Este documento discute el cambio climático causado por los gases de efecto invernadero emitidos por las actividades humanas. Se predice que la temperatura global aumentará entre 1.4 y 5.8 grados para el año 2100, lo que podría ser devastador para los glaciares, el nivel del mar y el suministro de agua. El Protocolo de Kioto busca reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, pero algunos de los mayores emisores no se han comprometido. Existen diferentes escenarios para las futuras emisiones que dependen

1. 7 c3p G05
ENERGÍA Y CAMBIO CLIMATICO.
Rafael Almanza Salgado
Instituto de Ingeniería
Universidad Nacional Autónoma de México
Resumen
En los modelos de la elevación de la temperatura de la tierra bajo los diferentes
escenarios discutidos en el 2007, se predice una elevación de la temperatura promedio
de la superficie del planeta entre 1.4 y 5.8 grados para el año 2100, lo que podría ser
devastador. Los glaciares de los Andes, que suministran agua potable al formar ríos y
sirven como fuente de riego, están desapareciendo y van a desaparecer. El deshielo de
las masas polares, asimismo, provocará el aumento del nivel del mar, lo cual
eventualmente podría poner en riesgo a países enteros, como Holanda y Bangladés. Los
gases de efecto invernadero absorben la radiación infrarrojaemitida por la superficie
de la Tierra, por la propia atmósfera y por las nubes. Gases integrantes de la atmósfera,
de origen natural y antropogénico, que absorben y emiten radiación en determinadas
longitudes de onda del espectro de radiación infrarrojaemitido por la superficie de la
Tierra, la atmósfera y las nubes. Esta propiedad causa el efecto invernadero. El vapor de
agua (H20), dióxido de carbono (CO2), óxido nitroso (N20)1 metano (CH4), y ozono
(03) son los principales gases de efecto invernadero en la atmósfera terrestre. Los países
del Protocolo de Kioto, acordaron la reducción de sus emisiones antropogénicas de
gases de efecto invernadero (dióxido de carbono, metano, óxido nifroso,
hidrofluorocarbonos, perfluorocarbonos, y hexafluoruro de azufre) en al menos un 5
por ciento por debajo de los niveles en 1990 durante el período de compromiso de 2008
al 2012. El acuerdo entró en vigor el 16 de febrero de 2005, después de ser ratificado
por el gobierno de Rusia, que consiguió que la Unión Europea pagara la reconversión
industrial y la modernización de las instalaciones petroleras de esa república de la vieja
URSS. Por lo que respecta al crecimiento en energía primaria hasta 2005, Asia acaparó
casi las tres cuartas partes del crecimiento a lo largo del 2005, siendo China la de más
alto crecimiento con aproximadamente la mitad. En la década pasada, el gas natural y el
carbón han aumentado su participación considerablemente. Sin embargo en el consumo
actual de energía los mayores consumidores de energía son Norteamérica, Europa y los
países ubicados en Asia-Pacífico.
Bajo las consideraciones anteriores se presentan diferentes opciones de las energías
renovables, principalmente la solar. Estas deben acelerar su desarrollo con el fin de
empezar a mitigar el efecto de invernadero. Un aspecto muy importante a considerar son
los sistemas híbridos fuentes convencionales-fuentes renovables.
1. INTRODUCCION
El clima esta cambiando principalmente por el CO2 y otros gases de efecto invernadero
debido a las actividades humanas, principalmente combustión de combustibles fósiles y
la deforestación. Estos gases permanecen en la atmósfera por varias décadas y atrapan el
calor del Sol formándose un efecto de invernadero.
El ultimo informe IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) de Naciones
Unidas publicado en febrero del 2007, que es el mejor documento hasta la fecha
relacionado con el calentamiento global, afirma que la temperatura global se ha elevado
por 0.76°C en los últimos 100 años. Este predice una elevación de la temperatura

2. promedio de la superficie del planeta entre 1.4 y 5.8 grados para el año 2100. Ello
podría ser devastador. Los glaciares de los Andes, que suministran agua potable al
formar ríos que sirven como fuente de riego, están desapareciendo y van a desaparecer.
El deshielo de las masas polares, asimismo, provocará el aumento del nivel del mar, lo
cual eventualmente podría poner en riesgo a países enteros, como Holanda y Bangladés.
No son suposiciones sin fundamento. Se predice que en 2080 habrá una grave escasez
de agua en China y Australia. La corriente del Golfo, que calienta el norte de Europa,
podría ser interrumpida si cambia la salinidad del agua del Atlántico.
Se debe tener en cuenta que la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el
Cambio Climático (IPCC), en su Artículo 1, define 'cambio climático' como: 'un
cambio de clima atribuido directa o indirectamente a la actividad humana que altera la
composición de la atmósfera mundial y que se suma a la variabilidad natural del clima
observada durante períodos de tiempo comparables'. La IPCC distingue entre 'cambio
climático' atribuido a actividades humanas que alteran la composición atmosférica y
'variabilidad climática' atribuida a causas naturales.
Los gases de efecto invernadero absorben la radiación infrarroja, emitida por la
superficie de la Tierra, por la propia atmósfera debido a los mismos gases, y por las
nubes. La radiación atmosférica se emite en todos los sentidos, incluso hacia la
superficie terrestre. Los gases de efecto invernadero atrapan el calor dentro del sistema
de la troposfera terrestre. A esto se le denomina 'efecto invernadero natural.' La
radiación atmosférica se vincula en gran medida a la temperatura del nivel al que se
emite. En la troposfera, la temperatura disminuye generalmente con la altura, de modo
que la radiación infrarroja emitida al espacio se origina en altitud con una temperatura
que tiene una media de -19°C, en equilibrio con la irradiancia solarneta de entrada,
mientras que la superficie terrestre tiene una temperatura media mucho mayor, de unos
+14°C. Un aumento en la concentración de gases de efecto invernadero produce un
aumento de la opacidad infrarroja de la atmósfera, y por lo tanto, una radiación efectiva
en el espacio desde una altitud mayor a una temperatura más baja. Esto causa un
forzamiento radiativo, es decir el cambio del flujo neto de calor (diferencia entre la
radiación solar entrante y la radiación infrarroja saliente) generando un desequilibrio
que sólo puede ser compensado con un aumento de la temperatura del sistema superficie
- troposfera. A esto se denornina 'efecto invernadero aumentado'
Gases integrantes de la atmósfera, de origen natural y antropogénico, tales como el
vapor de agua (H20), dióxido de carbono (CO2), óxido nitroso (N20), metano (CH4), y
ozono (03) son los principales gases de efecto invernadero en la atmósfera terrestre.
Además existe en la atmósfera una serie de gases de efecto invernadero totalmente
producidos por el hombre, como los halocarbonos y otras sustancias que contienen
cloro y bromo, de las que se ocupa el Protocolo de Montreal. Además del CO2, N20, y
CH4, el Protocolo de Kioto aborda otros gases de efecto invernadero, como el
hexafluoruro de azufre (SF6), los hidrofluorocarbonos (HFC), y los perfluorocarbonos
(PFC).
2. PROTOCOLO DE KIOTO
El Protocolo de Kioto dentro de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el
Cambio Climático (CMCC) se generó en el tercer periodo de sesiones de la Conferencia
de las Partes de la CMCC en 1997 en Kioto, Japón. Contiene unos compromisos
legales vinculantes, además de los incluidos en la CMCC. Los países del Protocolo, la

