Cic mghl27sep

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Cic mghl27sep

  1. 1. Colegio de Ingenieros Civiles de México GRUPO PROSPECTIVO VISIÓN MEXICO 2030 México DF 27 de Septiembre 2010Propuesta para el Desarrollo deEnergías Renovables en México Gerardo Hiriart L ghiriart@enal.com.mx
  2. 2. Un intento de clasificación de las aplicaciones de las Energías RenovablesA.- Pequeños Desarrollos B.- Desarrollos Medianos C.- Grandes Desarrollos1.- Solar: Calentamiento de aire y 1. Fotovoltaicas comunitarias Eléctricosagua 2. Sistemas Híbridos Sol/viento/diesel Plantas TermosolaresRefrigeración 3. Geotérmica Binaria Desarrollos EólicosElectricidad PV y bateríasElectricidad y calor Combinadas 4. Pequeñas Hidros Centrales GeotérmicasArquitectura Pasiva 5. Biogás de desechos2.- Eólica: Electricidad, solar y 6. Mareas de doble Embalsebaterías3.- Geotérmica: Bombas de Calor(frío y Calor)Calefacción y A/C directa5.- Biomasa: Biodiesel de desechos D.- Tecnologías EmergentesBiogás casero 1. Nuevos desarrollos en EnergíaBagazo de caña y rastrojos Fuentes Renovables Solar. Alta Eficiencia6.- Océanos: Corrientes marinas y 2. Geotérmica EGSfluviales 1. Solar 3. OTECEnergía de las Olas 2. Eólica 4. Ventilas SubmarinasA/C con agua fría del mar 3. Geotérmica 5. Osmosis Directa e Hidráulica 4. Hidráulica 5. Biomasa 6. Marinas
  3. 3. 1.- Solar:•Calentamiento de A.- Pequeños Desarrollosaire y agua•Refrigeración•Electricidad PV ybaterías•Electricidad ycalor Combinadas•ArquitecturaPasiva2.- Eólica:•Electricidad, solary baterías3.- Geotermia:•Bombas de Calor(frío y Calor)•Calefacción y A/Cdirecta5.- Biomasa:•Biodiesel dedesechos•Biogás casero•Bagazo de caña yrastrojos•6.- Océanos:•Corrientesmarinas y fluviales•Energía de lasOlas•A/C con agua fríadel mar
  4. 4. 1.- Solar:•Calentamiento de A.- Pequeños Desarrollosaire y agua•Refrigeración•Electricidad PV ybaterías•Electricidad ycalor Combinadas•ArquitecturaPasiva2.- Eólica:•Electricidad, solary baterías3.- Geotermia:•Bombas de Calor(frío y Calor)•Calefacción y A/Cdirecta5.- Biomasa:•Biodiesel dedesechos•Biogás casero•Bagazo de caña yrastrojos•6.- Océanos:•Corrientesmarinas y fluviales•Energía de lasOlas•A/C con agua fríadel mar
  5. 5. 1.- Solar:•Calentamiento de A.- Pequeños Desarrollosaire y agua•Refrigeración•Electricidad PV ybaterías•Electricidad ycalor Combinadas•ArquitecturaPasiva2.- Eólica:•Electricidad, solary baterías3.- Geotermia:•Bombas de Calor(frío y Calor)•Calefacción y A/Cdirecta5.- Biomasa:•Biodiesel dedesechos•Biogás casero•Bagazo de caña yrastrojos•6.- Océanos:•Corrientesmarinas y fluviales•Energía de lasOlas•A/C con agua fríadel mar
  6. 6. 1.- Solar:•Calentamiento de A.- Pequeños Desarrollosaire y agua•Refrigeración•Electricidad PV ybaterías•Electricidad ycalor Combinadas•ArquitecturaPasiva2.- Eólica:•Electricidad, solary baterías3.- Geotermia:•Bombas de Calor(frío y Calor)•Calefacción y A/Cdirecta5.- Biomasa:•Biodiesel dedesechos•Biogás casero•Bagazo de caña yrastrojos6.- Océanos:•Corrientesmarinas y fluviales•Energía de lasOlas•A/C con agua fríadel mar
