Energía y desarrollo sustentable

1. ENERGÍA Y DESARROLLO
SUSTENTABLE

2. CAMBIO CLIMÁTICO
GLOBAL

3. EFECTOS
AMBIENTALES
La combustión de carbón, petróleo y gas produce óxidos de
nitrógeno, azufre que produce lluvia ácida/deforestación,
partículas como cenizas, hollín que deterioran las
condiciones atmosféricas.

4. EFECTOS
AMBIENTALES
La desulfurización y los procesos de NOx bajos pueden reducir
las emisiones contaminantes, pero estos son costosos e
ineficientes energéticamente. No rsponde a los problemas de
transporte.
Se debe minimizar la demanda de energía y satisfacerla en
mayor proporción mediante fuentes más limpias.

5. INCREMENTO EN LA
DEMANDA DE ENERGÍA

6. Incremento en la demanda de
energía
Para el año 2025 se prevé que existan 3,000
millones de personas más en el mundo
El consumo de energía crecerá 2.4 % anual (57%)
México crecerá 2.5 %

8. ALGUNAS CIFRAS DE
MÉXICOEn el año 2011, la producción nacional de energía
primaria totalizó 10,064,339 Petajoules
El 37% se exporta
El 91 por ciento proviene de hidrocarburos
Hidrocarburos
91%
Biomasa
3%
Carbón
2%
Renovables
3%Nuclear
1%
Hidrocarburos Biomasa
Carbón Renovables
Nuclear

9. Producción anual de petróleo (escenario
2004)

13. CONSUMO ENERGÉTICO
EN MÉXICO
El sector transporte es el mayor consumidor final de energía
37 %
63 %
0
10
20
30
40
50
60
70
Sector Energético Otros Sectores
Consumo nacional
Otros sectores
41%
28%
21%
7%
3%
Transporte
Industria
Residencial, Comercial, Público
Consumo no energético
Agropecuario

14. Incremento en la demanda de
energía
Se debe aumentar la eficiencia energética en el
trabajo y los hogares
reducir la energía asociada al transporte
cambiar a fuentes de energía “verde”
Esto trata de resolver los problemas que hemos
creado, aún si fuera exitoso, ¿es suficiente y
sustentable?
técnica, económica y socialmente
Algunas observaciones

15. La planeación energética en México se define
exclusivamente por el lado de la oferta, a partir de
un solo combustible (petróleo) y muy poco se
analizan la demanda y otras alternativas
 Petróleo
 Energías alternas
(energías renovables)
 Mejores prácticas
 Eficiencia energética
Oferta Demanda

16.  Energías convencionales
Petróleo (-)
 Carbón
 Hidráulico (+)
 Nuclear (+)
 Energías alternas
 Eólico
 Minihidráulico
 Biomasa
 Residuos sanitarios
 Combate al desperdicio
 Reducir el consumo
de energía
¡Educar es clave!
 Uso eficiente
 Generación distribuida
 Nuevas Tecnologías
Energía
Tecnología
Uso
inteligente
Oferta vs Demanda

18. Infraestructura de Generación Eléctrica
(2002)

19. ENERGÍA RENOVABLE
La mayoría de las fuentes de energía renovables comienza con los rayos
del sol en la tierra
• la luz solar directa proporciona energía solar

20. ENERGÍA RENOVABLE
La mayoría de las fuentes de energía renovables comienza con los rayos
del sol en la tierra
• la luz solar directa proporciona energía solar
• calienta el aire, crea diferencias de presión y libera energía del aire

21. ENERGÍA RENOVABLE
La mayoría de las fuentes de energía renovables comienza con los rayos
del sol en la tierra
• la luz solar directa proporciona energía solar
• calienta el aire, crea diferencias de presión y libera energía del aire
• los vientos marinos crean olas y dan energía marina

22. ENERGÍA RENOVABLE
La mayoría de las fuentes de energía renovables comienza con los rayos
del sol en la tierra
• la luz solar directa proporciona energía solar
• calienta el aire, crea diferencias de presión y libera energía del aire
• los vientos marinos crean olas y dan energía marina
• la evaporación del agua y el transporte de las nubes proporciona energía hidráulica

23. ENERGÍA RENOVABLE
La mayoría de las fuentes de energía renovables comienza con los rayos
del sol en la tierra
• las plantas que pueden quemarse o fermentar requieren de luz solar
La excepción es la energía de las mareas, se deriva de la fuerza
gravitatoria ejercida por la luna.

