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El Futuro de las Energías Renovables en México
Capacidad de Generación de Energía en México
Capacidad de Generación de Electricidad. (Sener. Feb 2009)
Tipo de Generación Capacidad efectiva en MW Porcentaje
Termoeléctrica 33, 861.59 68%
Hidroeléctrica 11,054.90 22% Carboeléctrica 2,600.00 5% Geotermoeléctrica 964.5 2% Eoloeléctrica 513.63 1% Nucleoeléctrica 1,364.88 3%
Total 49,931.12 100%
Centrales Termoeléctricas más importantes de México
Nombre de la central
Número de
unidades
Fecha de entrada en operación
Capacidad efectiva
instalada (MW) Ubicación
Pdte. Adolfo López Mateos (Tuxpan) 6 30-Jun-1991 2,100 Tuxpan, Veracruz Francisco Pérez Ríos (Tula) 5 30-Jun-1991 1,546 Tula, Hidalgo Gral. Manuel Álvarez Moreno (Manzanillo I) 4 01-sep-82 1,200 Manzanillo, Colima
Carbón II 4 02-Nov-1993 1,400 Nava, Coahuila
José López Portillo (Río Escondido) 4 21-sep-82 1,200 Nava, Coahuila
Laguna Verde 2 29-Jun-1990 1365 Alto Lucero, Veracruz
Power generator Typical characteris3cs Typical electricity costs (U.S. cents/kWh)
Large hydro Plant size: 10 -‐ 18,000 MW 3-‐5
Small hydro Plant size: 1-‐10 MW 5-‐12
Onshore wind Turbine size: 1.5 -‐ 3.5 MW 5-‐9
Offshore wind Turbine size: 1.5 -‐ 5 MW 10-‐14
Biomass power Plant size: 1-‐20 MW 5-‐12
Geothermal power Plant size: 1-‐100 MW 4-‐7
RooMop solar PV Peak capacity: 2-‐5 kilowaQs-‐peak 20-‐50
USlity-‐scale solar PV Peak capacity: 200 kW to 100MW 15-‐30
ConcentraSng solar thermal power (CSP) 50-‐500 MW trough 14-‐18
Costos de las Energías Renovables ( 2010)
Fuente: Renewables 2010 Global Status Report
* carbón: 4 c /kW.h, Gas y Petróleo: 8 c /kW.h
Factor de Planta para Diferentes Plantas de Generación de Energía Eléctrica
año un por todo capacidadmáxima sua bajara planta trala si produciría se que AnualEnergía ProducidaAnualEnergía
≡CP
Producción de Energía Eólica Mundial País Capacidad Instalada 2005( MW) Capacidad Instalada 2008 ( MW)
Estados Unidos 9149 25170 Alemania 18428 23903 España 10028 16740 China 1266 12210 India 4430 9587 Italia 1718 3763 Francia 779 3426 Inglaterra 1353 3288 Dinamarca 3132 3164 (20%) Portugal 1022 2862 Canadá 683 2369 Holanda 1236 2237 Mundo 59024 121188 Fuente: “wind energy- the facts” European Wind Energy Association EWEA
Granja Eólica Terrestre ( 783 MW) Rascoe , Texas
-627 Turbinas - 400 km2
Beneficios a los Propietarios de Tierras con Turbinas Eólicas
•Compatibilidad
•Actividad actual: •Agricultura •Ganadería •Nuevos desarrollos
•Caminos
•Mejora en el acceso a los predios •Facilidad de transporte de la producción
•Pagos
•Pagos por uso •Pagos por afectación •Pagos por producción
Granja Eólica Marina ( 300 MW) Thanet in Kent, Inglaterra
100 turbinas, trabajo para 3600 empleados
Granja Eólica Terrestre : Horse Hollow Wind Energy Center in Taylor and Nolan Coun3es, Tex.