3. mayoría de los países en la Organización de Cooperación y Desarrollo Económico
(OCDE), y los países con economías en transición, acordaron la reducción de sus
emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero (dióxido de carbono, metano,
óxido nitroso, hidrofluorocarbonos, perfluorocarbonos, y hexafluoruro de azufre) en al
menos un 5 por ciento por debajo de los niveles en 1990 durante el período de
compromiso de 2008 al 2012. El acuerdo entró en vigor el 16 de febrero de 2005,
después de ser ratificado por el gobierno de Rusia, quien consiguió que la Unión
Europea pagara la reconversión industrial y la modernización de las instalaciones
petroleras de esa república de la antigua URSS. La suerte del acuerdo ha sido desde
entonces azarosa. Estados Unidos firmó el acuerdo, pero no lo ratificó: ni el gobierno de
Clinton ni el de Bush, quién de hecho retiró a su país del Protocolo de Kioto con el
argumento de que excluye de sus restricciones a algunos de los mayores emisores de
gases entre los países en vías de desarrollo, como China. Actualmente lo han firmado la
mayoría de las naciones.
Hasta ahora el protocolo de Kioto ha sido ratificado por 8 países. Sin embargo algunos
de las naciones que emiten más gases de invernadero no se vieron obligados por lo
menos hasta el 2012 (China, Brasil, India, México) o no lo ratificaron (EUA). México es
el noveno gran emisor de CO2 en el mundo con una participación de 1.5% de emisiones
de gases de invernadero.
3. ESCENARIO DE EMISIONES
En una representación plausible de la evolución futura de las emisiones de sustancias
que son, en potencia, radiativamente activas (por ejemplo, gases de efecto invernadero
o aerosoles), están involucradas un conjunto de hipótesis coherentes e internamente
consistentes sobre las fuerzas impulsoras de este fenómeno (tales como el desarrollo
demográfico y socioeconómico, y el cambio tecnológico) así como sus relaciones clave,
dan lugar a los escenarios de concentraciones, derivados a partir de los escenarios de
emisiones. Estos se utilizan como insumos en una simulación climática para calcular
proyecciones. En IPCC (1992), se utilizaron un conjunto de escenarios de emisiones
como base para las proyecciones climáticas en IPCC (1996). Estos escenarios de
emisiones se refieren a los escenarios 1S92. En el Informe Especial del IPCC:
Escenarios de Emisiones (Nakicenovic et al., 2000), se publicaron nuevos escenarios de
emisiones, los llamados Escenarios del IEEE.
3.1 Escenarios del IEEE
Los Escenarios del IEEE son escenarios de emisiones desarrollados por Nakicenovic et
al. (2000) y utilizados, entre otros, como base para la realización de proyecciones
climáticas en la contribución del GTI (Grupo de Trabajo 1) del IPCC al Tercer Informe
de Evaluación (IPCC, 200 la). Los siguientes términos son de gran importancia para
comprender adecuadamente la estructura y el uso del conjunto de Escenarios del IEEE:
Conjunto (de escenarios): Escenarios que tienen un guión semejante desde el
punto de vista demográfico, económico, social y en cuanto a cambio técnico. Los
escenarios del IEEE comprenden cuatro conjuntos de escenarios: Al, A2, Bi, y 132.
Grupo (de escenarios): Escenarios dentro de un conjunto que reflejan una
variación constante del guión. El conjunto de los escenarios Al incluye cuatro grupos
designados AlT, A1C, A1G, y A1B que exploran estructuras alternativas de sistemas
energéticos futuros. En el Resumen para Responsables de Políticas de Nakicenovic et

4. al. (2000), los grupos A 1 C y AIG se han combinado en un grupo de escenarios AiF!
'que utiliza combustibles fósiles en gran medida'. Los otros tres conjuntos de escenarios
tienen un grupo cada uno. La serie de escenarios del IEEE que se refleja en el Resumen
para Responsables de Políticas de Nakicenovic et al. (2000) consiste en seis grupos de
escenarios diferentes, todos ellos igualmente apropiados y que recogen de forma
conjunta la gama de incertidumbres asociadas con los forzamientos impulsadores y las
emisiones.
Escenarios que son ilustrativos para cada uno de los seis grupos de escenarios reflejados
en el Resumen para Responsables de Políticas de Nakicenovic et al. (2000). Incluyen
cuatro marcadores de escenarios revisados para los grupos de escenarios A1B, A2, Bi,
B2, y dos escenarios adicionales para los grupos AIF1 y AlT. Todos los grupos de
escenarios son igualmente apropiados.
Marcador (de escenario): Escenario que se colocó originalmente, en forma de
proyecto, en el sitio Web del IEEE para representar un determinado conjunto de
escenarios. La elección de los marcadores estaba basada en las cuantificaciones iniciales
que mejor reflejaban la historia y las características de las simulaciones específicas. Los
marcadores no tienen un mayor grado de probabilidad que los demás escenarios, pero el
equipo de redacción del IEEE los considera ilustrativos de un guión detenninado. Se
incluyen en una forma revisada en Nakicenovic et al. (2000). Estos escenarios han sido
objeto de un examen pormenorizado por parte de todo el equipo de redacción, además
de un proceso amplio y abierto por parte del IEEE. Los escenarios también se utilizan
para ilustrar los otros dos grupos de escenarios. Guión (de escenario): Descripción
narrativa de un escenario (o conjunto de escenarios) que subraya las principales
características del escenario, las relaciones entre las principales fuerzas impulsoras y la
dinámica de su evolución.
En resumen los 4 principales escenarios son:
Al: Este representa un mundo de crecimiento rápido con una adaptación rápida de
tecnologías nuevas y eficientes.
A2: Este escenario considera un mundo muy heterogéneo con énfasis en los valores
familiares y tradiciones locales.
Bl: Este considera un mundo desmaterializado con una introducción de tecnologías
limpias.
B2: En éste existe un mundo con énfasis en soluciones locales para lograr una economía
y un medio ambiente sostenibles.
En la figura 1 se muestran los modelos de la elevación en temperatura de la Tierra bajo
los diferentes escenarios. Se predice una elevación promedio de la superficie del planeta
entre 1.4 y 5.8 grados para el año 2100.
3.l.lEscenario de Referencia (World Energy Outlook 2006, 2007).
Usualmente se esta tomando un escenario para referenciar los otros. Éste se conoce
como Escenario de Referencia y considera que la población global crecerá por 1%
anual en promedio a partir de una estimación de 6.4 mil millones en 2004 a 8.1 mil
millones en el 2030. La demanda en energía primaria se considera en un promedio de
3.4% anual para un periodo2004-2030, comparada con el 3.2% de 1980 al 2004. El precio
del petróleo crudo de acuerdo con TEA se asume sobre US $ 60 por barril. A lo largo del
2007, bajando a $ 47 en el 2012 y volviendo a subir a $ 55 en el 2030. Por lo que

5. respecta al gas natural el panorama sería muy semejante al del petróleo. La demanda
vapor-carbón de acuerdo a a! OECD, el precio se estabilizará en alrededor $55 por
tonelada en los siguientes años, elevándose a $60 en el 2030. Pero en general se puede
asumir que el suministro de energía y sus tecnologías serán más eficientes. Se excluyen
del Escenario de Referencia las políticas la aceleración y el despegue de tecnologías
más eficientes y más limpias.
El concepto conocido corno GDP (gross domestic product) se asume que crezca 3.4%
anual para el periodo 2004-2030 comparado con el 3.2% de 1980 al 2004.
o
a,
c
ca
r
o
a,
=
ca
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o.
E
a,
1-
Scenarios
A1B
AlT
A1FI
A2
El
B2
31-lS92a (TAR method)
2000 2020 2040 2060 2080 2100
Years
Al
1S92
Bars show the
range ¡ri 2100
produced by
several models
Figura 1. Elevación de la temperatura promedio bajo diferentes escenarios.
(Climate Change 2007)
4 CAMBIO CLIMÁTICO
Se refiere a una importante variación estadística en un estado medio del clima o en su
variabilidad, que persiste durante un período prolongado (normalmente decenios o
incluso más). El cambio climático se puede deber a procesos naturales internos o a
cambios del forzamiento externo, o bien a cambios persistentes antropogénicos en la
composición de la atmósfera o en el uso de las tierras. Se debe tener en cuenta que la
Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMCC), en su
Artículo 1, define 'cambio climático' como: 'un cambio de clima atribuido directa o
indirectamente a la actividad humana que altera la composición de la atmósfera mundial
y que se suma a la variabilidad natural del clima observada durante períodos de tiempo
comparables'. La CMCC distingue entre 'cambio climático' atribuido a actividades
humanas que alteran la composición atmosférica y 'variabilidad climática' atribuida a
causas naturales.
México es particularmente vulnerable al cambio climático debido a sus extensos
litorales y a la alta concentración de actividad económica en estas zonas, incluyendo la
producción de petróleo, pesca y turismo. Los eventos meteorológicos de mayor impacto
serían los huracanes con las consecuentes inundaciones, así como las grandes sequías en
el centro y norte del país.

