BLOQUE TEMÁTICO I. INTRODUCCIÓN Lección 2.Panorámica de las energías renovables Master en Ingeniería Química Curso 2007/08 Energías Renovables en Ingeniería.

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1 BLOQUE TEMÁTICO I. INTRODUCCIÓN Lección 2.Panorámica de las energías renovables Master en Ingeniería Química Curso 2007/08 Energías Renovables en Ingeniería Química Mariano Alarcón García

2 Máster en Ingeniería Química Energías renovables Lec. 2. Panorámica de las energías renovables 2 Lección 2.Panorámica de las energías renovables 2.1 Fuentes de energía renovables. Clasificación y usos 2.2 Plan de energías renovables 2005-10 2.3 Generación de energías renovables en España 2.3.1 Generalidades. Producción de energía térmica y eléctrica 2.3.2 Biomasa 2.3.3 Biogás 2.3.4 Biocarburantes 2.3.5 Energía hidráulica 2.3.6 Energía eólica 2.3.7 Energía solar térmica 2.3.8 Energía solar termoeléctrica 2.3.9 Energía solar fotovoltaica

3 Máster en Ingeniería Química Energías renovables Lec. 2. Panorámica de las energías renovables 3 Bibliografía Boletín IDAE: Eficiencia Energética y Energías Renovables (nº8). Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), Madrid, 2006. BP Statistical Review of World Energy 2004, 2004. Deleage, J.P. y Souchon, C., La Energía.- Madrid: Centro de Publicaciones. Secretaría General Técnica. Ministerio de Obras Públicas y Transportes. 1990. Muñoz Cobo, J.L. et al., Tecnología Energética. Servicio de Publicaciones de la UPV, Valencia, 1998., Direcciones de Internet:  http://www.bp.com/ (Statistical Review of World Energy 2004) http://www.bp.com/  http,//www.cne.es (Comisión Nacional de Energía) http,//www.cne.es  http,//europa.eu.int/comm/dgs/energy_transport/index.html (Dirección General de Energia y Transportes de la UE) http,//europa.eu.int/comm/dgs/energy_transport/index.html  http,//www.eve.es (Ente Vasco de la Energía-EVE) http,//www.eve.es  http,//www.foronuclear.org (Foro de la Industria Nuclear Española) http,//www.foronuclear.org  http://www.icaen.es/ (Institut Català d’Energia) http://www.icaen.es/  http://www.idae.es/ (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía) http://www.idae.es/  http://www.iea.org/ (International Energy Agency) http://www.iea.org/  http://www.ree.es/sistema/estadistico/index.html (Red Eléctrica de España) http://www.ree.es/sistema/estadistico/index.html  http://www.worldenergy.org/wec-geis/ (The World Energy Council (WEC)) http://www.worldenergy.org/wec-geis/  http://www.worldwatch.org/ (World Watch Institute) http://www.worldwatch.org/

4 Máster en Ingeniería Química Energías renovables Lec. 2. Panorámica de las energías renovables 4 2.1Fuentes de energía renovables Definición y características Se definen alternativamente como aquellas cuya  velocidad de formación es constante y significativa en las escala de tiempos humana  utilización no implica una destrucción irreversible de los recursos del ecosistema terrestre.  los residuos sólidos urbanos (R.S.U.) no son propiamente “renovables”, aunque se estudian en este grupo por compartir ciertas características. Las EE.RR. son  inagotables  autóctonas  difusas. Su implantación en la industria, salvo la generación de energía eléctrica, es en la actualidad aún muy reducida.

5 Máster en Ingeniería Química Energías renovables Lec. 2. Panorámica de las energías renovables 5 2.1Fuentes de energía renovables. Clasificación y usos Energías derivadas de la radiación solar (  8 kWh/m2/día)  directa o energía solar pasiva  uso térmico arquitectura bioclimática secaderos naturales, etc.  mediante convertidores artificiales  térmica (placas solares de generación de calor)  uso térmico  termoeléctrica (generación de electricidad a través de motores térmicos)  uso eléctrico  fotovoltaica (placas solares de generación directa de electricidad)  uso eléctrico climáticos  hidráulica (saltos hidráulicos)  uso elécrico  eólica (aprovechamiento de la acción del viento)  uso eléctrico  de las olas (aprovechamiento de la acción de las olas)  uso eléctrico biológicos: biomasa (madera, cultivos energéticos, biocombustibles, etc.)  uso térmico, eléctrico y de transporte Fuerzas gravitatorias: mareomotriz, originada por las fuerzas gravitatorias solar, terrestre y lunar.  uso eléctrico Calor interno de la Tierra: geotérmica  uso térmico y eléctrico