421 wind, 735 MW
Potencial Eólico de México según NREL
Recurso Eólico a Escala Comercial
Clase de Viento Potencia del Viento a 50 m de Altura (W/m2)
Capacidad Potencial (kW)
Moderado 3 300-‐400 11 150
Bueno 4 400-‐500 11 300
Excelente 5 500-‐600 6850
Excelente 6 600-‐700 8800
Excelente 7 >700 6250
Total: 44 350
Fuente: National Renewable Energy Laboratory NREL, Wind Energy Resource Atlas of Oaxaca, 2003. Supuestos: Capacidad potencial por km2 = 5 W
Capacidad Estimada según CFE: > 5000 MW SUR DEL ISTMO DE TEHUANTEPEC(*) 2000 MW – 3000 MW
BAJA CALIFORNIA SUR (*) 1500 MW – 2500 MW
PENINSULA DE YUCATÁN 1000 MW – 2000 MW
ZACATECAS 800 MW – 1500 MW
COSTA DEL PACÍFICO 1000 MW - 1500 MW
GOLFO DE MÉXICO 1000 MW – 1500 MW
Plantas Eólicas de Oaxaca
Centrales Eólicas Capacidad MW Generación GW.h/año
La Venta II 85 315
La Venta III 100 370
Oaxaca I 100 370
Oaxaca II 100 370
Oaxaca III 100 370
Oaxaca IV 100 370
Total 585 2165
Nuevos Parques en el país y la ampliación de antiguos.
- Ampliación Rumorosa, en Baja California: Hasta 72 MW. - En Zacatecas: 180 MW;
- Quintana Roo, en Cozumel: 60 MW
TOTAL : Se alcanzarán más de 1000 MW. ( Se dejarían de producir: 8 mil 600 barriles de petróleo diario, lo que significa en términos anuales una disminución de 3.2 millones de barriles, dejándose de emitir 1.6 millones de toneladas de CO2 a la atmósfera)
Componentes Fundamentales de una Turbina Eólica Rotor: - Materiales compuestos (Fibra de Vidrio GPO, Fibras de Carbón, Laminas de madera con epoxy)
Góndola (Nacelle) y sistema de Orientación - Generador, Caja de velocidades, freno mecánico, grupo hidráulico, sistema de refrigeración.
Buje
Torre - tubos de acero - Concreto - Armadura Cimientos
Equipo Eléctrico - Transformador - Electrónica de Potencia - Brakers y fusibles
Componentes de un Aerogenerador
17
11 12
13
14
18 19 20
1
2
3
4
10
5
7
8
15
6
9
16
Rotor
Buje
Cimientos
Góndola
Creación de Empleo Gracias a la Energía Eólica. ¿Qué es lo que ya se fabrica en México?
•Fábrica de palas de Mitsubishi
•Generadores de Potencia Industrial
•Torres Metálicas de Trinity y ahora CS Wind
•Planes de manufactura de GE en Querétaro
•Torres de Tubac en Monterrey
Tendencias Mundiales en la Energía Eólica: Turbinas “Off shore” en aguas profundas
Tendencias: Turbinas “Off shore” en aguas profundas y superficiales
La Caja de Velocidades
Tendencias Mundiales en Energía Eólica Eliminación de la Caja de Velocidades
La Energía Eólica a Pequeña Escala: Turbinas de eje VerScal (VAWT)
Darrieus Savonius Rotor - H Tipo Tornillo (Dr. Baker)
mayor que 5.8 entre 4.7 y 5.8 menor que 4.7
Promedio : 5 kW/ m2 Fuente: IIE Para Alemania: 3.2 kW/m2
INFONAVIT (2007) creó crédito “Hipotecas Verdes”. Otorga préstamo mayor a derechohabiente para la instalación de ecotécnias.(66 675 créditos para finales del 2009 ) . Programa : ’25,000 Techos Solares para México’ !
. Cooperación Técnica Alemana (GTZ), con apoyo del Ministerio Federal Alemán del Medio Ambiente , " Subsidios para la adquisición de calentadores solares de agua, para derechohabientes con Hipoteca Verde y" que no cuenten con otro subsidio para su compra. " . Se esperaba otorgar 7500 subsidios para el 2010".