6. 4. ENERGÍA.
El crecimiento en energía primariahasta 2005 se muestra en la fig.2. Asia acaparó casi
las tres cuartas partes del crecimiento a lo largo del 2005, siendo China la de más alto
crecimiento con aproximadamente la mitad. En la década pasada, el gas natural y el
carbón han aumentado su participación considerablemente.
4.1 Petróleo, gas natural y carbón
En la Figura 3 se aprecia que el petróleo como la fuente primaria predominante. Esta
fuente predomina en Norteamérica y ha aumentado su participación desde 1995,
mientras que el gas es la fuente predominante en la antigua Unión Soviética y en Asia
predomina el consumo de carbón.
World consurnptiori
MIIor tonnes cii eQLi,
Figura 2. Consumo de energía primaria. (British Petroleum, 2006)
El crecimiento del consumo de petróleo fue de 1 millón de b/d en 2005 respecto a un
promedio de los últimos 10 años. EUA, Alemania e India son los principales
consumidores de petróleo (British Petroleum, 2006). Esto se presenta en la figura 4.
Por lo que respecta al gas natural, la figura 5 muestra que el consumo creció en cada
región excepto en Norte América. El crecimiento global es muy semejante respecto al
promedio en 10 años. China aumentó su consumo en 20%, mientras que el sureste de
Europa también tuvo un crecimiento considerable.

7. O £l16&G1
OB H.g.. I4 •W Uyd
-
2 4.2.4
Figura 3. Consumo de las fuentes primarias en las diferentes regiones del planeta.
(British Petroleum, 2006)
21MiIon baroob
90
70
O Gi 01 8' 83 4.4 8' 88 07 0 88 00 01 92 02 104 95 90 07 09 90 00 04 3' 00 04 001
90,0505,.,
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ac.n Aro.1 Eoo.bEm,,. M i4.E............ 4.05,
04 0n04001p808 8804000 048w40 404 ooIlio.n b/d o 200' 0.4Içw 11.4 40.yoar awoae COno e0009ljrnpt,00 9ow1b d,Opped 040000 mlI.onbld 81200400200000042
402005 04400.0.441005444.0400.4 044104. 00000204 00000.40 010 01,0 24400.404.444 IndIa
Figura 4. Consumo de petróleo en el mundo. (British Petroleum, 2006)

8. Conoumption by ares
Bilhon cubic rIrotros
- - ------- - --- - -----
2000
1500
100'
500
080 81 62 00 08 65 00 u? 00 9, 00)1 92 b 04 5' 00 07 04 0) 00 01 N2 XI 04 0011
14o,rh Arrr.rca Euc-p.&Euas, Pc Fr O ti
Natural 9as çonsurrrplion rawIn 0.11062 co u curo NcrtflAnrrna Glabal 0005r,rlptrco ço*thw u cl0a toril. JO-osar ausra, wrlhtha strcllgosiQroath rn Asia
Chinas, eon,unrptron roca So orco. Iban 20% cruunrptso 9100006 was JIGO nlrcrrg lo smth4rn LuisA,
Figura 5. Consumo de gas natural por regiones en el mundo. (British Petroleum,
2006)
Production Consu80ption
Mrllion torriles OIl 0000001.02 Milliori OolitOs oil equival ent
1)00 1700
lIco 520
500 1500 -
8400 1400 -
370 - 040 -
8200 - 1200 -
1100 1100
000
F 1000
800 800
700 700
800
500 500
0
100
O SustO S.&Csr.s. Errcp,& ?irrcs 5 Ata 0 Scodr S&Conl. Esucçrs& AlocaS Sur.
Ao.r,o. Ar,r.ou. Error. 15 011o Ciii P.cOrs .Io,riris. A,.r.oc. Eaui.r. MiSul. EusI PacOro
ja 095 2005
Cual oras aoalntha woOds lactcut-grcwmnu lcd cccl global 000urrnrprion gruwtlr usas tulios tire 10-y,ar aueoag.. 656*16 w48 ConCOsOltatOd o COma 109.19,58 coi
sonorosior uslns80 asooanlod 10100501410641 4100080 GrtO ¡1100 lIOoAwas alto ralatiu9ly ,10009
Figura 6. Producción-consumo de carbón. (British Petroleum, 2006)
En esta figura 6 se muestra la producción-consumo del carbón hasta el 2005. El carbón
fue la fuente primaria de energía que creció más rápido en los últimos 10 años en
promedio. El crecimiento fue concentrado principalmente en China, quién acaparó con

9. un 80% respecto del crecimiento global. En EUA, también el crecimiento fue
importante.
S. EMISIONES DE CO2.
Las emisiones globales de CO2, principal contaminante a nivel mundial, se presenta en
las figuras 7 y 8. En la primera, se nota el aumento en miles millones de toneladas de 2
en 1900 a 27 en el 2007. Por lo que respecta a México, en la figura 8 se presenta las
emisiones en el periodo 1900 al 2004.
Global Emissions of CO2 frorn Fossil Fuels
30
25
820 /
15
o
- -
1900 1910 1920 1930 1 940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Figura 7. Emisiones del CO2 a nivel mundial (lEA, 2004) CAIT-WRI
120000
G i000i
0
a
60000
E
60000
e
o 40000
c
o
1 20000
Ui
¼ ¼ ¼ ¼ ¼ ¼ ¼ 110¼ ¼ ¼ ¼ ¼ 011 ¼ 11,91 011¼
Year
CO, ems.swnsJrom Me.ico.
Figura 8. Emisiones de CO2 generadas en México para el periodo 1891-2004
(Energy Information Administration).