  7. 7. 1.- Solar:•Calentamiento de A.- Pequeños Desarrollosaire y agua•Refrigeración•Electricidad PV ybaterías•Electricidad ycalor Combinadas•ArquitecturaPasiva2.- Eólica:•Electricidad, solary baterías3.- Geotermia:•Bombas de Calor(frío y Calor)•Calefacción y A/Cdirecta5.- Biomasa:•Biodiesel dedesechos•Biogás casero•Bagazo de caña yrastrojos6.- Océanos:•Corrientesmarinas y fluviales•Energía de lasOlas•A/C con agua fríadel mar
  8. 8. B.- Desarrollos Medianos1. Fotovoltaicas comunitarias2. Sistemas Híbridos Sol/viento/diesel3. Geotérmica Binaria4. Pequeñas Hidros5. Biogás de desechos6. Mareas de doble emb
  9. 9. B.- Desarrollos Medianos Puntos con potencial geotérmico para generación eléctrica con baja entalpía
  10. 10. B.- Desarrollos Medianos POTENCIAL GEOTÉRMICO DE LA ZONA: 30MW DISTRIBUIDOS AUTOCONSUMO Y VENTA DE EXCEDENTES A LA RED Por lo menos 30 plantas de 1 MW
  11. 11. 1.2. Fotovoltaicas comunitarias Sistemas Híbridos Sol/viento/diesel B.- Desarrollos Medianos3. Geotérmica Binaria4. Pequeñas Hidros5. Biogás de desechos6. Mareas de doble Embalse Hay sólo 22 centrales de Pequeña hidro instaladas en el país Potencial para más de 3000 MW Problema no es tan técnico sino: •Comunitario •Legal •CFE •Operación Formar brigada dedicada a las minihidráulicas?
  12. 12. 1.2. Fotovoltaicas comunitarias Sistemas Híbridos B.- Desarrollos Medianos Sol/viento/diesel3. Geotérmica Binaria Biogás 60/40 CH4/CO2 Mejorado 96/44. Pequeñas Hidros Relleno Sanitario5. Biogás de desechos6. Mareas de doble emb E T L•Sólo genera la planta de R EMonterrey A C N T•Potencial para unos 500 S RMW en México P I O C•Ciudad Jardín en Neza, Iun caso exitoso R D T A•Bonos de Carbono E Dfavorecen quema (?) (Europa) Biogás de: •Rastros •A la red de Metano•Generación resuelve •Electricidad •Lodos Aguas negrasproblema de emisiones •Basureros •AutomóvilesGEI y genera electricidad •Estiércol Ciudad Jardín •Siembras•Pepenadores (?) Bicentenario
  13. 13. B.- Desarrollos Medianos Generación usando mareas con embalse Área del embalse de 2,590 km2 Longitud cortina 74 km 1 Potencia instalada 38,828 MW (FP 6%) Energía total 21,657 GWh/año Pot/A = 15 MW/km2 E/A = 8.4 GWh/año/km2 3 Área del embalse de 630 km2 2 Longitud cortina 47 km 2 Potencia instalada 9,451 MW (FP 6%) Energía total 5,260 GWh/año Pot/A = 15 MW/Km2 1 E/A = 8. 4 GWh/año/km2 Área del embalse de 130 km2 3 Longitud cortina 16 km -20 Potencia instalada 1,979 MW (FP 6%) Energía total 1,090 GWh/año Pot/A = 15 MW/Km2 E/A = 8.4 GWh/año/km2 Doble Embalse Área del embalse de 53 km2 -10 80 MW 4 Longitud cortina 11 km -10 Potencia instalada 766 MW (FP 7%) Energía total 438 GWh/año Pot/A =ΔH 15 MW/Km2 7 E/A = 8.4 GWh/año/km2 6 5 d = 5 [m] Potencia [MW] 4 3 d 2 d = 3 [m] 1 0 ? 1 2 3 4 ΔH [m]
  14. 14. Mareas yCorrientes
  15. 15. C.- Grandes DesarrollosPor qué impulsar las energías renovables1. Economía?2. Se están acabando los combustibles fósiles?3. Diversificación matriz energética?4. Mayor integración nacional en la fabricación?5. Menor contaminación?6. Menores emisiones de CO2?