“Programa para la Promoción de Calentadores Solares de Agua” ( PROCASOL)
Objetivo: Lograr un crecimiento de más de 600,000 m2 de calentadores solares para el 2012
Programa de Electrificación Rural
Primeras viviendas (200) de Interés social con celdas fotovoltáicas conectadas a la red. (Valle de las Misiones. Mexicali. Oct 2006 ) Actualmente se han instalado alrededor de 6 MW fotovoltáicos en México. Para Finales de este año (2012) se espera haber instalado 12 MW en este tipo de tecnología
Generación de Electricidad usando al Sol Celdas Fotovoltaicas
Granja Solar Fotovoltáica ( 80 MW) Sarnia, On, Canada
Granja Solar Fotovoltáica ( 60 MW) Olmedilla, España
Principales Plantas Solares Fotovoltáicas:
Capacidad (MW) Nombre País Observaciones
60 Planta fotovoltaica de Olmedilla España Completada en Sep 2008
50 Planta fotovoltaica de Puertollano España
46 Planta fotovoltaica de Moura Portugal Completada en Dic 2008
40 Waldopolenz Solar Park Alemania Primera Planta de Película delgada de CdTe.
34 Planta Solar de Arnedo España Completada en Oct 2008
30 Parque Solar Merida/Don Alvaro España Completada en Sep 2008
30 Planta Solar la Magascona y la Magasquina España
5 Cerro Prieto B.C México Debe terminarse en Dic 2012 Fuente: “Large-Scale Photovoltaic Power Plants” Annual & Cumulative Installed Power Output Capacity. Key Statistical Indicators. Dennis Lenardic. PV-resources.com Annual Review.
Una Termoeléctrica Tradicional
Energía Nuclear
Energía Mecánica Energía
Eléctrica
Energía Lumínca
Termoeléctrica Solar: Canales Parabólicos.
PLANTAS SOLARES DE CANALES PARABÓLICOS SEGS VIII Y XIX
GRANJA SOLAR TÉRMICA (354 MW) Desierto de Mojave, California.
PLANTAS SOLARES DE CANALES PARABÓLICOS
Planta Solar a base de Helióstatos “SOLAR TWO”
Planta Solar a base de Helióstatos
UNAM – UNISON Concentración en Torres en la escuela de Agricultura y ganadería de la UNISON. Parte del laboratorio de Concentración solar del CIE.
Planta Solar a base de Helióstatos
Motor Stirling: Configuración Beta
*Source: www.keveney.com
Desplazador: Cilindro Azul Pistón: Cilindro Verde
Producción de Electricidad Solar ( Ciclo S6rling)
Producción de Electricidad Solar ( Ciclo S6rling)
η = 29 %
Planta Concentradores Solares Parabólicos (Máquinas Stirling) San Bernardino, California ( 400 MW)
- Altamente Eficientes - No usan agua - Poco material de Construcción - Modulares - Altos Costos - No tienen capacidad de almacenar energía
Chimenea Solar versión Alemana
Prototipo en Manzanares España
Necesidades de Investigación Plantas Solares de Cilindros Parabólicos
.- Hacer a las tuberías más resistentes a los esfuerzos térmicos y de esta manera sustituir el aceite térmico por agua. .- Hacer más largos los cilindros parabólicos. .- Hacer más resistentes a los espejos de estos cilindros para que no se rompan con el viento .- Usar estructuras más ligeras que puedan sostener los cilindros parabólicos .- Ver la posibilidad de eliminar el sistema hidráulico para mover los cilindros.