10. 6. ENERGIAS RENOVABLES
Si no reducimos las emisiones de CO 2 para evitar el sobrecalentamiento (o al menos no
seguir aumentándolo), entonces hay que reducir a toda costa las emisiones de gases de
efecto invernadero. Dos ii,il millones de personas no tienen acceso a los servicios
energéticos básicos y que al mismo tiempo, la utilización insustentable de la energía,
está poniendo en peligro nuestra propia supervivencia colectiva. El cambio climático
pone en serio peligro al propio desarrollo sustentable, frente a las consecuencias de este
cambio y los menos capaces para hacerle frente. (Greenpeace, 2002).
Las opciones energéticas que tomarán el mundo en los próximos 20 o más años,
determinarán para el largo plazo, el rumbo de nuestro desarrollo colectivo.
Algunos creen, que la búsqueda dé un alivio inmediato de la pobreza, lo que impone la
renuncia implícita al uso de la energía renovable o de aparatos eficientes, pues califican
estas energías como caras o 'elitistas'. Sin embargo en la mayoría de los casos, estos
reproches son totalmente injustificados. Es más, a menudo los costos de proveer energía
sustentable son menores, que los necesarios para extender la red eléctrica convencional,
o la compra de combustibles fósiles, baterías o gasolina. Y esto sin considerar que
cuando se comparan los costos de ambos tipos de energías no son incluidas las
externalidades provocadas por las energías convencionales.
A nivel local, la utilización de combustibles tradicionales por los más pobres, provoca
impactos graves en la salud, principalmente relacionados con problemas respiratorios,
frente a esta situación la mejor alternativa es el uso de las fuentes limpias y renovables
de energía que mejora este aspecto. En los hogares más pobres, la contaminación
intradomiciliaria está literalmente matando a los niños pequeños y a las mujeres. La
prolongada exposición a los humos, aumenta dramáticamente la probabilidad que
desarrollen problemas de salud tan severos como las infecciones respiratorias agudas y
las enfermedades crónicas pulmonares. De igual forma, aumentan los riesgos de muerte
neonatal, que además ahora está siendo correlacionada con cegueras y cambios en los
sistemas de defensa (Indoor Air Pollution, 2000).
Un último tema y a menudo ignorado, concierne al rol que la energía renovable puede
jugar, promoviendo una mayor seguridad energética en los países en desarrollo que
dependen fuertemente del petróleo y de la importación de energía. La diversificación de
las fuentes energéticas puede ayudar a mitigar el severo impacto económico, que a
veces provoca la volatilidad de los precios del petróleo y de otros combustibles fósiles
(PNUD, 1997).
Más aún, puesto que el abastecimiento de la energía renovable, proviene de fuentes
nacionales, locales y descentralizadas, su utilización masiva puede liberar los escasos
fondos disponibles, para ser canalizados hacia objetivos de desarrollo en salud,
bienestar y educación, que de otra forma serían destinados a grandes proyectos con
utilización de combustibles fósiles.
La energía renovable produce también otros beneficios, como la posibilidad de un
mayor control local sobre los recursos energéticos y alcanzar mayores niveles de
seguridad, sobre todo si se considera la alta vulnerabilidad, respecto a eventuales
operaciones de sabotaje de las plantas nucleares o de las infraestructuras de petróleo y
gas.
Las energías renovables se caracterizan porque en sus procesos de transformación y
aprovechamiento en energía útil, no se consumen ni se agotan en una escala humana.
Entre estas fuentes de energías están: la hidráulica, la solar, la eólica y la de los
océanos. Además, dependiendo de su forma de explotación, también pueden ser

11. catalogadas como renovables la energía proveniente de la biomasa y la energía
geotérmica.
Las energías renovables suelen clasificarse en convencionales y no convencionales,
según sea el grado de desarrollo de las tecnologías para su aprovechamiento y la
penetración en los mercados energéticos que presenten. Dentro de las convencionales, la
más difundida es la hidráulica a gran escala.
Como energías renovables no convencionales (ERNoC) se consideran la eólica, la
solar, la geotérmica y la de los océanos. Además, existe una amplia gama de procesos
de aprovechamiento de la energía de la biomasa que pueden ser catalogados como
ERNoC. De igual manera, el aprovechamiento de la energía hidráulica en pequeiías
escalas se suele clasificar en esta categoría.
Al ser autóctonas y, dependiendo de su forma de aprovechamiento, generar impactos
ambientales significativamente inferiores que las fuentes convencionales de energía, las
ERNoC pueden contribuir a los objetivos de seguridad de suministro y sustentabilidad
ambiental de las políticas energéticas. La magnitud de dicha contribución y la viabilidad
económica de su implantación, depende de las particularidades en cada país de sus
características, tales como el potencial explotable de los recursos renovables, su
localización geográfica y de los mercados energéticos en los cuales podrían competir.
Históricamente el panorama energético de México ha contado con una participación
importante de energías renovables, en particular de la energía hidráulica convencional y
la geotermia, utilizadas para generación eléctrica. Esta participación ha disminuido en
los últimos años, producto del crecimiento de sectores que tienen un consumo intensivo
de derivados del petróleo, como el transporte, y del aumento de la capacidad de
generación eléctrica térmica a partir del petróleo y el gas natural. Sin perjuicio de ello,
la participación de las energías renovables sigue siendo significativa en el
abastecimiento energético nacional, tal como se desprende del balance de consumo
bruto de energía primaria del año 2005.
Por su parte, si bien las ERNoC presentan una participación marginal en el consumo
bruto de energía en México, han tenido un espacio de desarrollo para el abastecimiento
energético de zonas rurales, situación que se verá reforzada por las políticas
gubernamentales de apoyo a la electrificación rural.
Las energías renovables no convencionales, que poseen un potencial de desarrollo en
nuestro país, son las siguientes:
6.1 Hidráulica y geotermia
En el Balance Nacional de Energía 2005 (SENER 2006), figura 9, se muestra las
diferentes formas como se genera electricidad en México. Por lo que respecta a la
hidráulica y la geotérmica la participación de éstas es de 88 % (este número es con
respecto a las fuentes renovables usadas en México) y 8% respectivamente (figura 10)

12. Evolución de l cp3cwd risLalada de generación eléctrica, 1996200
ti Otras
• Gaatermaeléctrica y eóÍa
Hdroelectrica
Turgós
• nola cambinado
•Tertmca cormencsnal
Figura 9. Evolución de la capacidad instalada de generación eléctrica en el periodo
1996-2005, SENER 2006.
Capacidad de generación eléctrica
' 1 CRE
con energías renovables 1 ADOA
1 0€
U México cuenta con poco más de 12,000 MW de capacidad instalada de
generación eléctrica con base en energías renovables:
> 11,545 MW en centrales de CFE y LFC,
- 504 MW en plantas de autoabastecimiento interconectadas a la red, y
18 MW en Sistemas aislados.
Servicio Autoabasti
Público cimionto
4,
Figura 10. Generación coti energías renovables.
6.2 Energía Solar
A nivel mundial se muestra en la figura 11 la irradiación global promedio anual en
khW/m2a. En México el recurso solar está disponible en un alto nivel. El valor oscila
desde 4.6 a 21.3 MJ/m2; esto se muestra en la figura 12.
Para nuestro país el uso de la energía solar representa una fuente importante de energía
para el presente y el futuro.

13. iEDI
-C
50
1000
o -.
800
400
-150 -100 -50 0 50 100 150 200
Figura 11. Irradiación global en el planeta.
ANUAL
C
" 4' /<
3 19 tUJV
•_ / -
1 L-'
Ti
1
Figura 12. Promedio anual de la irradiación global.
La figura 13 nos muestra la evaluación dela irradiación directa normal (SERI, 2006) en
el noroeste de la República Mexicana. Esta es de las más altas a nivel mundial, de

14. manera que todos los dispositivos solares trabajaran en forma muy eficiente,
incluyéndose dentro de estos los que trabajan con concentración.
Por lo que respecta a las tecnologías solares en la figura 14 se muestran las diferentes
opciones que existen para las aplicaciones directas de estas tecnologías.
1
Y
/¡
/Ov.nfto .4*c.qR.a tflds
—
. •
1
Figura 13. Irradiación directa normal. (SER!, 2006)
En el ámbito de energías renovables, tanto en la parte de investigación básica como
aplicada, hasta el desarrollo de prototipos piloto para el buen aprovechamiento de
cualquier recurso energético no convencional, el Instituto de Ingeniería de la
Universidad Nacional Autónoma de México ha incursionado desde hace más de 32
años. Todo bajo el enfoque de tener propuestas concretas en el uso práctico de los
recursos nacionales renovables con los que cuenta el país. Esto involucra la asimilación
de tecnologías desarrolladas en otros centros de investigación con prestigio
internacional, realización de propuestas para la solución de problemas concretos en el
ámbito nacional, para ello se han llevado a cabo desarrollos de modelos teóricos y
experimentales cuya aplicación contribuye en la mejora del desempeño de empresas
paraestatales y privadas, con lo que se logra mantener un vínculo estrecho con el sector
productivo nacional.
Diferentes ejemplos que el autor ha realizado a lo largo de 35 años se muestran en las
figuras 14 a 20.

