El potencial de energías alternativas de México

Presentación del tema: "El potencial de energías alternativas de México"— Transcripción de la presentación:

1 El potencial de energías alternativas de México
Universidad Nacional Autónoma de México Centro de Investigación en Energía El potencial de energías alternativas de México Claudio A. Estrada Gasca 1er Simposium: Medio Ambiente y Desarrollo Sustentable Simposia: Las Ciencias en la UNAM: Construir el Futuro de México Universidad Nacional Autónoma de México Ciudad Universitaria, DF, Noviembre 17, 2010

2 Objetivos Presentar una visión del problema actual de la energía en el mundo y en México. Proponer el uso de las energías renovables como una alternativa para enfrentar el cambio climático y garantizar un desarrollo sustentable para México.

3 Realidades La población va en aumento: 6.6 B (ahora) - 8 B (2030) La demanda y los consumos mundiales de energía van en aumento: ≅ 2% anual El pico de la producción de hidrocarburos convencionales a nivel mundial se alcanzará en los próximos años El uso de los hidrocarburos genera gases de efecto invernadero que contribuyen al cambio climático ¿Cuál es el reto energético que hay que enfrentar?

4 30 TW 2050 Reto energético que dejan los hidrocarburos
Brecha energética por los hidrocarburos 15 TW 2008 La energía que se consume en el mundo corresponde a una capacidad instalada de 30 TW 2050 La energía que se requerirá necesitará una capacidad de ¿Qué fuentes energéticas existen para enfrentar la demananda creciente de energía en forma sustentable. 1 TW = 1012 W : 1,000 Complejos GPE de 1,000 MW cada uno Fuente: Renewable in Global Energy Supply IEA 2004

5 Técnicamente factible Potencia global teórica
Futuro de la energía en el mundo y en México TW 60 TW 600 TW Solar 2.53 TW Aprox. 70 TW Apro. 676 TW Total 0.121 TW 2 a 4 TW 50 TW Viento 0.054 TW 0.6 TW 12 TW Geotermia 1.4 TW 5 TW 7 a 10 TW Biomasa 0.9 TW 1.7 TW 4.6 TW Hidráulica Capacidad instalada (2008) Técnicamente factible Potencia global teórica 0.845 TW 10 TW 17.5 TW Nuclear 1 TW = 1012 W : 1,000 Complejos GPE de 1,000 MW cada uno. Potencial aproximado de las energías renovables en el mundo Solar 60 TW Fuente: Renewable in Global Energy Supply IEA 2004 y Ren

6 Las energías renovables pueden satisfacer estos retos
Reto para las próximas décadas Acceso de los países emergentes (China, India, Brasil, México…) y países menos desarrollados a las fuentes de energía modernas (electricidad y carburantes) necesarios para su desarrollo. Sin tensiones geopolíticas dramáticas por el control de los yacimientos de los hidrocarburos. Sin degradación irreversible del medio ambiente natural, particularmente de las emisiones de gas de efecto invernadero. Las energías renovables pueden satisfacer estos retos

7 Consideraciones sobre el desarrollo de las ER
Alza de los precios de los hidrocarburos (¿hacia los 150 dólares por barril ?). Mercado mundial de emisiones de CO2 (¿hacia dólares la tonelada de CO2?). Políticas voluntarias de los estados (Unión Europea y sus miembros, Estados Unidos, China, India, Brasil) + iniciativas locales. Progreso acelerado de las tecnologías de energías renovables. 73 países han definido e implementado políticas de promoción de las ER y políticas de investigación y desarrollo de las ER. Esas políticas han ejercido una influencia fundamental en el crecimiento de los mercados de ER.

