkaiaTel. : +34-94-6073300Fax: +34-94-6073349E-mail: [email protected]