15. LJ
Sistemas
1
Sistemas
[ototérmicos
Fotovoltáicos
directa Calentamie-ito, WStemes de
concentración
- Iluminación
- Refrigeración - Tubos de luz
- CaIentmiento
de agua
- Generaión de
electricidad
- Bombeo - Ventanas
- Secado
- Desación
eficientes - Refrigeración
-Desintoxcaci
Filtros
- Estanques
solares
soIare desinfección
de agua
Figura 14. Diferentes tipos de tecnologías contempladas con energía solar.
6.2.1 Cocinas solares a la intemperie y en habitación.
En general, la temperatura que se alcanza con la radiación solar no es lo suficientemente
alta como para aprovecharla de manera práctica en la cocción de alimentos. En el
Instituto de Ingeniería se probaron varias opciones de cocinas con modelos diferentes,
uno de ellos se basa en un sistema de concentración de plato parabólico (ver figura 15) y
otro en un sistema de concentración de canal parabólica (Almanza y Muñoz, 1994).
Dependiendo de su configuración es la forma que tendrá el volumen útil para cocción de
alimentos.
Otra modalidad de una cocina solar que se desarrolló es aquella que utiliza un fluido de
trabajo intermedio para la captación y transmisión del calor, por ejemplo aceite mineral,
el cual se calienta con un sistema de concentración de media temperatura como lo es un
canal parabólico, para luego ceder el calor en un serpentín al medio que lo rodea.
Figura 15. Cocinas solares en comunidades rurales.

16. 6.2.2 Colectores solares plaiws
Una de las tecnologías más difundidas que aprovechan el recurso solar es la de los
colectores solares planos, cuyo principio se basa en la absorción de energía solar
radiante transformada en calor y que se puede transportar a través de un fluido de
trabajo.
En los años 70 el uso de este tipo de colectores no era muy difundido, pero se
comenzaba a tomar mayor conciencia de la necesidad de uso de fuentes alternas de
energía. Así el Instituto de Ingeniería, UNAM llevó a cabo los siguientes trabajos:
Calentadores solares para baios públicos.
En el Estado de Tlaxcala (Almanza y Muñoz, 1994) se instalaron en 1979 baños
públicos (figura 16) con agua caliente, cuya fuente de energía era solar, en sustitución
de un baño Temascal cuyo uso de leña era de aproximadamente 30 kg por vez. Los
calentadores que se instalaron, son los más eficientes que se han desarrollado en el
Instituto, construidos con tubos de cobre soldados a una lámina del mismo material
(figura 17). La temperatura que alcanzan estos dispositivos es de 50 a 80 °C
dependiendo de la época del año y de las condiciones ambientales; también se tienen
instalados calentadores solares de agua en los baños de los trabajadores. Un sistema más
sofisticado es el de tubos evacuados donde el tubo absorbedor va al vacío (figura 18).
Como un dispositivo especial se desarrolló un sistema absorbedor al alto vacío para
concentradores solares tipo canal parabólico (figura 19).
Figura 16. Baños públicos con colectores solares en Tlaxcala.

17. :
k
o r
Figura 17. Colectores solares planos en Tlaxcala.
t ti
Y; M'
ii
KI11,1
Figura 18. Colectores evacuados desarrollados en 1977.

18. Figura 19. Tubo absorbedor evacuado para plantas solares.
6.2.3 Películas selectivas.
Se han desarrollado diferentes películas selectivas entre las que destacan oxido de
fierro, óxidos sobre aluminio, óxido de cobre, cromo negro y níquel negro. Estas fueron
usadas en colectores solares planos, en tubos absorbedores de la planta solar y en
dispositivos de las cocinas solares (Almanza y Muñoz, 1994).
6.2.4 Materiales para aplicacioizes solares
Los materiales para aplicaciones solares, tanto en tecnologías de concentración como en
materiales de construcción para edificaciones y uso eficiente de la energía, son muy
amplios. Las investigaciones en el Instituto de Ingeniería al respecto han sido enfocadas
a espejos y filtros solares.
Una de las tecnologías que se asimiló y aplicó en este ámbito fue la de cañón de
electrones y posteriormente la de erosión jónica (sputtering), ambas se desarrollan
dentro de una cámara al alto vacío empleando materiales de muy alta pureza. Se
lograron fabricar espejos de primera superficie (figura 20), de segunda superficie,
compuestos y filtros solares, empleando materiales tales como aluminio, plata, cobre,
vanadio, tungsteno, hierro, cuarzo, alúmina, etc., usando evaporaciones simples o
reactivas con oxígeno (Martínez eta!, 2000)
Este campo de materiales es muy amplio y con un vasto horizonte de aplicaciones.
6.2.5 Estanques solares
Se trabajó en la caracterización fisicoquímica de arcillas que puedan servir como
impermeabilizantes naturales para la retención de salmueras muy concentradas, que
puedan encontrarse en estanques solares (Silva, 2003).

19. EW
Ft-
'4
1
1
Figura 20. Espejos de primera superficie desarrollada para un concentrador canal
parabólico.
6.2.6 Plantas Termosolares
El aspecto de Plantas Termosolares se inició en 1978 (Almanza y Muñoz, 1994); la
primera planta experimental fue de 1kw, la cual se muestra en la figura 21.
Posteriormente se desarrolló una planta termosolar de canal parabólico la cual es la mas
grande en Latinoamérica, cuya área de captación en sus orígenes (1982) era de 548 m 2
(figura 22), pero debido a problemas de costos de mantenimiento se redujo a la mitad
(1998), quedando 274 m 2 de área de captación que está dividida en ocho módulos de 15
m de largo con 2.5 m de apertura, cada módulo tiene 12 secciones de 1.14 m de largo
(figura 23) hechas de fibra de vidrio con espejos comerciales de aluminio depositado
sobre un sustrato de poli metil nieta acrilato (acrílico).
En su inicio la planta solar funcionaba con aceite mineral como fluido de captación y
transferencia de calor, el cual se aprovechaba a través de un intercambiador de calor
hacia un circuito de agua con muy bajo contenido de sales. Adicionalmente contaba con
una caldera de respaldo para proveer el calor faltante y producir la cantidad de vapor
necesario para mover el motor de pistón acoplado a un generador de electricidad.
En ella se llevaron a cabo pruebas de diferentes tipos, tales como diferentes
configuraciones para operación del canipo solar. Además, se probaron equipos
diseñados por investigadores de este Instituto, como por ejemplo, bombas de
desplazamiento positivo para aceite y agua; caldera tipo túnel; sistema electromecánico

20. de seguimiento solar (fotodiodos y tornillo 'sin fin'); el concentrador de canal
parabólico y su estructura de soporte; tanques de expansión de aceite, etc.
Posteriormente comenzó una segunda etapa para la planta solar, que es la Generación
Directa de Vapor (GDV), la que requirió modificaciones al diseño original y permitió el
desarrollo de una nueva área de aplicaciones de los sistemas solares de canal parabólico,
lo que involucra materiales, configuraciones del campo solar, instrumentación,
generación de electricidad, capacitación de personal, etc.
Para ello se cambió por completo la tubería del fluido de trabajo, se cambiaron los
espejos del campo solar y se instaló un motor de pistones acoplado a un generador
eléctrico de lkWe. Adicionalmente, se instaló una estación para medición de la
irradiancia solar (piranómetro de banda rotatoria), velocidad y dirección del viento, así
como temperatura ambiente.
Figura 21. Planta Solar (le 1kW.