6 Máster en Ingeniería Química Energías renovables Lec. 2. Panorámica de las energías renovables 6 2.2 Balance general y Plan de energías renovables 2005-2010 Importante esfuerzo en los últimos años Aceptable papel de las EE.RR. respecto a Europa (6,8% en 2006), aunque creciendo lentamente. El objetivo oficial UE en 2010 las EE.RR. cubran el 12% de la demanda total de energía y el 20% de la energía eléctrica. Las fuentes renovables de mayor importancia son la biomasa (3,5%; incluye biogás y biocarburantes) e hidráulica (1,6% la suma de hidráulica convencional y minihidráulica). La energía eólica es en la actualidad la de mayor crecimiento, aportando el 1,3% a la demanda en energía primaria y el 7,5% de la producción eléctrica total. La capacidad de producción de biocarburantes aumentó en 2006 un 107% La producciones energéticas de las aplicaciones solares, tanto térmicas como fotovoltaicas, presentan signos de aceleración, con un incremento en 2006 del 27%. España Eupora Consumo de energía primaria en España (2006) y Europa (2000)

7 Máster en Ingeniería Química Energías renovables Lec. 2. Panorámica de las energías renovables 7 2.2 Plan de energías renovables 2005-10 Los objetivos del Plan para el año 2010 son, referidos a las EERR: una contribución al consumo de energía primaria del 12,1% una producción eléctrica del 30,3% del consumo bruto de electricidad una aportación de biocarburantes del 5,83% al consumo de gasolina y gasóleo previsto para el transporte. Se incorpora la energía solar termoeléctrica; no existen proyectos en gran hidráulica o RSU, y siguen sin desarrollarse la energía geotérmica, las marinas u otras

8 Máster en Ingeniería Química Energías renovables Lec. 2. Panorámica de las energías renovables 8 2.3 Generación de energías renovables en España 2.3.1 Producción de energía eléctrica La generación eléctrica alcanzó en 2006 el 18,8% de la energía eléctrica consumida en España más del 90% de esta contribución se debió a la aportación de dos fuentes energéticas: la energía eólica y la hidráulica. depende fuertemente de los factores climáticos, principalmente la hidraulicidad La potencia eólica instalada supera a la nuclear

9 Máster en Ingeniería Química Energías renovables Lec. 2. Panorámica de las energías renovables 9 2.3.1 Generalidades. Producción de energía térmica La producción de energía térmica crece muy lentamente En las áreas térmicas (biomasa, solar térmica, geotérmica, etc.) se encuentran las mayores resistencia de expansión y cumplimiento de los objetivos en los sucesivos plantes Los biocarburantes son los cualitativamente más significativos

10 Máster en Ingeniería Química Energías renovables Lec. 2. Panorámica de las energías renovables 10 2.3.2 Biomasa sólida A nivel mundial los consumos de biomasa representaron en 2004 el 10,1% del consumo total de energía primaria, fundamentalmente por los consumos en países en desarrollo. La biomasa representó el 76,8% del total de la oferta energética renovable en el mundo. Proyectos aprobados como Mecanismos de Desarrollo Limpio pretenden el uso de la biomasa como sustituto del petróleo En Europa y España es la fuente renovable más importante En España el crecimiento anual medio muy moderado (2,3%), mayor en las aplicaciones eléctricas Biomasa usos térmicos Diversidad tecnológica: uso térmico doméstico y residencial uso térmico industrial generación eléctrica pura, cogeneración y co-combustión

11 Máster en Ingeniería Química Energías renovables Lec. 2. Panorámica de las energías renovables 11 2.3.2 Biomasa sólida (2) Aprovechamiento de la biomasa en España  térmico (82% del consumo total)  generación eléctrica: 18% (plantas de cogeneración y puramente eléctricas). Tanto en aplicaciones térmicas como eléctricas, predominan los residuos industriales, entre los que destaca el orujillo, con más del 50% del consumo. En aplicaciones térmicas dominan los residuos forestales (50%) Calderas para calefacción basadas en el aprovechamiento de briquetas/leñas y de pellets/astillas Nuevas perspectivas para la biomasa mejora de la retribución a la electricidad generada en instalaciones de biomasa eléctrica (régimen especial) co-combustión (combustión combinada de biomasa y combustibles fósiles) mejora de la logística de suministro de los residuo introducción de las instalaciones de biomasa en el sector doméstico (RITE), etc. Biomasa usos eléctricos La energía eléctrica generada fue de 2.454 GWh El RD 661/2007 (régimen especial) intenta impulsar esta tecnología mejorando las primas a la generación de energía eléctrica.