8 Inversión anual mundial en ER (1995-2007)
Mercado Mundial de las ER Inversión anual mundial en ER ( ) 70, 000 millones de USD en 2007 120, 000 millones de USD en 2008

9 Costos nivelados de energía en USD constantes del 2005$1
Mercado Mundial de las ER Evolución de los Costos de las Energías Renovables Costos nivelados de energía en USD constantes del 2005$1 Source: NREL Energy Analysis Office ( 1These graphs are reflections of historical cost trends NOT precise annual historical data. DRAFT November 2005 9 9

10 ¿Qué tan competitivas son las tecnologías de ER?
Mercado Mundial de las ER ¿Qué tan competitivas son las tecnologías de ER? Mercado mayorista minorista 10 20 30 40 50 Generación eléctrica Costos en cent$US/ kWh Mini-hidráulica Solar Fotovoltaica Concentración Solar Biomasa Geotérmica Eólica This slide illustrates the range of mature technologies particularly hydro and some biomass that already under some circumstances compete in wholesale and retail power markets, And the price GAP that mechanisms such as tradable certificates can fill. The further we range to the right the more critical multiple revenue streams such as TRECs and CERs become.

11 Consumo de Energía Global en 2008
Energía Mundial y las ER Consumo de Energía Global en 2008 80.8 % energías fósiles 12.7 % energías renovables 0.6 % nuevas energías renovables Fuente: IEA, Renewables Information 2008.

12 Energía Mundial y las ER
Poducción de energía eléctrica Potencia eléctrica instalada en 2008: 4,012 GWe 66.6 % fósiles Fuente: IEA, Electricity Information 2008. 18.7 % energías renovables 2.4 % nuevas energías renovables

13 Energía en México y las ER
Estructura de la producción de energía primaria (2007), (10,523 petajoules) 92% fósiles 7.02% energías renovables 1.02% nuevas energías renovables Fuente: SENER, Balance Nacional de Energía 2007.

14 Energía en México y las ER
Capacidad instalada de generación eléctrica por tecnología en el CFE 2008 49, 930 MWe 73 % combustibles fósiles 24.2 % energías renovables 2.2 % nuevas energías renovables Fuente: CFE,

15 Residencial, comercial y público 893.5 18.6 Transporte 2157.8 44.8
Energía en México Consumo final total de energía (petajoules) 2007 % Consumo final total 4815.1 100 Consumo no energético 266.0 5.5 Residencial, comercial y público 893.5 18.6 Transporte 2157.8 44.8 Agropecuario 134.9 2.8 Industrial 1392.9 28.3 Fuente: SENER, Balance Nacional de Energía 2007.

16 Energía en México Situación crítica para México Consumo interno
Producción total Producción Cantarell

17 Proyecciones Futuras de Energía
Objetivo sostenible en el crecimiento de la demanda energética primaria mundial El crecimiento pivota en tres renovables: Biomasa, eólica y solar Year Source: German Advisory Council on Global Change, 2003,

18 Energía Eólica Potencial en México
Península de Baja California 200 MW Potencial en México 40,000 MW Costa del Golfo 700 MW Península de Yucatán 1,000 MW . Altiplano Norte y Centro del País 900 MW . Oaxaca 2,000 MW

19 Energía Eólica Tecnología
Características Capacidad Instalada en el Mundo 60,500 MW (Abril 2006)

20 México cuenta actualmente
Energía Eólica Proyección Desarrollo en España En 6 años se instalaron 8,760 MWe México cuenta actualmente con 85 MW Posible desarrollo eólico en México Considerando 35,000 MW instalados se generan: 12,500 Empleos directos/año 125,000 Empleos indirectos/año No. De usuarios: 23 millones con consumos de 4,000 kWh/año

21 Energía Solar, un recurso inagotable
La energía solar recibida cada 10 días sobre la Tierra equivale a todas las reservas conocidas de petróleo, carbón y gas. 40 N 35 S El 70% de la población del planeta vive dentro de la denominada “Franja Solar”.

22 Energía Solar: Tecnologías Fotovoltaicas

23 Energía Solar: Tecnologías Fotovoltaicas, Mercados

24 Calentamiento Solar de Agua
Tecnología

25 Calentamiento Solar de Agua

26 Calentamiento Solar de Agua
Fuente: IEA-SHC, Solar Heat Worldwide. Markets and Contribution to the Energy Supply 2007 Capacidad instalada anual de captadores solares planos y de tubos evacuados de 1999 a 2007.