21. Figura 22. Planta solar de 10 kW.
Figura 23. Planta Solar actual de 5 kW.

22. Se observó cierta problemática con los tubos absorbedores, lo que llevó a un estudio
más detallado del flujo bifásico que se presenta durante la GDV, principalmente en los
patrones del tipo estratificado y anular.
Actualmente la planta solar ha sido modificada para la tecnología de generación directa
de vapor de agua con instrumental electrónico (2004), por ejemplo, sensores de
temperatura del tipo RTD (resistencia de platino), sensores de presión electrónicos,
medidores de flujo de varios tipos (electromagnético, vórtice y rotámetro), así como un
sistema centralizado de adquisición de datos de temperatura, presión y flujo que
corresponden a la alimentación y descarga del campo solar. El tipo de instrumental que
está instalado es relativamente moderno con medidores de alta precisión y confiabilidad,
sin embargo, se requiere de su constante actualización y mejora. El enfoque que se le ha
dado es la caracterización térniica de todas las partes por donde circular el agua alta
temperatura en sus fases líquido, vapor o una combinación de ambas.
6.2. 7 Ventanas ahorradoras de energía
Las cantidades de energía utilizadas con el fin de alcanzar las condiciones de confort
térmico humano dentro de las edificaciones no son nada despreciables, principalmente
para las zonas norte y costera de nuestro país, donde el mayor consumo de energía del
subsector residencial es por el concepto de acondicionamiento de aire, mientras que
para muchas otras zonas el consumo por este concepto no llega a ser tan considerable.
El diseño de un edificio, por lo tanto, deberá considerar la comodidad de los ocupantes
de la edificación con el mínimo consumo de energía, procurando que sea la misma
construcción la que regule los intercambios de materia y energía con el medio ambiente
y propicie las condiciones que determinan la sensación de confort al interior.
Uno de los principales mecanismos por medio del cual aumenta la ganancia térmica de
una edificación (y con ello el nivel de disconfort térmico humano) es la radiación,
emitida por el Sol, que se introduce a través de las ventanas de dicha edificación. Tal
radiación solar es absorbida (transformándose en calor) y reflejada por los cuerpos del
espacio interior, mientras que la radiación solar térmica (infrarrojo cercano o calor)
provocará un calentamiento directo del aire, resultando así en una elevación de la
temperatura del medio.
Como consecuencia, para las temporadas calurosas la edificación tendrá una ganancia
térmica grande a través de las ventanas, por lo que el interior experimentará un aumento
considerable de temperatura y, en consecuencia, un calentamiento excesivo. Por otro
lado, para los periodos del año de temperaturas bajas el exterior se encontrará a una
temperatura muy baja, y por lo tanto la ventana será el principal elemento mediante el
cual la edificación perderá el calor generado en el interior. Para los grandes edificios
modernos con fachadas cubiertas casi por completo por vidrios, este mecanismo se
convierte en el más importante obstáculo para conseguir el confort térmico en su
interior. Este problema normalmente se soluciona mediante el uso de equipos de aire
acondicionado y sistemas de calefacción.
Dentro de las alternativas para remediar el problema de disconfort en el interior de las
edificaciones, surgido a raíz de las inadecuadas propiedades ópticas y térmicas de las
ventanas, se encuentra una propuesta que consiste en colocar a los vidrios
recubrimientos de materiales selectivos a la radiación, a través de los cuales se puede
regular la entrada de la radiación solar que incida sobre las ventanas, es decir, lo que
actualmente se conocen como filtros solares. Para este caso se necesita que los filtros
solares impidan el paso de la radiación solar cuyas longitudes de onda están dentro del

23. intervalo del infrarrojo cercano (calor), y lo permitan para el caso de la radiación solar
visible.
El planteamiento del presente trabajo es que puede propiciarse un ahorro en el consumo
de energía en una vivienda por calefacción y aire acondicionado, cuando son utilizados
filtros solares con base en películas delgadas de óxido ferroso (Chávez, 2007), cobre
(Correa, 2002) y azufre depositadas sobre vidrio que se usarán como ventanas, donde
actuaran como elemento selectivo a la radiación solar con una transmisividad baja en el
infrarrojo, evitando el calentamiento excesivo en el interior de la edificación provocado
por ganancias térmicas grandes a través de las ventanas para las temporadas calurosas;
así como la pérdida de calor generado en el interior durante las temporadas de clima
frío.
6.3 BIOMASA
El aspecto de biomasa ha tenido mucha relevancia en los últimos años, principalmente
en la producción de etanol a partir de la caña de azúcar y el maíz. En la figura 24 se
muestra que la producción de etanol la hacen EUA y Brasil.
World Ethanol Production
Mhw
0 Brazil Isus U Other
20
1.5
10
1;
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Figura 24. Producción mundial de etanol.
Sin embargo en un artículo reciente de Ford y Senauer,2007, establecen textualmente
que gracias a los altos precios del petróleo y los fuertes subsidios, el etanol que se
produce del maíz es ahora el último grito en los Estados Unidos. Pero se requiere de
tanto suministro de maíz para mantener en marcha la producción de etanol que el
precio del maíz —y el de los demás alimentos básicos—se está disparando en todo el
mundo. Para detener esta tendencia, e impedir que aún más personas sufran hambre,
Washington tiene que conservar más los insumos para la producción de etanol y
diversjficarlos. Mientras que Matthew L. Wald, 2007, cometa que "El etanol podría
sustituir a la gasolina, pero no será verdaderamente provechoso mientras no sepamos
destilar/o a gran escala de hierbas, de los tallos de maíz o de paja de los cereales, y no,
como hasta ahora, sólo de los granos.

24. 6.4 SISTEMAS HÍBRIDOS
Para mejorar un sistema energético es iiecesario ajustar el consumo a la generación y
viceversa. Otro aspecto es el relacionado con el almacenamiento en sistemas
intermitentes como la energía solar y el viento, entre otros. De manera que si se requiere
un sistema eficiente para generar electricidad con fuentes intermitentes entonces es
necesario hacer uso de un almacén.
Para lograr un sistema eficiente se han propuesto sistemas híbridos, en algunos casos
utilizando el gas natural, él cual es el menos contaminante de los hidrocarburos o la
biomasa. Sin embargo para el futuro este aspecto puede ser poco trascendental al
fograrse sistemas más autónomos y eficientes. Por lo pronto en el futuro cercano la
hibridación es muy importante. Como ejemplos actuales, se pueden mencionar los
ciclos combinados con gas y la solar, corno es el sistema de 354 MWe con canal
parabólico en el Desierto de Mojave, CA. También existen varios ejemplos de
cogeneración.
En la figura 25 se muestra en forma esquemática como los sistemas convencionales y
las renovables deben verse cii la actualidad.
Figura 25. Sistemas energéticos híbridos.
6.4.1 Biomasa-solar
Por lo que respecta sistemas híbridos, se muestra en la figura 26 un ejemplo de
biomasa-solar; el cual se alimenta con estiércol de vaca que mediante una digestión
anaeróbica por medio de bacterias rnetanogénicas del tipo mesofílicas, las cuales

