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Presentación xx simposio peruano de energía solar lcp 17 10 2013
 

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    Presentación xx simposio peruano de energía solar lcp 17 10 2013 Presentación xx simposio peruano de energía solar lcp 17 10 2013 Presentation Transcript

    • Universidad de Tarapacá Aplicaciones de la Energía Solar en la Región de Arica y Parinacota, Chile: Tratamiento Solar de Agua y Medición de la Radiación Dra. Lorena Cornejo Ponce LIMZA, EUIIIS–UTA/CIHDE
    • CERENAYMA / EUIIIS / UTA El Laboratorio de Investigaciones medioambientales de Zonas Áridas LIMZA Ente de investigación y desarrollo (I+D) perteneciente a la Universidad de Tarapacá Estudios y análisis de los Recursos Hídricos regionales Nuevos procesos y tecnologías económicas Servicios de análisis químicos Servicios de asesoría
    • EL PROBLEMA DE LA ENERGIA Key World Energy Statistics, 2012 Combustibles fósiles: 86,7% CEREMONIA DE LANZAMIENTO DEL SOLAR ENERGY RESEARCH CENTER. SANTIAGO DE CHILE, 5 JULIO 2013 Combustibles fósiles: 81,1%
    • POTENCIAL DE ENERGIAS RENOVABLES POTENCIA GLOBAL TEÓRICA POTENCIAL TÉCNICAMENTE FACTIBLE POTENCIAL ECONOMICAMENTE FACTIBLE (2003) CAPACIDAD INSTALADA (2003) Biomasa 8 - 14 TW 6 - 8 TW No hay datos (*) 1.6 TW Hidráulica 4.6 TW 1.6 TW 0.8 TW 0.65 TW Geotérmica 66 TW 11.6 TW 0.6 TW 0.054 TW Eólica 20 TW 2 TW 0.6 TW 0.006 TW Solar 600 TW 60 TW 0.15 – 7.3 TW 0.005 TW Mareas/olas 234 TW No hay datos No hay datos ---- 1030 TW (aprox.) 85 TW (aprox.) 7 TW (aprox.) 2.3 TW (aprox.) DATOS GLOBALES TOTAL 1 TW equivale a la producción continuada de 1012 W durante un año completo = 8760 TWh = 1,000 plantas de potencia de1,000 MW de capacidad nominal CEREMONIA DE LANZAMIENTO DEL SOLAR ENERGY RESEARCH CENTER. SANTIAGO DE CHILE, 5 JULIO 2013 J. Blanco et al. Review of feasible solar energy applications to water processes. Renewable and Sustainable Energy Reviews 13 (2009) 1437–1445
    • 1 Dentro de las metas del gobierno de Chile, se espera para los próximos años crecer en promedio a una tasa del 6% al año, esto exigiría prácticamente duplicar la disponibilidad de energía para el año 2020. 2 Considerando estos posibles escenarios, el Gobierno plantea como meta que el 20% de la capacidad instalada de generación eléctrica para el 2020 sea por energías renovables no convencionales “ERNC”. 3 En este contexto, nuestra Región posee un alto potencial de uso de radiación solar mundial como fuente de generación de energía sustentable.
    • POTENCIAL SOLAR EN CHILE CEREMONIA DE LANZAMIENTO DEL SOLAR ENERGY RESEARCH CENTER. SANTIAGO DE CHILE, 5 JULIO 2013
    • CENTRO DE INVESTIGACIONES DEL HOMBRE EN EL DESIERTO LABORATORIO DE INVESTIGACIONES MEDIOAMBIENTALES DE ZONAS ÁRIDAS UNIVERSIDAD TARAPACÁ Proyecto FIC FONDO DE INNOVACIÓN PARA LA COMPETITIVIDAD REGION DE ARICA Y PARINACOTA CONSTRUCCIÓN DE UN MAPA SOLAR PARA LA REGIÓN DE ARICA Y PARINACOTA: CARACTERIZACIÓN Y MEDICIÓN DE LA RADIACIÓN SOLAR POR IMÁGENES SATELITALES CON MIRAS A LA INNOVACIÓN Y DESARROLLO REGIONAL A TRAVÉS DE LA APLICACIÓN DE LA ENERGÍA TERMOSOLAR EN CHILE.