  16. 16. C.- Grandes Desarrollos; Por qué impulsar las energías renovables? 1. Economía? 2. Se están 1.- ECONOMÍA? acabando los combustibles • Geotérmica;Inversión entre 3000 fósiles? y 4000 $/kW instalado. 7 a 10 3. Diversificación Cents$/kWh FP 95% matriz energética? 4. Mayor integración • Solar; Inversión 6000$/kW más nacional en la tres plantas (Total 24 000 $)para fabricación? almacenamiento y una de carbón o la red para respaldo 5. Menor contaminación? 6. Menores • Eólica; Inversión 1400 a 2 100 emisiones de $/kW instalado. FP de 25 a 50% CO2? Respaldo de hidroeléctricas
  17. 17. C.- Grandes Desarrollos; Por qué impulsar las energías renovables? 1. Economía? 2.- SE ESTÁN ACABANDO LOS COMBUSTIBLES FÓSILES? 2. Se están acabando los Carbón: Hay para 250 años. combustibles fósiles? Es barato y abunda en países clave como EUA y China 3. Diversificación matriz Petróleo: Nuevos descubrimientos en aguas profundas energética? (Golfo de México, Brasil, África) y en el Ártico. 4. Mayor Recuperación secundaria y terciaria integración nacional en la Gas Natural: Estudio reciente (Agosto 2010) The Furure of fabricación? Natural Gas; an interdisciplinary MIT study. Hay gas 5. Menor barato para los próximos 90 años en EUA (incluido el contaminación? stranded gas) 6. Menores emisiones de Comentario: CO2? La independencia energética juega un papel importante en los países desarrollados para impulsar opciones alternas •Europa de Rusia •Estados Unidos de Arabia •Japón de todos
  18. 18. C.- Grandes Desarrollos; Por qué impulsar las energías renovables?1. Economía? 3.- DIVERSIFICACIÓN MATRIZ ENERGÉTICA ELÉCTRICA?2. Se están acabando los Carbón: 8% combustibles fósiles? Petróleo: 19%3. Diversificación Gas Natural: 24% matriz energética? Geotermia: Proporciona carga base. No consume agua.4. Mayor Eólica : Aporta energía pero poca potencia firme, no siempre integración predecible (combina bien con hidro) nacional en la Solar: Sólo energía en horas de sol. Cuadruplica el precio si se fabricación? instala almacenamiento5. Menor contaminación? Comentario:6. Menores • La eólica puede ser un ahorro en energía (combustibles) para el país emisiones de • La geotérmica de alta y baja entalpía puede aportar de 2000 a 3000 CO2? MW de carga base a precios competitivos
  19. 19. Por qué Renovables?1. Economía? 4.- MAYOR INTEGRACIÓN NACIONAL EN LA FABRICACIÓN?2. Se están acabando los Carbón: Equipo, combustible, mano de obra +importación combustibles Petróleo: Equipo, combustible, mano de obra fósiles? Gas Natural: Equipo, combustible, mano de obra + importación3. Diversificación matriz energética? Geotermia: Equipo, exploración, mano de obra + algo de importación (Posible exportación de ingeniería y equipos)4. Mayor integración Eólica : Prácticamente todo importado nacional en la Solar: Algo de fabricación nacional + importado fabricación?5. Menor Comentario: contaminación? • Se podrían establecer las condiciones para incrementar6. Menores fabricación e ingeniería nacional en las Renovables. emisiones de • Riesgo de caer en 100% importado en solar CO2? • En geotermia puede lograrse gran integración e incluso exportar
  20. 20. C.- Grandes Desarrollos; Por qué impulsar las energías renovables?1. Economía?2. Se están acabando los 5.- MENOR CONTAMINACIÓN? combustibles fósiles? Carbón:3. Diversificación Contaminación en las minas y accidentes matriz energética? Contaminación por partículas (Humo y cenizas), por SO2 y NOx y Mercurio4. Mayor integración (Todos remediables con la tecnología actual) nacional en la fabricación? Petróleo: Sulfuros y NOx5. Menor contaminación?6. Menores emisiones Gas Natural: Depende de impurezas. NOx en ciertos casos de CO2? Comentario: No está claro todavía la clasificación del CO2 como contaminante en los EUA. Todo indica que van a imponer límites de emisiones, a cada tecnología, caso por caso.