Necesidades en Investigación para plantas solares de concentración:
.- Aligerar los Helióstatos usando materiales a base de polímeros. .- Recibidor de Cerámica para que pueda soportar altas temperaturas (más de 1000 C ) y de esta forma aumentar la eficiencia de la planta. .- Recibidor modular para que se pueda fabricar fácilmente .- Sistema híbrido mediante el uso de una turbina que pueda funcionar ya sea con energía solar o con gas. .- Mejorar el Sistema de Almacenamiento de Energía
Principales Plantas Solares Térmicas Capacidad (MW)
tipo de tecnología Nombre País Localidad
Observaciones
354 Canal Parabólico
Solar Energy Generating Systems
Estados Unidos
Desierto de Mojave
Colección de 9 Plantas
64 Canal Parabólico
Nevada Solar 1
Estados Unidos Las Vegas
50 Canal Parabólico Andasol 1 España Granada
Completada Nov 2008
50 Canal Parabólico
Energía Solar de Puertollano España
Puerto Llano Cd.Real
Completada 2009
50 Canal Parabólico Alvarado 1 España Badajoz
Completada 2009
20 Torre con Helióstatos
PS20 Solar Power Tower España Sevilla
Completada Abr 2009
11 Torre con Helióstatos
PS10 Solar Power Tower España Sevilla
Primera Torre Solar deEuropa
Principales Plantas Solares para el Futuro País C a p a c i d a d
(MW) Tecnología Localidad Observaciones
India 5000? Por definirse E s t a d o d e Gujarat
China 1000 C e l d a s Fotovoltaicas
Terminada para 2019
Estados Unidos 550 C e l d a s Fotovoltaicas de película delgada
San Luis Obispo California
Terminada para el 2013
Estados Unidos 250 C e l d a s Fotovoltaícas de Silicio Cristalino
San Luis Obispo California
Terminada para el 2013
Estados Unidos 500 M á q u i n a s Stirling
D e s i e r t o d e Mojave
Terminada para 2012
Australia 160 Chimenea Solar N e w S o u t h Wales
Proyectos de Energía Solar Térmica en México:
.- Ciclo Combinado, a cargo de CFE. .- Sistema Solar integrado de ciclo combinado con tecnología de canales parabólicos solares. .- Capacidad bruta 477 MW de los cuales 10 MWT serán generados por el campo solar. .- Iniciará en 2012
.
Proyecto: “171 CC Agua Prieta II” en el estado de Sonora.
Orígen de la Energía Geotérmica
Tipos de Yacimientos Geotérmicos:
1.- Hidrotermales ( Calor +Roca+agua) - Vapor Dominante - Líquido Dominante (alta entalpía) - Líquido Dominante (baja entalpía)
2.- Rocas Secas Calientes 3.- Geopresurizados 4.- Marinos 5.- Magmáticos
Formación de Yacimientos
Planta Geotérmica Tradicional
Sistemas Hidrotermales:
Vapor Dominante Geysers (Estados Unidos), Lardarello (Italia)
Líquido Alta Entalpía ( 200-350 C) - Salmuera super caliente (200-300 C): Cerro Prieto (Mex), Wairakei (Nueva Zelanda), Tiwi (Filipinas) Líquido Baja Entalpía ( 100 – 200 C)
Energía Geotérmica en México
Sistemas de Roca Caliente:
- No contienen agua. Son los más abundantes al nivel mundial. Según el U.S Geological Survey, la energía almacenada en la roca caliente dentro de los primeros 10 kms de profundidad de la superficie terrestre equivale a más de 500 veces la energía acumulada en todos los yacimientos de gas y petróleo del mundo. En México no existen estudios sobre el potencial de este tipo de recursos.
Sistemas Geopresurizados:
- Temperatura mediana ( 150 C) a alta presión con agua + metano. Ejemplos: Texas (40 000 MWt), Lousiana y Tamaulipas. Sistemas Marinos:
- Ventilas Hidrotermales:
Nombre de la central
Unidades
Capacidad Efectiva
instalada (MW) Ubicación
Cerro Prieto I 5 180 Mexicali, Baja California
Cerro Prieto II 2 220 Mexicali, Baja California Cerro Prieto III 2 220 Mexicali, Baja California Cerro Prieto IV 4 100 Mexicali, Baja California
Humeros 8 40 Humeros, Puebla
Los Azufres 15 195 Cd. Hidalgo, Michoacán
Tres Vírgenes 2 10 Mulege, Baja California Sur
Total 965
Centrales Geotérmicas en México
Proyectos Ampliación de Proyectos Autorizados o en Etapa de Fac3bilidad ( MW)
Cerro Prieto 100
Los Húmeros II 25
Los Húmeros Binario 21
Los Azufres III 50
Los Azufres Binario 9
Cerritos Colorados Jalisco 75
* La CFE estima que podrían obtenerse otros 1000 Mwe en otros sitios
Proyectos Geotérmicos de la CFE ( 2006 )
Energía Geotérmica: Otros Usos
- Balnearios ( aprox 160 MWt). - Secado de productos agrícolas (granos, frutas, vegetales) - Invernaderos - Calefacción de Edificios ( bombas de Calor ) - Cultivo de hongos
Recursos Geotérmicos de Baja Temperatura
* Fuente: IIE Gerencia de Geotermia
Energía de las Olas: Potencial alrededor del Mundo.