12 Máster en Ingeniería Química Energías renovables Lec. 2. Panorámica de las energías renovables 12 2.3.3 Biogás El biogás mantiene un ritmo de crecimiento estable que en los últimos años 2005, principalmente explotación de vertederos, que en nuestro país son el 74,6% del biogás valorizado Se produce un aumento en la capacidad de generación eléctrica —fundamentalmente cogeneración— de 10,7 nuevos MW de potencia en 2005 y 8 más en 2006. La inversión en biogás tienen un precio medio aproximado de 3.484 €/kW instalado (más del doble de la biomasa eléctrica) Diversos orígenes  vertederos  lodos de depuradoras  efluentes industriales  basuras domésticas (unidades de metanización de residuos sólidos)  residuos agrícolas (pequeñas unidades para la explotación agrícola)  unidades de codigestión centralizadas, (distintos tipos de residuos al mismo tiempo, principalmente estiércol y mezclas de éste con otros tipos de residuos orgánicos). Producción y objetivos en biogás en España El tipo de valorización energética difiere según el origen: en forma eléctrica (cuando se trate de biogás de vertedero) en forma térmica (biogás procedente de instalaciones de tratamiento de residuos industriales). La energía eléctrica generada en 2006: 972 GWh

13 Máster en Ingeniería Química Energías renovables Lec. 2. Panorámica de las energías renovables 13 2.3.4 Biocarburantes La producción mundial de bioetanol es liderada por Brasil, con un desarrollo que se remonta a 1975 (Programa Proalcohol, a partir de la caña de azúcar). En el sector del biodiésel Europa mantiene el liderazgo.  políticas de exención fiscal en Alemania, España, Suecia, Francia y Reino Unido.  posibilidades de la Política Agrícola Común para la producción de cultivos energéticos En España el sector ha tenido gran dinamismo durante los últimos años  líder en la producción de bioetanol a nivel europeo  Aumento de plantas en biodiésel Acciones futuras  aumentar la superficie cultivada de colza para la producción de biodiésel, (promoción de especies de oleaginosas adaptadas al suelo español).  fijar el precio de venta de la materia prima destinada a fines energéticos, para estimular el incremento de la superficie cultivada sin entrar en colisión con los fines alimentarios.  adaptación de las especificaciones técnicas de los carburantes, hasta la introducción del E85 (85% de etanol y 15% de gasolina), el biogás y los aceites puros como carburantes en el sector del transporte. Producción y objetivos de biocarburantes en España

14 Máster en Ingeniería Química Energías renovables Lec. 2. Panorámica de las energías renovables 14 2.3.5 Energía hidráulica Sector muy maduro  pequeños incrementos de potencia instalada  escaso grado de innovación Muy sometido a la estacionalidad (pluviometría) Mayores incrementos en minihidráulica Los últimos desarrollos se dirigen a la  adaptación de mejoras ya probadas en las grandes turbinas  desarrollo e implementación de sistemas de telegestión de las instalaciones  desarrollo de microturbinas sumergibles para pequeños saltos Exigencias medioambientales, que obligan a promover embalses ecológicamente más sostenibles. media mini

15 Máster en Ingeniería Química Energías renovables Lec. 2. Panorámica de las energías renovables 15 2.3.6 Energía eólica Evolución anual constante y creciente desde 1998, siendo en la actualidad la fuente renovable de mayor crecimiento: sexta fuente de producción eléctrica (7,2% en 2005) España: segundo puesto mundial Tecnología madura, pero con importantes expectativas de incrementar su contribución futura Actualmente se instalan aerogeneradores de potencia unitaria superior a los 1.000 kW, llegando hasta 2.000 kW unitaria Se requiere la implantación de mejoras tecnológicas que contribuyan a la estabilidad de la red, y en concreto, para que soporten huecos de tensión originados por la presencia de faltas en el sistema y su posterior despeje por los elementos de protección. Los agentes del sector continúan desarrollando herramientas de predicción de la producción eólica Energía eólica: evolución y objetivos El sector eólico español se encuentra en una posición puntera en términos de madurez tecnológica, contando con varios fabricantes y operadores de proyección internacional, además de numerosos centros tecnológicos con actividad de I+D.