  21. 21. 1. 2. Economía? Se están acabando los combustibles fósiles? C.- Grandes Desarrollos; 3. Diversificación matriz energética? Por qué impulsar las energías renovables? 4. Mayor integración nacional en la fabricación? 5. Menor contaminación? 6.- MENORES EMISIONES DE CO2? 6. Menores emisiones Carbón: Emite el doble de CO2 que el gas Natural por kWh generado. Causas: i) por que la molécula combustible no de CO2? tiene hidrógeno y ii) por que la eficiencia de las plantas es menor que una de Ciclo Combinado con Gas Natural (Hay esfuerzos para resolverlo: Programa clean coal, IGCC, Oxicombustión y Captura y secuestro de carbono) C + O2 → CO2 libera 8,143 kcal / kg de C Petróleo: Mediana (contiene algo de H2) Gas Natural: El más bajo; i)Molécula con 4H. ii)Plantas más2H2 + O2 → 2H2O libera 34,720 kcal / kg de H2 eficientes CCGN Geotermia: Baja (algo de CO2) Kg CO2/millón kcal Eólica : Muy baja (Respaldo de carbón la incrementa)Carbono (C) 450 Solar: Muy baja (Huella de carbón puede ser alta)Carbón(Pittsburgh 85.6 % de C, 5.4% de 401 Comentario:H2) • Para bajar las emisiones de CO2 y unirnos al programa mundial deCombustóleo <450 ppm y <2°C , hay varias formas: 378 • Eficiencia energética(84% de Carbono, 10 % de H2)Diesel • Abatir emisiones de otros gases de efecto invernadero 288 • Mejores combustibles. Cuidado, tecnologías para abatir emisiones(64% de Carbono, 12% de H2) contaminantes pueden incrementar el CO2CH4(75% de Carbono % de 25 H2) 206 • Nuclear • Energías RenovablesCO 276 • Hay muchos escépticos que no creen que el cambio climático sea culpa del humano
  22. 22. Fomento a las Renovables• Promover su uso con incentivos• Tarifas subsidiadas (Feed in tariffs)• Portafolio de Renovables obligatorio (tantos MW adicionales por año o por década)• Venta de bonos de Carbono en el Mercado (MDL)• Fomentando e incentivando innovación tecnológica (Se examinan tres casos)
  23. 23. Geotérmica• Costo Central $2000, Pozos $1000/kW• Costo Central: Segurísimo• Costo Pozos: Casi Seguro• Incógnita: Cuántos pozos iré a requerir (aciertos y producción por pozo)• VENTAJAS – Alto factor de planta (Base) – Independiente del clima – Relativamente económica – Mucha integración Nacional – Recurso propio y abundante• DESVENTAJAS: Producción – No es evidente encontrarla Capacidad del yacimiento? por pozo?? – Riesgo de fallar en la estimación de la Capacidad – No se puede cambiar de sitio• INNOVANIÓN TECNOLÓGICA REQUERIDA – Geofísica y Geología; mejorar aciertos en localización de pozos – Perforación; Abaratarla, menos riesgos, menos daño a formación – Recuperar pozos fallidos; Acidificación, fracturamiento , etc.