24. EL MERCADO DE LA
ENERGÍA RENOVABLE

25. LISTA PARA EL MERCADO -
ENERGÍA HIDRÁULICA

26. LISTA PARA EL MERCADO -
ENERGÍA HIDRÁULICA
• El agua se descarga a una turbina, tomando la energía
cinética y la energía de la presión para mover un
generador, produciendo electricidad.
• Las grandes turbinas se han desarrollado por más de
120 años y es una tecnología madura - pero susceptible
al cambio climático.

27. LISTA PARA EL MERCADO -
ENERGÍA HIDRÁULICA
• La construción de presas y las áreas inundadas
significa que el impacto ambiental es alto y la
construcción larga.
• Si el agua se represa, la energía puede liberarse de
forma fleible y las plantas pueden operarse para
abastacer la demanda que varía con el tiempo.
• La inversión en grandes plantas es grande. Las plantas
pequeñas son mejores en economías de mercado.

28. LISTA PARA EL MERCADO -
ENERGÍA HIDRÁULICA
• La tecnología está bien estudiada, pero más cara por
Kw en las plantas más pequeñas. Esto atrae
inversiones a otras fuentes de energía más redituables.

29. LISTA PARA EL MERCADO -
ENERGÍA EÓLICA
• El viento sopla sobre las aspas y las fuerzas
aerodinámicas provocan una rotación.
• Las primeras turbinas eran pequeñas y difíciles de
producir.
• Las turbinas más grandes son relativamente caras
• La tecnologías de las turbinas, generadores y la
tecnología de control avanza rapidamente.

30. LISTA PARA EL MERCADO -
ENERGÍA EÓLICA
La tendencia es hacia colocar “granjas” de 10-40 máquinas en una colina
expuesta con vientos de 5-15 m/s (máximo 25 m/s)

31. LISTA PARA EL MERCADO -
ENERGÍA EÓLICA
Pero las lineas costeras producen mejores y mas consistentes patrones de
viento y las granjas se están desarrollando también en el mar.
En el mar los vientos son mayores y más constantes - no hay obstáculos

32. • En las últimas décadas, los avances
tecnológicos e industriales, han permitido
mejorar la competitividad de la generación
de electricidad a través de estas
modalidades...
Fuente: Larry Flowers, National Renewable Energy Laboratory 2004.
1985 1990 1995 2000 20051980
0
10
20
30
40
Precio de Generación de Electricidad a partir de Energía Eólica
38 US¢/kWh
5 US¢/kWh
Lista para el mercado - Energía Eólica

33. • Es la tecnología de generación de electricidad de mayor crecimiento en el mundo.
• Ventas de 5,000 millones de dólares al año; más de 100,000 empleos.
• Sin embargo, a pesar del tamaño de nuestra economía, solo contamos con 2 MW
de capacidad en comparación con los 48,000 MW instalados en el mundo.
0
10
20
30
40
50
60
1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004
8 GW
Capacidad Instalada de Energía Eólica Mundial
Gigawatts
48 GW
Lista para el mercado - Energía Eólica

34. • Las turbinas son relativamente baratas, ambientalmente
buenas y de rápida construcción (en serie)
• Los generadores no pueden operar independientemente de la
red eléctrica, deben estar conectadas a la red existente.
• Una vez conectados, los generadores deben ser magnetizados
por la red y esto es difícil en áreas remotas, donde los vientos
son mayores.
• El viento no sopla todo el tiempo, cuando lo hace puede ser
intermitente, así que la energía producida no es firme y muy
variable.
• Este es el principal reto de la energía eólica
Lista para el mercado - Energía Eólica

36. • Los rayos que llegan a la tierra proporcionan iluminación y
calor.
• El calor de los rayos puede concentrarse mediante:
• espejos
• hornos
• vapor
Cercana al mercado - Energía Solar

37. • La energía de los fotones de la luz solar puede recuperarse
mediante celdas fotovoltaicas.
Cercana al mercado - Energía Solar
Los avances en la
producción de celdas
fotovoltaicas cristalinas
ha incrementado la
eficiencia y reducido
los costos.

