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Curso de Análisis de Proyectos de Energía Limpia Situación de las Tecnologías de Energía Limpia © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005. Casa.

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1 Curso de Análisis de Proyectos de Energía Limpia Situación de las Tecnologías de Energía Limpia © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Casa Solar Pasiva Crédito Fotográfico: McFadden, Pam DOE/NREL Crédito Fotográfico: Nordex Gmbh Granja de Viento

2 Generación de Electricidad con Residuos de Madera Objetivo Incrementar la conciencia en las tecnologías de energía renovable y medidas de eficiencia energética Incrementar la conciencia en las tecnologías de energía renovable y medidas de eficiencia energética Mercados Aplicaciones Típicas Celdas Fotovoltaicas y Calentamiento Solar de Agua © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Crédito Fotográfico: Warren Gretz, NREL PIX Crédito Fotográfico: Vadim Belotserkovsky

3 Definiciones Eficiencia Energética Usando menos recursos energéticos para satisfacer las mismas necesidades de energía Energía Renovable Usando recursos naturales no agotables para satisfacer las necesidades de energía Vivienda Solar Pasiva Super Aislada Crédito Fotográfico: Jerry Shaw © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Tecnologías de Energía Limpia ConvencionalEficiente Eficiente y Renovable Demanda de Energía

4 Razones para Tecnologías de Energía Limpia Ambiental Ambiental Cambio climático Contaminación local Económica Económica Costos de ciclo de vida Agotamiento de combustibles fósiles Social Social Generación de empleo Reducción de drenaje local de $$$ Crecimiento de la demanda de energía (x3 para el 2050) Energía Eólica: Costos de Generación Eléctrica Años Fuente: National Laboratory Directors for the U.S. Department of Energy (1997) © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Costo de la electricidad (ctvs. US $/kWh)

5 Características Comunes de Tecnologías de Energía Limpia Relacionadas a las tecnologías convencionales: Relacionadas a las tecnologías convencionales: Típicamente costos iniciales mayores Generalmente menores costos operativos Más limpios ambientalmente Con frecuencia rentable sobre la base de costos de ciclo de vida © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

6 Costo Total de un Sistema de Generación o Consumo de Energía Costo Total Costo Total Costo total Costo total + costos de combustible y OyM + costos de reparaciones grales. mayores + costos de retiro de servicio + costos de financiamiento + etc. costo de adquisición =costo de adquisición © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

7 Tecnologías de Generación de Energía Eléctrica Renovable © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

8 Energía Eólica Tecnología y Aplicaciones Requiere buenos vientos Requiere buenos vientos (>4 10 m) Áreas costeras, cumbres redondeadas, planicies abiertas Aplicaciones: Aplicaciones: Red Aislada Red Interconectada Southwest Windpower, NREL PIXPhil Owens, Nunavut PowerWarren Gretz, NREL PIX © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Sin Red Viento Aleta del Rotor Viento Torre Altura del eje Caja con Engranajes Y Generador

9 Mercado de Energía Eólica © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Instalaciones Anuales de Turbinas Eólicas en el Mundo MW Capacidad instalada en el mundo (2003): MW (~20,6 millones de kWh/casa/año y 30% factor de capacidad) Alemania: MW España: MW Estados Unidos: MW Dinamarca: MW MW para 2007 (proyectado) Fuente: Asociación Danesa de Fabricantes de Turbinas Eólicas, BTM Consult, Asociación Mundial de Energía Eólica, Renewable Energy World

10 Pequeña Hidro Tecnología y Aplicaciones Tipos de proyectos: Tipos de proyectos: Reservorio De pasada Aplicaciones: Aplicaciones: Red Interconectada Red Aislada Sin Red Turbina Francis © Minister of Natural Resources Canada 2001 – COMPONENTES DE UN SISTEMA HIDRÁULICO Casa de Máquinas Tubería de Presión Represa Línea de Transmisión Generador Turbina Aliviadero Embalse Tubo de Descarga Descarga de Cola

11 Mercado de Pequeñas Hidros 19% de la electricidad del mundo producida por grandes y pequeñas hidros 19% de la electricidad del mundo producida por grandes y pequeñas hidros En el Mundo: En el Mundo: MW desarrollados (tamaño de planta < 10 MW) Proyección: a MW para el 2020 China: China: plantas existentes (tamaño de planta < 25 MW) MW desarrollados más MW econ. factibles Europa: Europa: MW desarrollados más MW econ. factibles Canadá: Canadá: MW desarrollados más MW econ. factibles Fuentes: ABB, Renewable Energy World, e International Small Hydro Atlas Pequeña Planta Hidro © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