25. trabajan en el intervalo de temperatura 25-35°C, producen gas metano. Debido a este
último aspecto es necesario un calentador solar que suministre calor al digestor
(Almanza y Muñoz, 1994).
--
-
I4
:
$L
Figura 26. Sistema híbrido solar-biomasa, digestor de metano.
6.4.2 Estudio de un sistema hibrido solar-geotermia en Cerro Prieto, B. C.
Cerro Prieto es el campo geotérmico más importante del país y además en esta zona es
donde se presentan los niayores niveles de irradiancia solar de México. En esta entidad
se propone la creación de un sistema híbrido solar-geotermia, donde un campo solar de
concentradores de canal parabólico se integra al ciclo geotérmico de Cerro Prieto,
lográndose con esto un aumento en la producción de vapor durante el día para la
generación de electricidad (Lentz, 2005).
Este sistema aprovechará las dos fuentes de energía para proveer vapor al ciclo
geotermoeléctrico actual de ciclo Ranking abierto. Durante el verano la demanda de
electricidad en Mexicali es muy alta. En esta época se tienen temperaturas máximas de
más de 50°C, de manera que el uso de aire acondicionado tiene una alta demanda
eléctrica.
Cuatro alternativas se han analizado para dicho propósito: En la primera el campo solar
está entre el pozo geotérmico y el primer separador salmuera-vapor; en la segunda, el
campo solar se encuentra entre el primer y segundo separador; mientras que en la
tercera se utiliza el fluido residual de las torres de enfriamiento para generar vapor a las
condiciones de la turbina en el campo solar y finalmente en la cuarta también se genera
vapor mediante un campo solar pero con el excedente de agua de la torre de
enfriamiento; en esta última opción, se añade un tanque de evaporación instantánea, con
el que se suministra vapor a la turbina.
Los campos de concentradoi -es solares pueden tener orientación Norte-Sur o Este-Oeste,
por lo que ambos fueron estudiados, con el propósito de incrementar sólo en 10% la
calidad del vapor, ya que se encuentra limitado debido a la presencia de sales y sílice en
la salmuera geotérmica proveniente de los pozos, y así evitar altas concentraciones en
ella. En este trabajo se obtuvieron el tamaño de los campos y la producción anual en

26. cada opción, teniéndose la mayor de ésta en los meses de verano cuando la demanda de
electricidad es mayor. En la figura 27 se presenta una de las alternativas.
Fue necesaria una simulación teórica-experimental (Martínez, 2005) de la mezcla
vapor-salmuera, ésta se simuló como generación directa de vapor (GDV) dentro de un
tubo absorbedor en un concentrador solar de canal parabólico, el cual se localiza en el
foco de la parábola; es un proceso complejo de caracterizar por la presencia de flujo
bifásico (líquido-vapor) haciendo énfasis en dos patrones diferentes: estratificado y
anular. Para el presente trabajo se planteó la problemática de cómo es el
comportamiento térmico de un tubo absorbedor cuando por él fluye agua en dos fases
con un patrón de flujo anular, es decir en el centro fluye vapor y en la periferia sólo
líquido. Se recibe energía radiante del Sol concentrada como fuente de calor, en la parte
inferior y lateral del mismo. Este trabajo de investigación se ha desarrollado en dos
sentidos: teórico y experimental.
Mediante el análisis matemático se ha planteado un modelo de temperaturas para una
determinada sección transversal de tubo absorbedor donde existe flujo bifásico con
patrón anular. Como parte experimental se generaron datos en la Planta Solar del
Instituto de Ingeniería que permiten caracterizar un proceso de baja potencia con GDV
y así corroborar los resultados del modelo matemático. Estos involucran presión,
temperatura y flujo de vapor obtenido en el proceso, bajo condiciones controladas de
flujo alimentado y un intervalo amplio de condiciones de irradiancia solar directa
normal.
Bajo ciertas condiciones los resultados experimentales que se presentan pueden ser
comparados con sistemas equivalentes de gran potencia, por ejemplo el instalado en la
Plataforma Solar de Almería, de forma tal que se puede plantear de manera aceptable lo
que se espera de sistemas de media potencia. De esta manera se amplía el conocimiento
sobre procesos de GDV en sistemas termosolares. Se espera que la aplicación directa se
de en un sistema híbrido de generación de potencia del tipo geotérmico-solar.
Separador 5p.uado
- Campo so Ir -
*
Laguna de
Turbi- Turbina
41
a'
Pozo_
L4L
Figura 27. Sistema híbrido solar-geotermia.
7. COSTOS DE FUENTES RENOVABLES.
Considerando al Escenario de Referencia se vaticina que mas plantas hidroeléctricas
serán construidas, principalmente en paises desarrollados, donde este potencial es
todavía grande. La participación de las hidroeléctricas será 16% en el 2030, semejante

27. al actual. La capacidad alcanzará 1 431 GW en 2030, comparado con los 851 GW
actuales.
Por lo que respecta a la biomasa, eólica, solar, geotérmica y mareomotriz, éstas alcanzarán
2 872 TWh in 2030, casi 8 veces mas alto que el actual y 27% mas alto que e! Escenario de
Referencia. Su participación en la generación de electricidad va a crecer de 2% actualmente
a 10% en el 2030, siendo el eólico y la biomasa los más participativos. Estos aumentos
reflejan nuevas políticas para apoyar el desarrollo de las energías renovables así como la
reducción en los costos (figura 28).
BIOIIALA
FOTO VOLTAICO
LJtFAS-OLFA,JE
COGFNERACION
SOLAR TERMICO
GFOTFRMICO
EOIICO FN LITORAL
LOLICO TI1RRAADF.NTRO
COGENFWACION
(OMEUSTIBLES
1 000 2000 3 000 4 000 5 000 6 000
doHors (2005) par kw
2004 sI 2030
Figura 28. Costos de inversión de Fuentes Renovables para la generación de
potencia tomando como base el escenario alternativo para 2004-2030. (World
Energy Outlook, 2006)
CONCLUSIONES
Para poder alcanzar desarrollos tecnológicos que faciliten la transición hacia sistemas
energéticos renovables es necesario realizar las siguientes acciones: (1) sistemas
híbridos ERNoC + convencionales y la dualidad ERNoC + ERNoC (u) la ingeniería de
materiales para su uso en concentradores solares para la generación directa de vapor,
películas selectivas para alta temperatura, y bajar los costos de la conversión
fotovoltaica directa de la energía solar, (iii) la ingeniería genética para la generación de
combustibles a partir de la biomasa, (iv) la catálisis aplicada a la transformación de
compuestos biorrenovables (y) la química del CO2 para conocer la forma de su
interacción y su eliminación a la atmósfera (vi), el desarrollo de catalizadores para
producir eficientemente, con radiación visible-IJV, descomposición de aire y agua en
radicales para usarse en desintoxicación y desinfección, (vii) obtención de hidrógeno,
(viii) celdas de combustible. (ix) desarrollo de sistemas híbridos de combustión, por
ejemplo biomasa-carbón tradicional en sistemas actuales de potencia; se presentan
estas líneas clave de investigación básica para poder contar en las próximas décadas con
soluciones tecnológicas derivadas aplicables para el establecimiento de un sistema
energético renovable. Las informaciones presentadas en este documento son claras a la
hora de indicar que cambios sustanciales debe sufrir el actual sistema energético para
minimizar sus efectos mccl ioarnbientales, y así realizar un enorme esfuerzo en inversión
en investigación básica o fundamental en las anteriores áreas. No obstante, el