    • Objetivo principal del proyecto Elaboración de un mapa solar de sustento a inversiones relacionadas a energías renovables no convencionales en la región de Arica y Parinacota 8
    • Evaluación del recurso solar • La evaluación del recurso solar es el primer paso requerido para el estudio de cualquier sistema energético basado en la energía solar • El objetivo primordial es la determinación de la irradiancia solar captada en un emplazamiento específico, la cual será empleada mediante una tecnología solar específica • Las metodologías pueden clasificarse como: – Evaluación clásica (a partir de medidas obtenidas en estaciones terrestres) – Evaluación a partir de imágenes de satélite 9 PROYECTO: CONSTRUCCCIÓN DE UN MAPA SOLAR PARA LA REGIÓN DE ARICA Y PARINACOTA
    • Componentes de la radiación solar • Radiación directa: la radiación recibida desde el Sol sin haber sido dispersada por la atmósfera. • Radiación difusa: la radiación recibida desde el Sol después que su dirección ha sido cambiada a consecuencia de la dispersión atmosférica o por efecto de las nubes. • Radiación reflejada: es la radiación reflejada desde los elementos físicos situados en el entorno y devuelta a la atmósfera como radiación difusa (también se conoce como albedo). La contribución de esta componente no supone un valor extremo, pero puede presentar un impacto mesurable, con incrementos entre el 5 y el 10% Direct Radiation Diffuse Radiation Reflected Radiation (Albedo) 10 PROYECTO: CONSTRUCCCIÓN DE UN MAPA SOLAR PARA LA REGIÓN DE ARICA Y PARINACOTA
    • Cuantificando el recurso solar • A la hora de diseñar un sistema energético solar se precisan valores de irradiación promedio para cada mes del año. • Muchas estaciones meteorológicas miden solo la irradiancia solar total. Sin embargo, muchos de los cálculos requeridos para determinar el rendimiento de un sistema solar térmico requieren una separación de las componentes directa y difusa ya que los captadores reaccionan de manera diferente a cada componente. • Para predecir la irradiación solar futura, el método óptimo consiste en emplear datos registrados durante la década previa. Las estaciones meteorológicas a menudo ofrecen los datos más fiables. PROYECTO: CONSTRUCCCIÓN DE UN MAPA SOLAR PARA LA REGIÓN DE ARICA Y PARINACOTA
    • Estaciones meteorológicas • Una estación meteorológica terrestre posee una serie de instrumentos cuyo objetivo es registrar medidas de la radiación solar y otra variables meteorológicas tales como la temperatura ambiente, la velocidad del viento, etc. • Dependiendo de la tecnología solar empleada, podemos estar interesados en la medida de la irradiancia solar global o en las componentes individuales de la misma (directa, difusa) • Señales obligatorias: – Irradiancia global sobre plano horizontal – Irradiancia difusa sobre plano horizontal – Temperatura ambiente – Velocidad del viento y dirección BSRN (Baseline Surface Radia on Network) sta on at the Plataforma Solar de Almería (Spain) • Señales opcionales: – Irradiancia directa normal – Irradiancia global sobre plano inclinado – Humedad relativa PROYECTO: CONSTRUCCCIÓN DE UN MAPA SOLAR PARA LA REGIÓN DE ARICA Y PARINACOTA
    • Bases de datos radiométricas • NASA-SSE (http://eosweb.larc.nasa.gov/sse) • Conjuntos de datos meteorológicos y de radiación solar • Interfaz web • Registro gratuito • Generación de datos mensuales • Resolución: 1º x 1º (111 km x 105 km) PROYECTO: CONSTRUCCCIÓN DE UN MAPA SOLAR PARA LA REGIÓN DE ARICA Y PARINACOTA
    • Radiación solar a partir de imágenes de satélite Proveedores comerciales • • • • • IRSOLAV SOLEMI 3Tier Solargis … PROYECTO: CONSTRUCCCIÓN DE UN MAPA SOLAR PARA LA REGIÓN DE ARICA Y PARINACOTA
    • Protocolo 1. Especificación de tres estaciones meteorológicas 2. Elaboración de primera versión de mapa solar satelital 3. Puesta en marcha de estaciones terrestres • Análisis de calidad de datos 4. Reajuste de modelos de conversión de imágenes de satélite a irradiancia solar para Arica-Parinacota 5. Revisión de mapa solar satelital 15 PROYECTO: CONSTRUCCCIÓN DE UN MAPA SOLAR PARA LA REGIÓN DE ARICA Y PARINACOTA
    • Valores del promedio anual de irradiancia solar global correspondiente al periodo 2000-2010 (metodología de estimación satelital IRSOLAV).