27 Calentamiento Solar para Procesos Industriales
Sector Industrial Proceso Nivel de Temperaturas, 0C Comidas y Bebidas Secado Lavado Pasteurización Ebullición Esterilización Tratamientos térmicos Industria textil Blanqueado Entintado Industria química Destilación Varios procesos químicos Todos los sectores Precalentamiento de agua para ebullición Calentamiento al inicio de la producción

28 Desarrollo de colectores solares de mediana temperatura
Calentamiento Solar de Agua para Procesos Industriales Desarrollo de colectores solares de mediana temperatura CIE-UNAM, México Solel, Israel Parasol, Austria SIJ, Germany Parasol, Austria

29 Energía Solar: Tecnología termosolar de potencia

30 Energía Solar: Tecnología termosolar de potencia
Fuente: SolarPACES, 2008 Recientemente, hay un resurgimiento del interés en la tecnología. Aproximadamente 10,000 MW están construidos, en construcción o propuestos.

31 PLANTA PS10: Generación directa de vapor
VAPOR SATURADO Conservadurismo termodinámico Factor de capacidad limitado Penaliza O+M del bloque de potencia

32 PLANTA PS10, PS20

33 Solar One en Nevada "Nevada Solar One" planta termosolar en el Estado de Nevada (USA), 2007

34 Solar One en Nevada "Nevada Solar One" planta termosolar en el Estado de Nevada (USA), 2007 Generales: Compañía ACCIONA Energy Capacidad 64 MWe Inversión 250 M $USD Tiempo de construcción 16 meses Capacidad de producción 134 millones de kWh/año Características Técnicas: Area: 1.3 km2 Longitud de concentradores cilindrico parabólicos 76 Km No. de espejos 219,000 Temperatura del Fluido 400 °C

35 Potencia de una PTS / área = 49 MWe / Km2
Energía solar, superficie necesaria para satisfacer la demanda eléctrica en México Potencial: Chihuahua: 18,873 GWe Sonora: 14,030 GWe Con la energía solar que llega a 0.14% de la superficie de estos estados, toda la energía eléctrica consumida en el país podría ser satisfecha. 4,225 Km2 65 Km Irradiancia de alta calidad en más de la mitad del país G = 1000 W/m2 promedio en estados de alta insolación Potencia eléctrica instalada en México : 50 GWe (Sep 2008) Potencia de una PTS / área = 49 MWe / Km2

36 CAPACIDAD ACTUAL INSTALADA
Geoenergía en México MÉXICO ocupa el Tercer lugar a nivel MUNDIAL CAPACIDAD ACTUAL INSTALADA 953 MWe Se tienen identificados más de 300 sitios termales con el potencial de instalar otros 11,940 MWe

37 Biomasa 11% de la energía primaria del mundo viene de la biomasa.
Sin embargo, es solo el 18% de lo que podría ser. El potencial de biomasa del mundo en el 2050 pudiera ser igual a la energía total primaria que se consume hoy.

38 Biomasa en México Leña y Bagazo La bioenergía representa el 5% de la oferta interna de energía primaria en México (344 de 7,367 PJ/yr en 2008) Se tiene un potencial sustentable de 3,000 PJ/año que equivaldría al 62% de la energía final demanda debida a los sectores de consumo final energético en el año 2008 (4,814 PJ)

39 Energía Mini y Micro Hidráulica en México
Capacidad hidroeléctrica instalada en México: 10,707 MWe Distribución Río % Potencia Hidroeléctrica total Grijalva 52.30 Balsas-Santiago 20.60 Ixtapatongo 16.30 Papaloapan 6.40 Yaqui-Mayo 4.40 Podrían aprovecharse aún 3,250 MWe de mini y hasta 38,700 MWe de gran hidro