Energía de las Olas TAPCHAN (Tappered Chanel) Isla Noruega (1985)
350 kW Prototipo de TAPCHAN (“ Tappered Chanel”)
Oscillating Wave Column (OWC) Islay, Escocia(1984)
Prototipo: Turbina Wells 75 kW
- CFE falló a favor del grupo de empresas: Mareomotrices de Energías Renovables (Marersa), Integragas Telcorz y Grupo Nuhe para construir la primera central de energía undimotriz - Capacidad de generación: 3 MW - Rosarito, Baja California.
La Energía Undimotriz en México
Granja de Olas (2.25 MW) Povoa de Varzim, Portugal
Energía de las Olas: El “Pelamis”
La Isla del Tesoro (Bahía de San Francisco): USA
Las Mareas Suceden, por tanto, cada 12 hrs 38 min.
Resonancias de las Mareas
Plantas Maremotrices Tradicionales
Resonancias de las Mareas
Planta Maremotriz ( 240 MW) La Rance, Francia
Aprovechando las Corrientes Marinas
Turbina de Corrientes de Marea ( 1.2 MW cada una) SeaGen Turbine en Strangford Lough, Irlanda
País Año de puesta en servicio
Emplazamiento
Amplitud Media de las mareas
Superficie embalsada
Potencia Instalada
Francia 1966 La Rance 8.6 17 240
Rusia 1968 Kislaya Guba 2.4 2 0.4
Canada 1984 Anápolis Fonde
6.4 6 18.0
China 1961-‐80 4 emplazamientos
7.0 1.8 1.2
China 1980-‐86 Jianxia 7.1 2.0 3.2
México ? San Luis Rio Colorado
6.7 630 500 Potenciales
Centrales Maremotrices
San Felipe
Santa Rosalía
Marea máxima: 6 m
Marea máxima: 1.2 m
La Energía Maremotriz en México
Definición y Ejemplos de Biomasa
Definición: Materia producida por seres vivos. (Madera, basura orgánica,
residuos de la agricultura, estiércol…etc)
Forma de Utilización: a) Quema Directa b) Transformación en otro tipo de Combustible
- Físicos: Trituración, Secado - Químicos: Pirólisis, Gasificación - Biólogicos: Fermentación. Digestión Aneróbica - Termoquímicos
Ejemplo de Quemado Directo: Planta de Potencia de Paja.
Generación de Electricidad a Través de la quema de basura
PLANTA ELECTRICA A BASE DE BIOMASA SECA ( 240 MW)
Oy Alholmens Kraj en Pietarsaari, Finlandia
Generación de Electricidad a Par3r de Bagazo de Caña en México. Ingenios Azucareros
Permisionario Modalidad Capacidad (MW)
Energé3co Primario
PIASA COGENERACIÓN SA DE CV
cogeneración 40 Bagazo de Caña
IMPULSORA DE LA CUENCA DEL PAPALOAPAN, S.A. DE C.V.
autogeneración 24.20 Bagazo de Caña
INGENIO JOSE MARIA MARTINEZ SA DE CV
autogeneración 12,0 Bagazo de Caña
INGENIO DE PUGA SA
autogeneración 12.0 Bagazo de Caña
INGENIO DEL HIGO autogeneración 12,0 Bagazo de Caña
Extracción de Gas en un relleno sanitario Gasificación
Planta de Biogas de Rellenos Sanitarios. ( 50 MW) Puente Hill, Cal, USA
En Monterrey la Planta la planta “Benlesa “ (Bioenergía de Nuevo Leon) Genera 12.7 MW y se quiere hacer crecer hasta 16 MW
Biodiesel. Aceite Vegetal:
Más de 350 especies y miles de subespecies lo producen. (Plantas Oleaginosas, Palma de Aceite, soya, ricino, girasol….
