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ENCUENTROS EN LA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA

¿Son las Energías Renovables una Alternativa Suficiente?

1ER encuentro EN LA UNIVERSIDAD

18 DE NOVIEMBRE 2008

Antonio Valero Capilla

Tres Aproximaciones:

a) desde la Planificación energéticab) desde la Evaluación de recursosc) desde la Tecnología

desde la Planificación energética

La situación en España. Construcción de escenarios

Construcción de los escenarios de

demanda eléctrica

Desarrollo de los límites de la planificación

Evaluación de los resultados obtenidos

Población

PIB per cápita

Intensidad energética

% electricidad en el consumo de energía final

Evolución factor de carga

Curvas de cierre

Pérdidas entre producción y consumo

Compromisos internacionales

Planes nacionales

Evolución de la disponibilidad

Ritmo de instalación (costes, empresas, inversiones)

Posibilidad de aumento de la disponibilidad

Evolución costes unitarios

Escenarios base de emisiones

Ratios de emisiones

6 escenarios de demanda eléctrica:

MÁXIMO tend, ALTO tend

BAJO tend, MÍNIMO tend

BAJO E, MÍNIMO E

Disminución capacidad instalada

Necesidad de producción

Margen para la planificación

Electricidad suministrada con tecnologías de CCA

Demanda sin cubrir

Escenarios de costes

Escenarios de emisiones comparados con año base y proyecciones tendenciales

Evolución de la dependencia energética A

NA

NÁÁ

LIS

IS Y

CO

NC

LU

SIO

NE

SL

ISIS

Y C

ON

CL

USI

ON

ES

4 Escenarios de energía final PoblaciónEscenario 1

Población Escenario 2

Intensidad energética tendencial hasta 2010 y con reducción del 1% anual en 2015-2050

MÁXIMO ALTO

Intensidad energética con reducción anual del 1% entre 2007-2050

BAJO MÍNIMO

Consumo de energía final en España

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050Año

Mil

lon

es d

e t

ep

Máximo

Alto

Bajo

Mínimo

La situación en España. Construcción de escenarios

Hipótesis asumidas para la construcción de los escenarios

Hidráulica: Mantenimiento de la capacidad instalada.

Centrales de fuel / gas: Mantenimiento de la cuota actual en términos de producción (2.75%)

Centrales de carbón: Vida útil de 40 años.

Nuclear: Vida útil de 40 años. Previsión del Gobierno (cierre en 2030)

Ciclos combinados: Aumento hasta alcanzar entre 26.000 y 30.000 MW instalados

Energías renovables: Incluyendo hidráulica, satisfacción del 37% de la demanda en 2020 40% en 2030 y 45% en 2050

Térmica e hidráulica en régimen especial: Manteniemiento de la actual capacidad.

La situación en España. Desarrollo de los límites de la planificación

Hipótesis asumidas para la construcción de los escenarios

Cierre de la capacidad en térmica clásica con carbón instalada

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

ene-

94en

e-98

ene-

02en

e-06

ene-

10en

e-14

ene-

18en

e-22

ene-

26en

e-30

ene-

34en

e-38

ene-

42en

e-46

Cap

aci

dad

rest

an

te (

MW

)

Cierre a los 35 añosCierre a los 45 añosCierre a los 40 años

La situación en España. Desarrollo de los límites de la planificación

Hipótesis asumidas para la construcción de los escenarios

Cierre de la capacidad nuclear instalada

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030

Año

Cap

aci

dad

rest

an

te (

MW

)

Santa María de Garoña Ascó Gr 1

Almaraz Gr1

Almaraz Gr2

Ascó Gr 2Cofrentes

VandellósGr 2

Trillo

La situación en España. Desarrollo de los límites de la planificación

La situación en España

La situación en España

desde la Evaluación de recursos

• La cantidad de recursos renovables disponibles es enorme: 2422 Gtoe/año. No obstante, esta energía no puede recuperarse en la práctica.

• El uso potencial de energías renovables no es despreciable. Se podría abastecer 6 veces el consumo mundial de energía primaria.

• En la actualidad, sólo hacemos uso de menos del 2% del potencialde energías renovables.

• La ER más desarrollada es la hidroeléctrica (50% aprovechamiento de su potencial).

• El potencial del resto de renovables es en la mayoría de los casos inferior al 1%.

La situación mundial

• La energía disponible procedente de fuentes no renovables (nuclear, combustibles fósiles convencionales y no convencionales) es muy grande: 110000 Gtoe.

• De esta energía, el 67% proviene de la fusión del deuterio y tritio (tecnologías no desarrolladas en la actualidad).

• La energía potencial de fuentes no renovables es >6000 Gtoe. R/P =582 años.

• La energía potencial de combustibles fósiles convencionales y minerales es de: 886 Gtoe. R/P=91 años.

• NO EXISTE ESCASEZ DE ENERGÍA SINO ESCASEZ DE MINERALES !

La situación mundial

• Los minerales no energéticos más explotados son Fe, Al y Cu.

La situación mundial

THE EXERGY EVOLUTION OF THE MINERALS

Picos de producciónFe: 2068

Al: 2057

Cu: 2024

Values in ktoe

La situación mundial

• Evolución de la extracción mundial de minerales energéticos y no energéticos.