    • Mapa solar Arica-Parinacota 17 Mapa con imágenes satelitales de mayor resolución (5 X 5 Km). Información de IRSOLAV
    • Sitios de emplazamiento de las estaciones de medición solar
    • Localización geográfica estaciones 19
    • Localización geográfica • • • UTA-09 (Edificio CIHDE):  18°28'13" S  70°18'42" O QB-1678 (Minera Qiborax):  18°26'53" S  69°52'53" O LR-4391 (Camp. Las Rejas):  18°19'37" S  69°28'02" O 20
    • Descripción técnica Pirheliómetro de incidencia normal • Geónica Modelo DR01 • Clasificación ISO: First class • Ángulo de apertura: 5º • Rango espectral: 200 a 4000 nm
    • Descripción técnica Piranómetro termoeléctrico • Geónica Modelo SR11 • Clasificación ISO: First class • Rango de medida: 0-2000 W/m2 • Rango espectral: 305 a 2800 nm • Disco de sombra para medida de irradiancia difusa
    • Descripción técnica Seguidor Solar • Geónica Modelo SunTracker3000 • Seguimiento: dos ejes • Apunte: Automático • Acimut: 360º • Elevación: 90º • Precisión: 0.1º
    • Descripción técnica Temperatura y humedad relativa • Geónica Modelo STH-5031 • Rango Temp.: -30 a 70ºC (±0.1º) • Rango HR: 0 – 100% (±3% 090%, ±5% 90-98%) • Escudo radiación
    • Descripción técnica Dirección y velocidad del viento • Geónica Modelo 03002 • Rango Veloc.: 0 – 50 m/s (±0.5 m/s) • Rango Dir.: 0 – 360º (±5º)
    • Revisión estación de monitoreo de la Universidad de Tarapacá
    • Revisión de estación en planta Quiborax
    • Vista general de la estación en Quiborax con cierre perimetral terminado.
    • Revisión de estación de monitoreo en la Sub Estación “Las Rejas” E-CL
    • Estación de medición emplazada en Sub Estación “Las Rejas”.
    • Universidad de Tarapacá APLICACIONES: TRATAMIENTO SOLAR DE AGUA
    • El problema del agua en el mundo Safe drinking water: the need , the problem and an action plan, Report of the third world academy of Sciences, 2002
    • INTRODUCCIÓN RESIDUOS URBANOS La problemática del agua: •Creciente demanda de agua •Escasez de recursos hídricos MAR DE ARAL ACTIVIDAD AGRÍCOLA ACUICULTURA •Contaminación de aguas superficiales y subterráneas RESIDUOS INDUSTRIALES ACTIVIDAD GANADERA
    • INTRODUCCIÓN Mala calidad del agua potable (patógenos)      Falta de sistemas de tratamiento y purificación adecuados. Falta de agua de lluvia. Contaminación de los recursos hídricos. Falta de instalaciones de almacenamiento adecuadas. Ausencia de sistemas de suministro efectivos.
    • Red Temática 406RT0282 IBEROARSEN del CYTED Propósito de la Red: Establecer acciones articuladas de integración, complementariedad, asistencia recíproca y solidaria entre grupos expertos conformados por 46 equipos de investigadores de 17 países, para solucionar el problema del As, en particular en las poblaciones más pobres y aisladas. Argentina Bolivia Brasil Colombia Costa rica Cuba Chile Ecuador Nicaragua Perú Portugal Uruguay Venezuela El salvador España Guatemala México
    • Convenio de Desempeño UTA – MINEDUC “Posicionamiento de la Universidad de Tarapacá como Agente de Integración Transfronteriza”.