28. crecimiento hasta la fecha en la inversión con la que se abordan los programas de
investigación y desarrollo, tanto público como privado en la VE como en EVA, no están
en consonancia con la necesidad urgente de los retos a superar; para México esto
todavía está más lejano. La tendencia sin embargo puede cambiar drásticamente,
volviendo los fondos para investigación y desarrollo en energía a una situación similar a
la existente tras la crisis del petróleo de los años 70; además si aumentan las amenazas
geopolíticas sobre el suministro de petróleo y con la aportación de las nuevas evidencias
acerca de la cada vez más demostrada influencia del hombre sobre el cambio en el
clima. Pero incluso si se cumple el Protocolo de Kioto, no es suficiente para solucionar
el problema. Unas tres cuartas partes de las emisiones antropogénicas de CO2 a la
atmósfera durante los últimos 20 años son debidas a la quema de combustibles fósiles.
Además deben tomarse acciones como:
La reciente publicación del segundo Informe de Evaluación del IPCC,
muestra una urgencia de la necesidad de enfrentar el cambio climático
global. De manera que para reducir las emisiones de CO2 (y hay que
hacerlo con urgencia, (le acuerdo con los científicos del IPCC, si queremos
detener el calentamiento global del planeta) no es posible aplicar filtros, ni
sirve de gran cosa mejorar el proceso de combustión, ni basta cambiar un
combustible fósil por otro. La única solución es quemar menos cantidad de
combustibles fósiles, es (leCir producir menos energía e ir sustituyendo estos
combustibles por fuentes (le energía limpia: las energías renovables
cumplen con este requisito. De manera que la principal acción es reducir la
emisión de todos los gases que contribuyan al efecto de invernadero.
Mejorar el entendimiento (le los beneficios técnicos relacionados con la
integración ERNoC en los sistemas de potencia tradicionales.
Combate a la deforestación es otro aspecto muy importante que contribuye al
cambio climático.
Expresar las mejoras sociales que los países en desarrollo y en transición,
puedan realizar mejorando el acceso a servicios de energía limpia y haciéndolos
mas accesibles a las energías renovables.
Beneficios económicos deben ser promovidos a las naciones que usen en forma
eficiente la energía, principalmente a los usen exclusivamente las renovables o
sistemas híbridos.
El análisis de los retos y problemas científicos asociados al cambio de sistema
energético iiidica, según Whitesides y Crabtree, 2007, la necesidad de
comprender en primer lu gar la relación existente entre el clima y las diferentes
estrategias actuales de producción de energía.
Modificar y mejorar el sistema educativo para que toda la población del país sea
educada en temas tales como el cuidado del ambiente, agua y ahorro de energía,
desde primaria hasta adultos en todos los niveles socio-culturales.

29. Agradecimientos
Al Dr. Iván Martínez Cienfuegos quién hizo valiosos comentarios
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eléctrica y mecánica usando energía solar por procesos fototermomecánicos a potencias de
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32. Rafael Almanza Salgado
Adscripción: Instituto de Ingeniería, UNAM
Antigüedad: 35 años
mv. Titular C de TC
SNI nivel 3
PRIDE D
Experiencia profesional:
ININ: 13 años antigüedad (1962-1 975)
UNAM: 35 años antigüedad (1962-1 965 y 1975-2006)
Publicaciones
Revistas arbitradas: 56
Libros publicados: 2
Capítulos en libros: 7
Ponencias en extenso: 166 (México, EUA, Europa, Asia, Africa y Australia)
Informes técnicos: 128
Tesis dirigidas: 5 doctorado, 12 maestría y 16 licenciatura
Citas de publicaciones: 310
Vinculación externa: CFE, CNA, lOA, SAHOP, Secretaria de Energía, PEMEX y
CONACyT.
Estancias en el extranjero: Universidad de Nuevo México como profesor de energía
solar, Universidad de Wisconsin como visitante distinguido (Honorary Fellow in
Physics), Universidad de Notre Dame (profesor visitante), Universidad de Sevills y
Universidad Internacional de Andalucía (profesor de posgrado).
Líneas de Investigación en el Instituto de Ingeniería como jefe de proyecto:
1) Evaluación de la Irradiación Global en la República Mexicana, 2) Películas
selectivas, 3) Generación de energía mecánica y eléctrica por procesos fototérmicos,
4) Concentradores solares. 5) Estanques solares, 6) Espejos solares, 7) Fisicoquímica
de arcillas, 8) Aplicación de la energía solar en comunidades rurales, 9) Tubos
evacuados para absorbedores solares, 10) Filtros solares, 11) Generación directa de
vapor en sistemas híbridos solar-geotermia, 12) Propiedades térmicas de materiales
de construcción.
Desarrollos tecnológicos: películas selectivas sobre sustratos de Cu, Fe y Al con
buenas propiedades ópticas, concentradores solares tipo canal parabólico, desarrollo
de una bomba solar de 1 kW, colectores solares planos para el calentamiento de agua
y su posterior uso en baños rurales y digestores, desarrollo de la Planta Solar de 10
kW, digestores de metano de 15 y 40 m 3, espejos solares de primera superficie,
desarrollo de impermeabilizantes con base en arcillas para estaques solares, filtros
solares (Cu20+CuS y Fe304 tipo pasivos, y otro de V0 2 tipo activo), generación directa
de vapor en concentradores tipo canal parabólico, tubo absorbedor bimetálico Fe-Cu
para la generación directa de vapor para reducir esfuerzos térmicos, y mejoradores en
suelos arcillosos para volverlos mas impermeabilizantes.
Distinciones: 3 artículos publicados en números especiales del Transactions of the
ASME, Journal of Solar Energy Engineering, 7 artículos en números especiales del Solar
Energy y 1 artículo en un número especial de la revista Energy. Premio Universidad
Nacional 2006
Arbitro revistas indezadas: Solar Energy, Journal of Solar Energy Engineering (ASME),
Energy, International Journal of Multiphase Flow, Advanced Energy Systems Division del
ASME, Heat Transfer Engineering Journal y Dryland Resources and Technology.
Asociaciones a las que pertenecen: Sociedad Mexicana de Física (1962-1978),
International Solar Energy Society (ISES) (1975 a la fecha), American Solar Energy
Society (ASES) (1975 a la fecha), Asociación Nacional de Energía Solar (1976 a la
fecha).

33. ENERGÍA Y CAMBIO CLIMATICO.
Rafael Almanza Salgado
Resumen
Se predice una elevación de la temperatura promedio de la superficie del planeta entre
1.4 y 5.8 grados para el año 2100. Ello podría ser devastador. Los glaciares de los
Andes, que suministran agua potable, al formar ríos, y sirven como fuente de riego,
están desapareciendo y van a desaparecer. El deshielo de las masas polares, asimismo,
provocará el aumento del nivel del mar, lo cual eventualmente podría poner en riesgo a
países enteros, como Holanda y Bangladés. Los gases de efecto invernadero absorben la
radiación infrarroja, emitida por la superficie de la Tierra, por la propia atmósfera
debido a los mismos gases, y por las nubes. Gases integrantes de la atmósfera, de origen
natural y antropogénico, que absorben y emiten radiación en determinadas longitudes
de ondas del espectro de radiación infrarrojaemitido por la superficie de la Tierra la
atmósfera, y las nubes. Esta propiedad causa el efecto invernadero. El vapor de agua
(H20), dióxido de carbono (CO2), óxido nitroso (N20), metano (CH4), y ozono (0 3) son
los principales gases de efecto invernadero en la atmósfera terrestre. Los países del
Protocolo de Kioto, acordaron la reducción de sus emisiones antropogénicas de gases
de efecto invernadero (dióxido de carbono, metano, óxido nitroso, hidrofluorocarbonos,
perfluorocarbonos, y hexafluoruro de azufre) en al menos un 5 por ciento por debajo de
los niveles en 1990 durante el período de compromiso de 2008 al 2012. El acuerdo
entró en vigor el 16 de febrero de 2005, después de ser ratificado por el gobierno de
Rusia, que consiguió que la Unión Europea pagara la reconversión industrial y la
modernización de las instalaciones petroleras de esa república de la vieja URSS. Los
modelos de la elevación de la temperatura de la tierra bajo los diferentes escenarios
discutidos en el 2007. Se predice una elevación de la temperatura promedio de la
superficie del planeta entre 1.4 y 5.8 grados para el año 2100. Por lo que respecta al
crecimiento en energía primaria hasta 2005, Asia acaparo casi las tres cuartas partes del
crecimiento a lo largo del 2005, siendo China la de mas alto crecimiento con
aproximadamente la mitad. En la década pasada, el gas natural y el carbón han
aumentado su participación considerablemente. Sin embargo en el consumo actual de
energía los mayores consumidores de energía son Norteamérica, Europa y los países
ubicados en Asia-Pacífico.
Bajo las consideraciones anteriores se presentan diferentes opciones de las energías
renovables, principalmente la solar. Estas deben acelerar su desarrollo con el fin de
empezar a mitigar el efecto de invernadero.