La situación mundial

La situación mundial

Minerales energéticos. Picos de extracción

Carbón: 2060

Gas natural: 2023;

Petróleo: 2008

THE EXERGY EVOLUTION OF THE MINERALS

2008

2024

2060

2068

La situación mundial. La cuenta atrás exergética

desde la Tecnología

Son las energías renovables una alternativa

suficiente..?

Con las innovaciones tecnológicas actuales, y el desarrollo de las tecnologías emergentes …

Un escenario energético totalmente limpio y renovable es

posible.

Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?

Los dos tópicos típicos divulgados hasta el momento:

•Las energías renovables son insuficientes, caras, y tecnológicamente inmaduras.

• Los sistemas de almacenamiento directo de energía eléctrica son ineficientes y caros.

Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?

Las principales innovaciones (disponibles unas, y en desarrollo otras), que están revolucionando los convencionales límites de la tecnología eléctrica y electrónica son:

•La nanotecnología.•Los nuevos semiconductores (p. ej. el Carburo de Silicio,….).•Los materiales cerámicos ferroeléctricos(p.ej.Titanato de Bario).

Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?

Los principales campos en los que las aplicaciones de las nuevas tecnologías están revolucionando el escenario energético

• El almacenamiento directo de la energía eléctrica.• La captación fotovoltaica de la radiación solar con

alta eficiencia.• Las tecnologías de Electrónica de Potencia.• Los sistemas de generación distribuida activa

implementada en microrredes locales.

Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?

Entre los campos en los que las aplicaciones de las nuevas tecnologías están

revolucionando el escenario energético, el más relevante por su incidencia en la utilización de

las energías renovables es:

El almacenamiento directo de la energía eléctrica.

Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?

Almacenamiento electroquímico:Baterías de ión-Litio y nano-titanio

La alternativa al plomo y al cadmio.Eficiencia 95%.Duración miles de ciclos. Densidad 150 Wh/k

Almacenamiento electrostático:

Los ultra y los hipercondensadores cerámicos.Eficiencia 98%. Duración millones de ciclos.Densidad 280

Wh/k.

El fin de los procesos electroquímicos..?

Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?

Otro campo de las aplicaciones de las nuevas tecnologías que proporciona un profundo

cambio en el escenario energético es:Las innovaciones tecnológicas en los

semiconductores:

Los semiconductores de banda ancha. SiC(Carburo de Silicio)

Se está iniciando una gran transformación en los sistemas de generación, transporte, distribución y uso de la energía eléctrica, propiciando la generalización de su uso y haciendo viables los sistemas distribuidos activos, mediante la proliferación de microrredes locales autosuficientes.

Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?

La aplicación de las nuevas tecnologías están transformando totalmente el escenario energético eléctrico, incidiendo principalmente en estos momentos sobre:

• El automóvil eléctrico.• Regulación y estabilización del sistema eléctrico.• Control flexible e inteligente de los sistemas

eléctricos.• Implantación de microrredes locales en sistemas

distribuidos activos.

Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?

El imparable coche eléctrico eficiencia 85%-95%

Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?

SOLARES Foto-Voltaicas

Eficiencia 40%

Con rendimiento superiores al 40%, la potencia de pico por m2 es essuperior a los 0,4 KW.

Considerando 1400 h eq.año, la producción es de 560 kWh. año por m2

Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?

Escenario actual: Las cuentas.…

En general, de toda la energía que consumimos, el 42% lo dedicamos a generación de energía eléctrica, otro cuarenta por ciento al transporte, y el resto a los usos residenciales y comerciales no eléctricos.En el sistema eléctrico actual: Por cada kWh eléctrico que utilizamos, tomados en el punto final, consumimos 4 kWh. de las fuentes energéticas.(eficiencia 25%)En el transporte: Por cada kWh. utilizado, tenemos que extraer 10 kWh.(eficiencia 10%).En el sector residencial y comercial: Se estima una eficiencia del 30%.

Rendimiento global estimado 20%

Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?

Escenario actual

Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?

Claves tecnológicas del nuevo escenario……

• Generalización de los sistemas energéticos eléctricos En todos los ámbitos de la generación, transporte y distribución energética, también como energía final en los casos en que las ventajas de su utilización sea evidente (vehiculo eléctrico, cocina inductiva…)

• Generación energética “fría”, sin procesos térmicos ni electroquímicos, basados en la captación de la energía solar incidente en la tierra, mediante transformaciones fotovoltaicas,eólicas e hidroeléctricas.

• Almacenamiento de energía eléctrica directa con procedimientos electrostáticos, “sin pérdidas” “sin envejecimiento”.

• Generación distribuida activa pequeñas generaciones adosadas y adaptadas a las necesidades de cada consumo local.

Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?

El Nuevo Escenario EnergéticoVector energético eléctrico y generación distribuida activa fría

Energía Primaria necesaria, 30% de la actual

Energía Final Útil 80-90% de la primaria

Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?

Microrredes localesOptimización de recursos y consumos energéticos.

Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?

Son las energías renovables una alternativa suficiente…?.....

SÍSi de verdad nos lo proponemos,

decididamente…..

Innovación tecnológica y escenario energético: Son las energías renovables una alternativa suficiente..?

La situación mundial

Muchas gracias por su atención

Antonio Valero Capilla 18/11/08

http://circe.cps.unizar.es

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