16 Máster en Ingeniería Química Energías renovables Lec. 2. Panorámica de las energías renovables 16 2.3.7 Energía solar térmica Pese a su gran popularidad y visibilidad es la gran asignatura pendiente de las EE.RR. en España. A pesar de los fuertes crecimientos registrados en los últimos años, la energía solar instalada por habitante de nuestro país está muy lejos de otros países europeos como Austria, Grecia y Alemania. Por sectores  residencial, es el principal motor (65% de las instalaciones); va perdiendo peso a favor de otros sectores  servicios, 30%  industrial y agrícola: 5%. Superficie instalada de colectores de energía solar térmica en España y objetivos Se espera que la reciente aprobación del Código Técnico de la Edificación (CTE) proporcione el impulso que requiere este sector

17 Máster en Ingeniería Química Energías renovables Lec. 2. Panorámica de las energías renovables 17 2.3.7 Energía solar térmica (2) El nuevo Código Técnico de la Edificación (2006) obliga la instalación de captadores de energía solar térmica para la producción de agua caliente sanitaria y climatización de piscinas en todos los nuevos edificios que se construyan o rehabiliten. notable incremento en cuanto al número de nuevos fabricantes el sector está modernizando sus líneas de producción y creando nuevos productos, adaptados a nuevas aplicaciones (climatización, desalación y procesos industriales) desarrollo de nuevos colectores adaptados a nuevas aplicaciones y a una mayor integración de la energía solar térmica en el entorno urbano. Superficie instalada de colectores de energía solar térmica por Comunidades Autónomas El coste actual está alrededor de los 560 €/m 2

18 Máster en Ingeniería Química Energías renovables Lec. 2. Panorámica de las energías renovables 18 2.3.8 Energía solar termoeléctrica La energía solar termoeléctrica es una tecnología innovadora con un bajo impacto ambiental, y se configura como una aplicación a considerar en países de alto potencial solar. Se basan en la generación eléctrica a partir de la concentración de la radiación solar directa a temperaturas superiores a los 400 °C (alta temperatura). La energía térmica captada se utiliza para activar un ciclo termodinámico convencional.

19 Máster en Ingeniería Química Energías renovables Lec. 2. Panorámica de las energías renovables 19 2.3.8 Energía solar termoeléctrica (2) España cuenta con una gran experiencia, adquirida en la Plataforma Solar de Almería En 2006 entró en funcionamiento la central solar PS10, y es la primera central termoeléctrica de tecnología de torre construida en el mundo para operar de forma comercial, con 11 MW de potencia. En el periodo de vigencia del PER se prevé la puesta en marcha de 12 centrales, con una potencia instalada en 2010 de 500 MW. Existe una gran incertidumbre en cuanto a los costes de inversión y explotación.

20 Máster en Ingeniería Química Energías renovables Lec. 2. Panorámica de las energías renovables 20 2.3.9 Energía solar fotovoltaica La energía fotovoltaica ha experimentado una evolución positiva durante 2005 y 2006, con aumentos de 14,5 y 60 MWp en la potencia instalada. Es la tecnología de mayor crecimiento relativo en la actualidad. La buena marcha responde a las mejoras introducidas por el RD 436/2004 (régimen especial), no sólo en las primas a la generación eléctrica, sino también en la modificación del umbral de potencia requerido para la concesión. El RD 661/2007 ha mejorado incluso la situación, pero ha puesto unos topes en tiempo y potencia a las mismas. La ratio de inversión para esta área, considerando la totalidad de instalaciones, aisladas y conectadas a red, asciende a 7.411 € por kWp instalado La inclusión de la energía solar en el CTE supone una apuesta muy importante en una tecnología que cuentan en España con unos niveles técnicos de diseño y ejecución muy altos La energía generada en 2006 fue de 169 GWh De los 14,5 MW instalados en 2005, 13,65 MW corresponden a instalaciones conectadas a red y 0,80 MW a instalaciones aisladas de red.