12 Fotovoltaico (FV) Tecnología y Aplicaciones Crédito Fotográfico: Tsuo, Simon DOE/NREL Crédito Fotográfico: Strong, Steven DOE/NREL Sistema FV Doméstico Bombeo FV de Agua FV Integrado a Edificio y Enlazado a la Red © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Arreglo FV Acondicionador de Potencia Batería Luz Planta Centralizada FV Generación Distribuida Contador Red Eléctrica

13 Mercado Fotovoltaico © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Instalaciones Anuales Fotovoltaicas MW f Capacidad Instalada en el Mundo (2003): MW (~1,2 millones de kWh/casa/año) 32% de Incremento de embarques en el 2003 Fuente: PV News f

14 Cogeneración Producción simultánea de dos o más tipos de energía útil de una sola fuente Producción simultánea de dos o más tipos de energía útil de una sola fuente © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Eficiencia de recuperación de calor (55/70) = 78,6% Eficiencia total ((30+55)/100) = 86,0% Sistema Eléctrico de Potencia Generador Carga Eléctrica Carga De Calor Electricidad 30 Unidades Calor 55 Unidades Gas de Escape 5 Unidades Combustible 100 Unidades Calor + Escape 70 Unidades Generador de Vapor por Recuperación de Calor

15 Cogeneración y Aplicaciones Eléctricas, Combustibles y Equipos © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Crédito Fotográfico: Rolls-Royce plc Motor Reciprocante para Generación Eléctrica Aplicaciones Varias Combustibles Varios Equipos Varios Crédito Fotográfico: Warren Gretz, DOE/NREL Biomasa para Cogeneración Ciclo de Colección de Gas de Relleno Sanitario Sistema de tuberías de captación de gas de relleno sanitario Filtro Compresor Enfriador/ Secador Producción de vapor Proceso Producción de electricidad Flama Crédito Fotográfico: Gaz Metropolitan

16 Aplicaciones de Cogeneración © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Edificios simples Edificios simples Comercial e industrial Comercial e industrial Edificios múltiples Edificios múltiples Sistemas de energía distritales (ej. comunidades) Sistemas de energía distritales (ej. comunidades) Procesos industriales Procesos industriales Crédito Fotográfico: Urban Ziegler, NRCan Cogeneración en Municipio de la Ciudad de Kitchener Micro turbina en invernadero Cogeneración con gas de relleno sanitario para sistema de calefacción distrital, Suecia Crédito Fotográfico: Urban Ziegler, NRCan

17 Cogeneración Tipos de Combustible © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Combustibles renovables Combustibles renovables Residuos de madera Biogas Gas de Relleno Sanitario Derivados Agrícolas Bagazo Cultivos con Propósito Específico, etc. Combustibles fósiles Combustibles fósiles Gas natural Petróleo Diesel (#2) Carbón, etc. Energía geotérmica Energía geotérmica Hidrógeno, etc. Hidrógeno, etc. Crédito Fotográfico: Warren Gretz, DOE/NREL Biomasa para Cogeneración Crédito Fotográfico: Joel Renner, DOE/ NREL PIX Géyser Geotérmico

18 Cogeneración Equipos y Tecnologías © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Equipamiento de Enfriamiento Equipamiento de Enfriamiento Compresor Enfriador de Absorción Bomba de calor, etc. Equipamiento de Generación de Electricidad Equipamiento de Generación de Electricidad Turbina a gas Turbina a vapor Turbina a gas – ciclo combinado Motor reciprocante Celda electroquímica, etc. Equipamiento de calefacción Equipamiento de calefacción Recuperación de calor de desperdicio Caldero / Horno / Calentador Bomba de calor, etc. Crédito Fotográfico: Rolls-Royce plc Turbina a Gas Crédito Fotográfico: Urban Ziegler, NRCan Equipo de Enfriamiento

19 Mercado de Cogeneración © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Crecimiento esperado en 10 GW por año 247 GW Mundo Reemplazando principalmente electricidad basada en carbón 0,5 GW Sudáfrica Mayormente cogeneración basada en bagazo para ingenios azucareros 4,1 GW India Asociado con instalaciones fuera de red 2,8 GW Brasil Fuertes incentivos para energía renovable 4,9 GW Gran Bretaña Mercado de cogeneración municipal en alza 11 GW Alemania Cerca del 30% de la electricidad proveniente de cogeneración 65 GW Rusia Predominantemente cogeneración basada en carbón 32 GW China Creciendo rápidamente, política de apoyo a la cogeneración 67 GW USA Mayormente a la industria de petróleo, y pulpa y papel 12 GW Canadá ComentariosCapacidadRegión Fuente: World Survey of Decentralized Energy 2004, WADE