    • RED INTERNACIONAL ANDINOARSEN Cooperación interinstitucional permanente a través de una red internacional de investigación en la MACRO REGIÓN CENTRO-SUR ANDINA.
    • CUENCA LOCUMBA AsTOTAL = 82 – 1226 µg/L CUENCA SAMA AsTOTAL = 8,3 – 1043 µg/L Dr. Juan Rodríguez /Universidad Nacional de Ingeniería, Lima
    • Lago Poopó AsTOTAL = 15- 140 µg/L Dr. Jorge Quintanilla, Universidad San Andrés, La Paz, Bolivia
    • CUENCA RÍO LLUTA AsTOTA = 50-300 µg/L CUENCA RÍO SAN JOSÉ DE AZAPA AsTOTAL = 6- 42 µg/L CUENCA RÍO CHACA AsTOTAL = 8 – 116 µg/L CUENCA CAMARONES AsTOTAL = 320 – 3130 µg/L Dra. Lorena Cornejo, LIMZA, Universidad de Tarapacá, Arica
    • Table 1 Chemical characterization of Camarones River water extracted from two sampling sites Parameters Site 1 Site 2 pH Minimum - Maximum Minimum Maximum 8.1 – 8.4 8.2 – 8.5 Electric Conductivity (mS cm-1) 2.23 – 2.79 1.68 – 2.21 Dissolved O2 (mg L-1) 6.9 – 7.7 6.4 – 6.8 Turbidity (NTU) 0.7 – 0.7 0.7 – 0.7 Total dissolved solids (mg L-1) 1569 – 1953 Sulfate (mg L-1) 150 – 235 Chloride (mg L-1) 540 – 670 Total hardness (CaCO3 mg L-1) 390.6 – 420 267.5 – 289 Iron (mg L-1) <0.10 <0.10 Manganese (mg L-1) <0.05 – 0.07 <0.05 Calcium (mg L-1) 109.6 – 131.2 Magnesium (mg L-1) 17.1 – 18.8 Copper (mg L-1) <0.10 Arsenic (µg L-1) 1000 – 1200 ¡NO1177 – 1547 HAY 141 – 188 HIERRO! 493- 554 ¡ARSENICO MAYOR 72.9 – 93.4 A 100 VECES LA 12.3 – 14.1 NCh 409! <0.10 1100 – 1300
    • Afotunadamente el “sol” puede ayudar, su máxima intensidad se manifiesta en genera en aquellos sitios con problemas de agua
    • Reactores durante la Exposición Solar
    • Caudales tratados La tecnología Hierro Cero, tal como fue desarrollada, permite la obtención de 1L de agua libre de arsénico por botella. Cada unidad de remoción permite tratar un total de 12 litros en un ciclo completo de remoción. Una familia de 4 personas consumen: 2L x 4 = 8 Litros Dra. Lorena Cornejo 2008 LABORATORIO DE INVESTIGACIONES MEDIOAMBIENTALES DE ZONAS ÁRIDAS. ARICA-CHILE.
    • (■) without solar exposure with Fe (0) and CIT (4.5 mg L-1); (◊ ) Solar exposure with Fe (0) without CIT; (●) Solar exposure with Fe (0) and CIT (4.5 mg L-1). 100 remaining As(%) 80 60 40 20 0 0 5 10 Time (h) 15 20 25 Fig. 2. Curva de tiempo para la remoción de As (V) con los parámetros óptimos (2.0 g de lana de acero y una gota de jugo de limón), empleando agua del río Camarones.