40 Energía del Mar en México
En México no existen centrales eléctricas que utilicen la energía de los océanos y tampoco existen proyectos de desarrollo de ningún tipo de estas centrales. De hecho, el uso de la energía del mar no está muy extendido, de momento sólo algunos países del mundo cuentan con este tipo de tecnología

41 Energía del Mar en México
El Mar de Cortés tiene un enorme potencial de generación eléctrica que podría explotarse a través de tres tipos de tecnología. Energía de las mareas. Las corrientes marinas que existen en el Canal del Infiernillo Las ventilas hidrotermales (fallas de distensión en el lecho marino)

42 Energía Nuclear en México
Capacidad Instalada: 1,365 MW (planta como Laguna Verde) Vida útil de una Planta nucleoeléctrica: 30 años Combustible nuclear requerido: 20 ton importadas por recarga / 9 meses Recurso probado de minerales radioactivos (2007): 9,682 tons. de uranio radiactivo U3O8. Para eventualmente convertir este uranio en combustible nuclear UO2, es necesario enriquecerlo en el extranjero, ya que en México no se cuenta con la tecnología necesaria para ese proceso en México Reservas totales de uranio mexicano alcanzarían para 63 recargas El total de las reservas alcanzarían para poco más de 40 años; es decir, sólo alcanzan para poco más de otra planta igual a Laguna Verde Se concluye que México no puede establecer un programa nuclear basado en sus propios recursos de uranio; si quiere hacerlo, tendrá que seguir recurriendo a la importación de uranio enriquecido.

43 Producción de CO2 por tecnología
Emisiones de CO2 en Ciclos de Vida de Tecnologías de ER para Generación Eléctrica y su comparación con tecnologías convencionales Fuente: Varun, Bhat I.K., Prakash R. (2009). LCA of renewable energy for electricity generation systems—A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews –1073

44 Producción de CO2 por tecnología
Emisiones de CO2 en Ciclos de Vida de Tecnologías de ER para Generación Eléctrica y su comparación con tecnologías convencionales Fuente: Varun, Bhat I.K., Prakash R. (2009). LCA of renewable energy for electricity generation systems—A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews –1073

45 Producción de CO2 por tecnología
Emisiones de CO2 en Ciclos de Vida de Tecnologías de ER para Generación Eléctrica y su comparación con tecnologías convencionales Tecnología Capacidad (litros) Uso Emisiones (vida útil 10 años) L/día g CO2/día Calentador solar colector plano* 150 108.7 Calentador de GLP (automático c/piloto)** 80 1,798.7 Fuente: * Jordi Messeguer, Tesis Lic. ** Dr. Roberto Best, Comunicación personal

46 En Resumen, ER en México México ha estado haciendo algunos esfuerzos para promover las ER. Geotermia: 953 MWe, 30 años de desarrollo. Eólica: 83 MWe, en construcción. Solar: 25 MWe en un complejo de 950 MWe Ciclo Combinado, en licitación …..¿? Bioenergía: Una ley ha sido aprobada por el congreso y se tienen una iniciativa de producción masiva de etanol para alcanzar 7 mil 840 barriles al final del 2012. Mas recientemente y debido a la reforma energética habrá fondos para investigación y desarrollo. …….. Pero limitados y tarde. Sin embargo…. Existe todavía una gran oportunidad para que México ingrese a la competencia mundial por el desarrollo mundial de la ER.

47 Conclusiones México requiere un cambio de paradigma energético, que nos permita entrar de lleno a la transición energética. Las energías renovables (ER) son una realidad mundial cuyos mercados están creciendo rápidamente Las tecnologías de ER son capaces de resolver el problema energético de México y de su desarrollo sustentable, por abundancia, por tecnología limpia de cero emisiones en operación y por impacto económico. Para garantizar el desarrollo sustentable del país el estado mexicano debe comprometerse con una visión a largo plazo del aprovechamiento de las ER en México. Las energías renovables son una gran oportunidad para el desarrollo científico y tecnológico en México.

48 Gracias por su atención