SOSTENIBILIDAD E INDEPENDENCIA ENERGÉTICA PARA LAS CIUDADES DE ESPAÑA La producción y distribución de las energías renovables en las ciudades Francisco.

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1 SOSTENIBILIDAD E INDEPENDENCIA ENERGÉTICA PARA LAS CIUDADES DE ESPAÑA La producción y distribución de las energías renovables en las ciudades Francisco Serrano Casares Instituto Andaluz de Energías Renovables E.T.S. Ingenieros Industriales Universidad de Málaga OMAU, 24 de abril de 2008

2 Índice Panorama energético Las energías renovables
El ahorro y la eficiencia energética Conclusiones

3 EL FACTOR ENERGÉTICO Energía total usada por la humanidad (IEA, 2005) = Mtep (millones de toneladas equivalentes de petróleo) Valor equivalente = TW (1 TW equivale al consumo continuo de 1012 W; durante un año completo = 8760 TWh = 1000 plantas de 1000 MW de potencia nominal) Consumo anual medio por habitante (6600 millones de personas) = 1,73 tep = kWh 20 veces mayor que el mínimo necesario para la supervivencia CONSUMO TOTAL DE ENERGÍA PRIMARIA EN EL MUNDO (2005) = Mtep = 1.32 x 1014 kWh KEY WORLD ENERGY STATISTICS (IEA, 2007)

4 Reservas totales mundiales probadas
EXTRACCIÓN DE PETRÓLEO Y RESERVAS Producción: 80 x 106 barriles/día 30 x 109 barriles/año Reservas totales mundiales probadas 1.200 x 109 barriles

5 Reservas totales mundiales probadas
EXTRACCIÓN DE GAS Y RESERVAS Producción: x 106 m3/día 2.700 x 109 m3/año Reservas totales mundiales probadas 185 x 1012 m3

6 Reservas combustibles fósiles
Reservas probadas (Gtep) Reservas-producción (años) Reservas estimadas-producción (años) Reservas estimadas-crecimiento producción 2% (años) Petróleo 143 41 ~200 125 Gas 138 64 ~400 210 Carbón 566 251 ~700 360

7 RECURSOS TOTALES DE PETRÓLEO
Available Oil Resources as a Function of Economic Price (2004) Less than 40 years at current consumption path (20-25 years for practical purposes) Resources to Reserves - Oil and Gas Technologies for the Energy Markets of the Future (IEA, 2005)

8 Evolución del precio del crudo

9 El Sistema Energético La estructura fundamental de nuestro sistema energético y base de nuestro moderno desarrollo gira todavía en torno a dos tecnologías generadas en los siglos XVIII y XIX: La máquina de vapor construida por Thomas Newcomen en Inglaterra en 1707. La conexión entre sí de dos dinamos Gramme en 1873 para la generación de electricidad con la primera, y su transmisión para producir trabajo, con la segunda.

10 El Sistema Energético Característica más significativa: la perfecta simbiosis tecnológica entre los motores térmicos y los generadores eléctricos que permite la inducción a gran escala de la propiedad que llamamos ELECTRICIDAD VECTOR ENERGÉTICO alimenta a las máquinas eléctricas motoras permite generar calor permite producir luz

11 El Sistema Energético Se edifica en la práctica sobre un solo pilar, la TERMODINÁMICA, concretada en las tecnologías del calor, que sólo sabemos obtener mediante tres métodos diferentes: la combustión química (calor o movimiento) la reacción nuclear (calor) la irradiación solar (calor o electricidad) Paradigma tecnológico-científico: binomio máquina térmica-máquina eléctrica

12 El Sistema Energético PROBLEMAS
Bajo rendimiento de las transformaciones energéticas que tienen lugar en los motores térmicos Elevadas cantidades de gases perniciosos emitidos por los combustibles fósiles usados mayoritariamente en los motores térmicos Posibilidad de agotamiento de los combustibles fósiles

13 ¿FUTURA ENERGÍA PRIMARIA?
Energía Total consumida por la humanidad en 2004 = Mtoe, equivalente a 14,68 TW Estimación de la IEA  llegar a TW para el 2050 y a TW para el 2100 Alternativas e inconvenientes: carbón (emisiones de CO2); energía nuclear (residuos, seguridad, combustible para sólo alrededor de 100 años); fusión nuclear (50 años?!) ¿De dónde obtendrá la humanidad la energía primaria en el futuro?, ¿qué papel jugarán las energías renovables?