    • Table 3 Physicochemical analysis of Camarones River water before and after the removal process with Zero-valent iron Parameters Prior to removal process After removal process pH 8.3 7.8 Electrical Conductivity (mS cm-1) 2.20 Sulfate (mg L-1) 154 Chloride (mg L-1) 541 Fe (mg L-1) Mn (mg L-1) < 0.10 DESPUÉS DEL TRATAMIENTO: < 0.10 < 0.05 ARSÉNICO = 4.8 0.19 L-1 µg Cu (mg L-1) < 0.10 Zn (mg L-1) < 0.10 Pb (mg L-1) <0.05 Cr (mg L-1) <0.05 2.30 ANTES DEL TRATAMIENTO: 105 ARSENICO = 1040 µg L-1 480 < 0.10 REMOCIÓN MAYOR AL < 0.10 <0.05 99% <0.05 Total dissolved solids (mg L-1) 1650 1725 Boron (mg L-1) 15.68 13.54 Total arsenic (µg L-1) 1040 4.8 Experimental Conditions: zero valent iron 1.3 g L-1; citrate 4.5 mg L-1; 6 hours of radiation.
    • INVENCIÓN INVEST. APLICADA DIFUSIÓN INVEST. BÁSICA INNOVACIÓN DESARROLLO LANZAMIENTO TRANSFERENCIA TECNOLÓGICA (INTERÉS PÚBLICO) - MASIFICACIÓN DE RESULTADOS PATENTE PROTOTIPO Nivel domiciliario = 12 Litros - SUMINISTRO DE SOLUCIÓN Prototipo propuesto = 200 - 400 Litros
    • Prototipo experimental
    • Prototipo de desinfección de agua en zona rural del Perú, Proyecto financiado por el COINCYTEC
    • . Descontaminación de Aguas Naturales, Locumba, Perú
    • OBJETIVO GENERAL DISEÑAR E IMPLEMENTAR UNA UNIDAD MÓVIL DESTINADA AL TRATAMIENTO DE AGUAS NATURALES, EN LA REGIÓN DE ARICA Y PARINACOTA, COMO UNA SOLUCIÓN CIENTÍFICO-TECNOLÓGICA INTEGRADA E INNOVADORA CAPAZ DE LOGRAR DE MANERA CONTINUA Y SIMULTANEA LA ELIMINACION DE PATOGENOS Y ELEMENTOS QUIMICOS (ARSÉNICO Y BORO) PRESENTES EN AGUAS DESTINADAS PARA CONSUMO HUMANO.
    • SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS (PARA CONSUMO HUMANO) RADIACION SOLAR AGUA ARSENICO BORO MICROORGANISMOS PATOGENOS
    • UNIDAD MÓVIL
    • Proyecto FONDAP Solar Energy Research Center (SERC) - Chile Dra. Lorena Cornejo Ponce EUIIIS Jornadas de Investigación e Innovación UTA 2013
    • Líneas de investigación Condiciones particulares del norte de Chile Líneas de Investigación (IV) (V) Almacenamiento de energía solar (Héctor Galleguillos) Tratamiento solar de Aguas (I) Energía solar en la industria (Lorena Cornejo) (Samir Kouro) (II) (III) Sistemas eléctricos con alta penetración de energía solar (Luis Morán) Sistemas de coordinación de energía solar para comunidades rurales y urbanas (Rodrigo Palma) (VI) Investigación básica en modelos económicos / sociales (Claudio Agostini) : relaciones temáticas relevantes entre líneas
    • SERC Estructura General Red internacional de cooperación científica Consejo Consultivo  María Elena Boisier  Nicola Borregard Consejo Académico / Directivo Director R. Palma Equipo de gestión y apoyo Subdirector L. Morán Línea Investig. 1 Línea Investig. 2 Luis Morán Samir Kouro  Alejandro Jadresic  Andrés Weintraub  Alejandro Jofré Investigadores Principales Línea Investig. 3 Rodrigo Palma Línea Investig. 4 Héctor Galleguillos Red de laboratorios Línea Investig. 5 Lorena Cornejo Línea Investig. 6 Claudio Agostini
    • Red de cooperación nacional / Laboratory for Electric Drive internacional Inst. Portuguese Arizona Center of Applications and Research of Solar Energy, (LEDAR), Department of Electrical and Computer Engineering, Ryerson University, Toronto, Canada; Bin Wu, Founder LEDAR. Plataforma Solar de Almería (PSA)-Ciemat (Spain); Diego Martínez, Director. PSA, CIEMAT; Julián Blanco, Responsible for Solar Program. Belarusian State Technological University; Prof. Oleg Dormeshkin, Vice -rector for Research, Belar us. - U. Konstanz, Germany ESRI, Ireland IPSE. Universidad de Évora, Évora, Portugal; Manuel Collares Pereira, Presidente da Direcao do IPES The Centre of Resources, Mathematical REhnu Inc.; Universidad Energy and Science Politécnica de Environmental (ACMS), University Justin Valencia, Valen Law, Melbourne of Arizona, Tucson-Elliot, Chief cia, Spain; Law School, Universidad Arizona, USA; Operations Juan Officer, University of Jerome V. de Sevilla, Juliá, Rector. Melbourne, USA. Moloney, Director. Spain; Australia; Lee Manuel Golden, Director García León, Vice-Rector of Research. Inst. General de Investigación, U niversidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú; Juan Rodríguez Rodríguez, Direc tor.