20 Energía Renovable Tecnologías de Calefacción y Enfriamiento © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

21 Calentamiento por Biomasa Tecnología y Aplicaciones Picado de Madera Planta de Calefacción Edificios Simples y/o Calefacción Distrital Crédito Fotográfico: Wiseloger, Art DOE/NREL Crédito Fotográfico: Oujé-Bougoumou Cree Nation © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Combustión controlada de madera, residuos agrícolas, basura municipal, etc., para proveer calor Combustión controlada de madera, residuos agrícolas, basura municipal, etc., para proveer calor

22 Mundo: Mundo: La combustión de Biomasa provee 11% del Suministro Total de Energía Primaria del Mundo (STEP) Sobre 20 GW th de sistemas de calefacción de combustión controlada Países en desarrollo: Países en desarrollo: Cocina, calefacción No siempre sostenible África: 50% de STEP India: 39% de STEP China: 19% de STEP Países Industrializados: Países Industrializados: Calor, electricidad, estufas de madera Finlandia: 19% de STEP Suecia: 16% de STEP Austria: 9% de STEP Dinamarca: 8% de STEP Canadá: 4% de STEP USA: 68% de todos los renovables Mercado de Calentamiento por Biomasa © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Fuente: Ingwald Obernberger citando la Cámara de Agricultura y Silvicultura, Baja Austria Fotografía: Ken Sheinkopf/ Solstice CREST Cámara de Combustion New Installations of Small Scale (<100 kW) Biomass Heating Systems in Austria Source: IEA Estadísticas Información de Renovables 2003, Renewable Energy World 02/2003 Nuevas Instalaciones de Sistemas de Calefacción por Biomasa en Pequeña Escala (<100 kW) en Austria

23 Calefacción Solar de Aire Tecnología y Aplicaciones Colector no vidriado para precalentamiento de aire Colector no vidriado para precalentamiento de aire El aire frío es calentado al pasar a través de pequeños agujeros en la placa metálica absorbente (Solarwall TM ) El aire frío es calentado al pasar a través de pequeños agujeros en la placa metálica absorbente (Solarwall TM ) Un ventilador circula este aire calentado a través del edificio Un ventilador circula este aire calentado a través del edificio © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Panel Solar Perforado Aire Fresco Ventilador Difusor de pared

24 Precalentamiento de aire de ventilación para edificios con grandes requerimientos de aire fresco Precalentamiento de aire de ventilación para edificios con grandes requerimientos de aire fresco También para secado de cosechas También para secado de cosechas Competitivo en costos para edificios nuevos o renovaciones mayores Competitivo en costos para edificios nuevos o renovaciones mayores Edificios Industrial Crédito Fotográfico: Conserval Engineering Secado Solar de Cosechas Crédito Fotográfico: Conserval Engineering © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Mercado de Calefacción Solar de Aire

25 Calentamiento Solar de Agua Tecnología y Aplicaciones Colectores vidriados y no vidriados Colectores vidriados y no vidriados Almacenamiento de agua (tanque o piscina) Almacenamiento de agua (tanque o piscina) Edificios Comerciales/Institucionales y Piscinas Acuicultura- Criadero de Salmones © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

26 Mercado Solar de Calentamiento de Agua Más de 30 millones de m 2 de colectores en el mundo Más de 30 millones de m 2 de colectores en el mundo Europa: Europa: 10 millones de m 2 de colectores in operación Tasa de crecimiento anual del 12% Alemania, Grecia, y Austria Meta para el 2010: 100 millones m 2 Mercado mundial fuerte para calentadores solares de piscinas de natación Mercado mundial fuerte para calentadores solares de piscinas de natación Barbados tiene sistemas Barbados tiene sistemas Crédito Fotográfico: Chromagen Edificios Residenciales Edificios Residenciales y Piscinas © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Fuente: Mundo de Energía Renovable, Oak Ridge National Laboratory