14 POTENCIAL ENERGÍAS RENOVABLES
DATOS GLOBALES POTENCIA GLOBAL TEÓRICA TÉCNICAMENTE FACTIBLE CAPACIDAD INSTALADA (2003) PORCENTAJE INSTALADO Hidráulica 4.6 TW 0.3 TW 6.5 % Biomasa TW 5 TW 1.4 TW 28 % Geotérmica 12 TW 0.6 TW 0.054 TW 9 % Eólica 50 TW 4 TW TW 0.16 % Solar 600 TW 60 TW TW % TOTAL 676 TW (Aprox.) 70 TW (Aprox.) 1.76 TW 2.5 % POTENCIAL ESTIMADO ANUAL DE LAS DISTINTAS FUENTES DE ENERGÍA RENOVABLES (1 TW equivale a un consumo sostenido de 1012 W; este valor durante un año = 8760 TWh = 1,000 plantas de potencia de 1,000 MW cada una de ellas)

15 POTENCIAL ENERGÍAS RENOVABLES vs NUCLEAR Hidráulica 4.6 TW 0.3 TW
DATOS GLOBALES POTENCIA GLOBAL TEÓRICA TÉCNICAMENTE FACTIBLE CAPACIDAD INSTALADA (2003) PORCENTAJE INSTALADO Hidráulica 4.6 TW 0.3 TW 6.5 % Biomasa TW 5 TW 1.4 TW 28 % Geotérmica 12 TW 0.6 TW 0.054 TW 9 % Eólica 50 TW 4 TW TW 0.16 % Solar 600 TW 60 TW TW % TOTAL 676 TW (Aprox.) 70 TW (Aprox.) 1.76 TW 2.5 % Nuclear 17.5 TW 10 TW 0.845 TW 8.45 %

16 Consumo de energía primaria en España en 2005 (IDAE)

17 Intensidad energética primaria

18 Consumo de energía final
Por fuentes Por sectores

19 Dependencia energética
Las importaciones netas de energía en 2005 fueron el 82,4% del consumo total. En 1990, esta dependencia estaba en el 67%. Consecuencias: falta de seguridad en el suministro mayor grado de incertidumbre que en los años anteriores situación económica inestable

20 Nuevo modelo energético sostenible
Desarrollo de las energías renovables Políticas de ahorro y eficiencia energética Uso de tecnologías energéticas avanzadas(ciclos combinados, energía del hidrógeno, fusión nuclear, …)

21 Las energías renovables
Tienen su origen en la Naturaleza, se producen de manera continua y son inagotables a escala humana Minihidráulica Geotérmica Del mar Solar (térmica y fotovoltaica) Eólica Biomasa

22 Mecanismos de ayuda a las energías renovables
Subvenciones a las instalaciones Estatales (ICO-IDAE) Autonómicas (Programa de incentivos-PROSOL en Andalucía) Primas a la producción eléctrica Eólica Solar (fotovoltaica y térmica alta-media temperatura) Biomasa Desgravaciones en el impuesto de sociedades

23 Renovables en Málaga Las energías renovables representan el 91,95% del total de la potencia instalada en la provincia de Málaga

24 Energía solar térmica y fotovoltaica

25 Distribución de la producción de energía eléctrica en Málaga

26 El Sol como recurso renovable
En Andalucía: Irradiación media anual: 2MWh/m2 15 Gtep/año (2 veces el consumo mundial de 1991)

27 Energía solar térmica Aprovechamiento directo de la radiación solar
para producir un efecto térmico

28 Sistema integrado

29

30 Aplicaciones Sector hotelero Sector residencial
El Código Técnico de la Edificación establece la obligatoriedad de estas instalaciones en todas las nuevas edificaciones desde septiembre de 2006. Sector hotelero Preparación de agua caliente sanitaria cuarta parte del consumo de un hotel medio Climatización de piscinas Sector residencial Vivienda tipo: 2 a 4 m2 y almacenamiento de 150 a 300 litros. El coste de la instalación se sitúa entre los € y los €

31 Energía solar térmica de media temperatura
Concentradores cilindro-parabólicos

32 Planta solar de Solucar (Abengoa)

33 Energía solar fotovoltaica
Conversión directa de la energía de la radiación solar en electricidad mediante las células solares

34 Cabaña en India

35 Cabañas en Suecia

36 Integración en edificios: tejado fotovoltaico

37 Integración en edificios

38 Integración en edificios

39 Central fotovoltaica

40 Energía solar fotovoltaica en Andalucía
The electricity production capacity of photovoltaic power plants and the selection of solar energy sites in Andalusia (Spain) J. Arán Carrioón, A. Espín Estrella, F. Aznar Dolsa, A. Ramos Ridaob. University of Granada, Granada, Spain Renewable Energy 33 (2008) 545–552