  24. 24. Geotermia mundial (mediados 2010)
  25. 25. 50 MW Para cargar los almacenadores SOLAR durante el día 3X50 MW• Es muy abundante en el país• Es muy predecible• Se puede buscar el sitio más adecuado • Con técnicas de almacenamiento de• COSTO alto (6 000$/kW X 4) calor, se puede generar en forma• FP 25% continua día y noche• Pasarán muchos años antes de que sea comercial • Se requiere una central para generar• Mediana integración Nacional en el día (6 horas en invierno) y otras tres para que durante el día carguen los almacenadores para las otras 18• INNOVACIÓN TECNOLÓGICA REQUERIDA – Buscar esquema para comprarle calor solar horas – concentrado a un productor externo Iniciar proyecto piloto transformando plantas de • Cuando haya un día sin sol, se ciclo binario geotérmicas a solar de 300 kW requiere un respaldo de carbón o de Diesel para mantener el suministro
  26. 26. 1Compresor Turbina MWe GeneradorAire Calor concentrado en lugar de gas
  27. 27. EÓLICA• Costos de 1400 a 2100 $kW• Situación actual de México• Respaldo de hidros en Sur Este• Factor de planta en el Istmo hasta 50%, otras zonas 25 a 30%• Esquema de Generación – Obra Pública Financiada – Productor externo de energía – Autoconsumo – Exportación de Energía• Ventajas: – Abundante en el país – Relativamente económica – Podría integrar más a la comunidad• INNOVACIÓN REQUERIDA – Aumentar integración nacional (fabricación de componentes en el país) – Modelos y mediciones para selección de sitios – Mejorar legislación para promoverla
  28. 28. Algunas Propuestas Impulsar la adecuación de la legislación y normas vigentes para promover el desarrollo de las Energías Renovables (en todas sus modalidades) incluyendo al sector privado donde convenga Impulsar un programa de cuantificación , con estudios y mediciones en campo, para conocer mejor, cuantificar y modelar, los recursos geotérmicos, eólicos y de mareas Estrategias para el desarrollo de medianas y pequeñas aplicaciones (eléctricas y de calor) de todas las renovables Estrategia para fomentar la integración nacional en la fabricación de equipos e ingeniería (Reexaminar la eólica y la geotérmica) Desarrollar esquemas para innovación y aplicación de tecnologías de punta. Identificar y promover la investigación en temas específicos que el desarrollo requiera Formación de un “Cluster” de alta tecnología para la innovación en técnicas de exploración y perforación geotérmica (Con CFE, Pemex, Privados, Universidades, Tecnológicos, Asociaciones Internacionales de Geotermia, Desarrolladores, BID, SENER, DOE,..), donde el CICM pudiera ser el anfitrión.
  29. 29. D.- Tecnologías Emergentes (Temas que se deberían investigar)1. Nuevas Generaciones de 1. Hay bastante infraestructura en Tecnología Solar investigación en Termosolar y Fotovoltaica2. Geotermia de Roca Seca 2. Potencial sólo en EUA, más de Caliente (EGS) 100,000 MW3. Gradiente Térmico 3. Algunas aplicaciones en el Caribe Marino OTEC Mexicano4. Ventilas hidrotermales 4. Potencial Mundial >160 000 MW5. Ósmosis Directa (agua 5. Descarga del Balsas al mar y otros dulce/salada) ríos
  30. 30. D.- Tecnologías Emergentes 1.- Nuevas Generaciones de Tecnología Solar
  31. 31. Planta de ciclo binario en Soultz, Francia2.- EGS Precursora de la tecnología de Roca Seca Caliente (EGS)
  32. 32. ACOCULCO, Pue. Sitio Candidato para EGS 310°C
  33. 33. 3.- Gradiente Térmico Marino OTEC
  34. 34. 4.- VentilasHidrotermales
  35. 35. Presencia de Ventilas Hidrotermales 215°C320°C
  36. 36. 10 cmT = 250°C World Potential:Tsink 10°C (Very conservative estimate) 156,000 MWe !! V = 1 m/s Spec. Power= 100 x 0.04 MWe = 4 MWe/mQ= 240x4187x1x0.1 (0.1x0.45x0.90) η = 4 % =100 MWt/m Total transformation efficiency67,000 KmOcean Ridges 45% Carnot 90% Turbine 13,000 Km Explored 3,900 Km 30% With good vents 10 % 1 % usable 39 km !
  37. 37. 5.- Generación hidráulica con Ósmosis Directa Statkraft ,Oslo, Noruega Planta experimental de generación IEA OES Septiembre 2009 hidráulica con Ósmosis Directa

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