    • SERC (Solar Energy Research Center) Línea de Investigación N° 5 Tratamiento Solar de Aguas
    • Línea de investigación III: “Tratamiento solar de aguas” SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS (DESCONTAMINACIÓN Y DESINFECCIÓN) A ESCALA SEMI INDUSTRIAL (AGUA PARA CONSUMO HUMANO Y AGROPECUARIO) DESINFECCIÓN (ELIMINACIÓN PATÓGENOS) Y DESCONTAMINACIÓN (ELIMINACIÓN DE COMPUESTOS QUÍMICOS) DE AGUAS A NIVEL DOMICILIARIO (AGUA PARA CONSUMO HUMANO) INTERACCIÓN CON OTRAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN (MEDIANTE RELACIONES TEMÁTICAS RELEVANTES ENTRE LÍNEAS) (III) TRATAMIENTO SOLAR DE AGUAS DESALINIZACIÓN DE AGUA DE MAR (AGUA PARA CONSUMO HUMANO, AGROPECUARIO E INDUSTRIAL) (LORENA CORNEJO) (I) ENERGÍA SOLAR EN LA INDUSTRIA (V) SISTEMAS DE COORDINACIÓN DE ENERGÍA SOLAR PARA COMUNIDADES RURALES Y URBANAS (VI) INVESTIGACIÓN BÁSICA EN MODELOS ECONÓMICOS / SOCIALES/JURÍDICOS
    • PROCESOS DE DESALACIÓN Procesos de Desalación Destilación súbita multietapa (MSF) Destilación multi-efecto (MED) Evaporación Termocompresión de vapor (TVC) Energía Térmica Destilación solar Congelación Cristalización Formación de hidratos Filtración y evaporación Evaporación Energía Mecánica Filtración Energía Eléctrica Filtración selectiva Energía Química Intercambio Destilación con membranas Compresión mecánica de vapor (MVC) Ósmosis inversa (OI) Electrodiálisis (ED) Intercambio iónico
    • PROYECTO FIC 2013 Mejoramiento productivo de las organizaciones de pescadores y mariscadores artesanales de la Caleta de Camarones: Aplicación de tecnología de desalación de agua de mar mediante membranas empleando energía solar para el desarrollo de la Comuna de Camarones Objetivo General: Fortalecimiento y mejoramiento de las condiciones operativas y de desarrollo económico de la actividad post-extractiva de los recursos pesqueros de la caleta Camarones basado en un sistema de desalación de agua de mar
    • PROYECTO FIC 2013 Implementación de una planta de desalación térmica de aguas salobres como alternativa sustentable para el desarrollo económico agropecuario y turístico de la localidad de Taltape, Comuna de Camarones Objetivo General Implementar y poner en marcha un sistema de destilación multiefecto para la desalación térmica de aguas salobres como solución al bajo desarrollo de la producción agropecuaria y fortalecimiento del turismo en la localidad de Taltape, Comuna de Camarones.
    • GRACIAS LABORATORIO DE INVESTIGACIONES MEDIOAMBIENTALES DE ZONAS ÁRIDAS www.limza.cl