Emisiones Biodiesel/Diesel del Petróleo
Monóxido de Carbono 50
Parpculas 35
Bióxido de Carbono 0
Bióxido de Azufre 0
Productos aromáScos tóxicos 0
Ventajas ambientales del biodiesel respecto al Diesel tradicional
Proyectos de Biodiesel en México.
Grupo Energético S.A en Colaboración con el ITESM campus Monterrey.
Se inaguró planta ( 500 mil litros por mes) con grasa animal y desechos de rastros- Se utiliza como combustible para camionetas Industriales. Se espera comercializarlo en la Cd. de Monterrey.
Integración: Las Granjas Urbanas Verticales de Despommier
-Ahorro en combustible para arado de terreno y transporte - Se eliminarían fertilizantes y pesticidas - Cosechas crecen las todo el tiempo - No están sujetas a inundaciones y sequías - Utilización de aguas residuales y de lluvia.
La Isla del Tesoro (Bahía de San Francisco): USA
Terminada para el 2020
- 50 % de la energía renovable - Granja orgánica usa agua
tratada localmente.
Dongtan: Primera ciudad ecologica China. Isla de Chongming, Shangai.
50,000 habitantes para el 2050 Comenzará en el 2010 y terminará en el 2050
- Refugio de Aves - Reciclar y rehusar entre el 90 y el 100 % de sus desperdicios - Energía Eólica y Biomasa - Transporte por vehículos eléctricos o de hidrógeno.
Masdar. Primera Ciudad Ecológica: Arabia 30,000 habitantes Terminada para el 2016
- Cero desperdicios - Cero emisiones de c. fósiles - Desalinización agua de mar - Energía Eólica y Foto celdas. - Transporte: Carros Eléctricos subterráneos.
GRACIAS POR SU ATENCIÓN Y PARTICIPACIÓN
q Escuela de Ingeniería y Arquitectura q División de Ciencias de la Salud q Parque Tecnológico de Ciencias para la Vida
Torres de Enfriamiento: Prototipo en Manzanares España
Objetivos Específicos del Programa de Desarrollo de Energías renovables del gobierno de México (2008):
- Alcanzar el 7.6% en la capacidad instalada mediante fuentes de energía renovable en el país.
Energía Eólica 4.34% Energía Minihidráulica 0.77% Energía Geotérmica 1.65% Biomasa y Biogás 0.85%
Ampliar la cobertura del servicio eléctrico en comunidades rurales utilizando energias renovables.
- Lograr 2,500 comunidades electrificadas mediante fuentes de energía renovable a través del Proyecto de Servicios Integrales de Energía, el cual tendrá una duración de 5 años a partir de su inicio.
Principales Componentes de un Aerogenerador
1. Pala 2. Buje
3. Rodamiento pala 4. Eje principal
5. Multiplicadora 6. Disco de freno
7. Refrigerador 8. Eje cardan 9. Generador 10. Polipasto
11. Anemómetro / Veleta 12. Cilindro variación del ángulo
de pala 13. Bastidor
14. Torre 15. Cuentavueltas
16. Amortiguadores 17. Corona de giro
18. Moto-Reductora de giro 19. Armario de Control TOP
20. Grupo Hidráulico
17
11 12
13
14
18 19 20
1
2
3
4
10
5
7
8
15
6
9
16
Otros diseños de VAWT
azeev.com -vawt - russian design - in action and spinning.FLV
Estufa Patsari
Estufa Patsari
LA MAYOR PLANTA HIDROELECTRICA DELMUNDO (14.9 GW) Three Gorges Dam (China)
Estufa Patsari
Torres de Enfriamiento: Concepto Alemán