27 Calefacción Solar Pasiva Tecnología y Aplicaciones Suministro del 20 al 50% de calefacción de ambientes requerido en la temporada de calefacción Suministro del 20 al 50% de calefacción de ambientes requerido en la temporada de calefacción Ganancia de calor disponible a través de ventanas de alto desempeño de cara al ecuador Ganancia de calor disponible a través de ventanas de alto desempeño de cara al ecuador Almacena calor dentro de la estructura del edificio Almacena calor dentro de la estructura del edificio Utiliza protectores de sol para reducir las ganancias de calor en verano Utiliza protectores de sol para reducir las ganancias de calor en verano © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Invierno Verano Fotografía: Fraunhofer ISE (from Siemens Research and Innovation Website) Calefacción Solar Pasiva de Departamentos

28 Mercado de Calefacción Solar Pasiva Uso de ventanas eficientes es actualmente la práctica estándar solar pasiva Uso de ventanas eficientes es actualmente la práctica estándar solar pasiva Para nuevas construcciones – ningún a bajo incremento de costos Para nuevas construcciones – ningún a bajo incremento de costos Ventanas de mayor eficiencia Orientación de edificios Protectores de sol adecuados Competitivo en costos para nuevos edificios y rehabilitaciones Competitivo en costos para nuevos edificios y rehabilitaciones Edificios Comerciales DOE/NREL Crédito Fotográfico: Gretz, Warren © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Edificios Residenciales Crédito Fotográfico: DOE/NREL

29 Bombeo de Calor desde Suelos Tecnología y Aplicaciones Calentamiento y enfriamiento de ambientes/agua Calentamiento y enfriamiento de ambientes/agua La electricidad opera sobre ciclo de compresión de vapor La electricidad opera sobre ciclo de compresión de vapor Calor retirado del suelo en invierno y desechado al suelo en verano Calor retirado del suelo en invierno y desechado al suelo en verano Lazos Horizontales Enterrados Lazos Verticales Enterrados © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

30 Mercado de Bombeo de Calor desde Suelos Edificios Industriales, Institucionales y Comerciales Crédito Fotográfico: Geothermal Heat Pump Consortium (GHPC) DOE/NREL © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Bombeo de Calor desde Suelos - Residencial Mundo: Mundo: unidades instaladas Capacidad Total de MW th Tasa de crecimiento anual de 10% USA: instalaciones anualmente USA: instalaciones anualmente Suecia, Alemania, Suiza son los mayores mercados Europeos Suecia, Alemania, Suiza son los mayores mercados Europeos Canadá: Canadá: unidades residenciales unidades industriales y comerciales 435 MW th instalados

31 Otras Tecnologías de Energía Limpia Comerciales Combustibles: etanol y bio-diesel Combustibles: etanol y bio-diesel Sistemas de refrigeración eficiente Sistemas de refrigeración eficiente Motores de velocidad variable Motores de velocidad variable Sistemas de iluminación eficiente y con luz diurna Sistemas de iluminación eficiente y con luz diurna Recuperación de calor de ventilación Recuperación de calor de ventilación Otros Otros Crédito Fotográfico: David and Associates DOE/NREL Crédito Fotográfico: Robb Williamson/ NREL Pix Iluminación con Luz Diurna e Iluminación Eficiente Suministro de Combustible de Desecho Agrícola © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Refrigeración Eficiente en Pista de Hielo

32 Tecnologías de Energía Limpia Emergentes Electricidad a partir de energía térmica Solar Electricidad a partir de energía térmica Solar Electricidad a partir de energía térmica del mar Electricidad a partir de energía térmica del mar Electricidad a partir de energía de Mareas Electricidad a partir de energía de Mareas Electricidad a partir de energía de corrientes marinas Electricidad a partir de energía de corrientes marinas Electricidad a partir de energía de de oleaje Electricidad a partir de energía de de oleaje etc. etc. Crédito Fotográfico: Gretz, Warren DOE/NREL Crédito Fotográfico: Sandia National Laboratories DOE/NREL Planta Eléctrica de Parabólicas Solares Planta Eléctrica de Receptor Central Solar © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

33 Existen oportunidades rentables en costos Existen oportunidades rentables en costos Muchas experiencias exitosas Muchas experiencias exitosas Mercados en crecimiento Mercados en crecimiento Se tienen oportunidades de recursos de energía renovables y eficiencia energética Se tienen oportunidades de recursos de energía renovables y eficiencia energética Crédito Fotográfico: Michael Ross Renewable Energy Research Crédito Fotográfico: Price, Chuck Sistema FV Eólico Híbrido Parks Canada (Arctico a 81°N) Teléfono FV Crédito Fotográfico: Nordex Gmbh Instalación de Turbina Eólica de 600 kW © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.Conclusiones

34 ¿Preguntas? © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.


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