41 Capacidad de producción eléctrica con fotovoltaica en Andalucía 38,693 GWh/año
Demanda de energía eléctrica en Andalucía 38,693 GWh/año (año 2003)

42 Venta de electricidad REAL DECRETO 661/2007, de 25 de mayo, por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial (BOE nº126 de 26 mayo 2007). b.1.1 P≤100 kW primeros 25 años 44,0381 c€/kWh a partir de entonces 35,2305 c€/kWh 100 kW<P≤10 MW 41,7500 c€/kWh 33,4000 c€/kWh 10<P≤50 MW 22,9764 c€/kWh 18,3811 c€/kWh

43 Obligatoriedad de uso RD 314/2006 Código Técnico de la Edificación establece la instalación mínima de 6,25 kWp, según el uso y la localización

44 Energía eólica Conversión de la energía del viento en energía útil
mediante un aerogenerador

45 La biomasa como fuente de energía
Representa el 55% de la energía producida por las renovables

46 Aprovechamientos de la energía de la biomasa
Doméstico y para fines térmicos Nuevos aprovechamientos Biomasa como combustible para generación de electricidad Producción de biogas a partir del tratamiento de residuos Producción de biocombustibles

47 Los biocombustibles Puesta en valor de zonas con excedentes agrícolas o sin cultivar y reciclado de aceites vegetales usados Bioetanol Biodiesel Industria de producción de promoción pública Combustible en el transporte público

48 Ahorro y eficiencia energética
Reducción de la demanda Eficiencia Reducción del consumo de recursos

49 El ahorro en las ciudades
Cada hogar español consume anualmente en concepto de iluminación el equivalente a 352 kilos de CO2 emitidos a la atmósfera Sustituir en cada hogar una bombilla convencional por otra de bajo consumo evitaría la emisión de toneladas de CO2

50 El ahorro por los ciudadanos
Instalar burletes en puertas y ventanas ahorra entre un 5 y un 10% de energía Instalar dobles ventanas ahorra un 20% de consumo de energía Hacer un uso racional de los aparatos de calor y refrigeración: cada grado de temperatura que aumentemos consume entre un 5 y un 7% más de energía

51 El ahorro por los ciudadanos
Utilizar siempre que se pueda el transporte público Al comprar un coche nuevo consultar la etiqueta energética Considerar que el consumo aumenta en función de la velocidad: aumentar la velocidad un 20% significa un aumento de un 44% en consumo

52 Arquitectura bioclimática

53 Arquitectura Bioclimática = Reducción Demanda Climatización Edificios
Diseños arquitectónicos y estrategias de operación orientados a reducir las necesidades de acondicionamiento de los edificios: Orientación del edificio Dispositivos de captación/bloqueo solar Diseño y disposición adecuados de elementos constructivos (aislamientos, masas térmicas, etc.) Operación y control adecuados de elementos móviles adaptados al clima.

54 Conclusiones: análisis DAFO
Debilidades Necesidad de formación para los instaladores y fabricantes Falta de entramado industrial Normativa dispersa y no coherente La integración de los equipos de energía solar en los edificios debe contar con los arquitectos La publicidad es escasa No se conocen por el público los beneficios medioambientales de las energías renovables y de las medidas de ahorro y eficiencia energética

55 Conclusiones: análisis DAFO
Amenazas Variabilidad con el tiempo del recurso solar. Dificultad de predecir, a corto plazo, los vientos Necesidad de infraestructuras Competitividad de otras provincias y países con mayor desarrollo tecnológico o menor coste de la mano de obra Mala experiencia con las instalaciones de energía renovable de los primeros años Necesidad de acoplamiento a condiciones de confort más limitadas en algunos casos

56 Conclusiones: análisis DAFO
Fortalezas Tecnologías maduras Rentabilidad en tiempo razonable, con la posibilidad de ayudas Incentivos para la instalación de renovables en las industrias y para la aplicación de medidas de ahorro energético Apoyo financiero Base importante de fabricantes e instaladores de equipos solares, y de ingenierías para los temas de ahorro y eficiencia energética

57 Conclusiones: análisis DAFO
Oportunidades Elevada disponibilidad de recursos renovables Aceptación de los sistemas no contaminantes Subida continua de los precios de la energía Elevada densidad de población y de viviendas en la costa Industria turística muy fuerte Instalaciones en núcleos urbanos de sistemas solares integrados en edificios Zonas con posibilidad de plantaciones de cultivos energéticos

58 Muchas gracias por su atención
Francisco Serrano Casares Instituto Andaluz de Energías Renovables E.T.S. Ingenieros Industriales Universidad de Málaga