38. Dependiendo de la cantidad de luz solar recibida y de la latitud
las céldas fotovoltaicas pueden integrarse con las supericies
externas de los edificios
Cercana al mercado - Energía Solar
Grandes edificios
que encaran al sol
pueden generar su
propia electricidad e
incluso exportarla a
la red, pero...

39. En las áreas donde la corteza terrestre es delgada, el calor puede
utilizarse para calentar líquidos o gases que pueden impulsar
turbinas.
Cercana al mercado - Energía
Geotérmica

40. Los viento marítimos crean olas
que acumulan la energía en un
fluido 1000 veces mas denso que
el aire, la densidad energética es
enorme.
Lejos del Mercado - Energía de las Ola
Video
Animación

41. Aprovecha el movimiento del agua por cambios de temperatura
o influencia lunar.
Lejos del Mercado - Energía de las
Mareas

42. En lugares donde hay aguas profundas y climas cálidos, el
gradiente de temperatura puede aprovecharse para evaporar un
refrigerante e impulsar turbinas.
Lejos del Mercado - Energía Oceánica
Video

43. BIOMASA ES TODA LA MATERIA VIVA EN LA SUPERFICIE EXTERNA
DELGADA DE LA TIERRA LLAMADA BIOSFERA
PUEDE VERSE COMO UN ENORME ALMACEN DE ENERGIA QUE SE
RENUEVA CONTINUAMENTE
Biomasa
desechos
Planta de biogás
Composta

44. BIOMASA
RESIDUOS DE
GANADERIA
•RESIDUOS DE COSECHAS
•RESIDUOS DE MADERA
•EXCEDENTES DE PRODUCCION
RESIDUOS
AGRICOLAS
CULTIVOS
ENERGETICOS
•MADERA
•CAÑA DE AZUCAR
•MAIZ, SORGO
RESIDUOS
DE CULTIVOS
TROPICALES
•BAGASO DE CAÑA
•CASCARILLA DE ARROZ
•CASCARA DE COCO
DESECHOS
SOLIDOS
ORGANICOS
•RESIDUOS SOLIDOS
MUNICIPALES
•RESIDUOS
COMERCIALES E
INDUSTRIALES
Fuentes de Biomasa

45. BIOMASA
Secado
Despedazado
Peletizado
COMBUSTIBLE
Calentamiento doméstico
Calentamiento
industrial
Energía
Eléctrica
Extracción de la energía a partir de la Biomas
1. Combustión directa

46. Tratamiento
inicial
Planta de
vapor
Gasificador
Separación de
residuos
Lavado de
gas
BIOMASA
AGUA
AIRE
Gas de bajo
poder
calorífico
PROCESO CON AIRE
Tratamiento
inicial
Planta de
vapor
Gasificador
Separación de
residuos
Lavado de
gas
BIOMASA
AGUA
AIRE
Gas con
poder
calorífico
medio
PROCESO CON OXIGENO
Planta de
oxígeno
Ajuste de
relación C:H
Síntesis
Remoción
de CO2
Separación
Gas de
síntesis
Combustible
gaseoso
Combustible
líquido
Extracción de la energía a partir de la Biomas
2. Gasificación
CONSISTE EN HACER REACCIONAR UN COMBUSTIBLE SÓLIDO CON VAPOR DE AGUA Y AIRE
u OXIGENO A ALTA TEMPERATURA

47. DESCOMPOSICION DE MATERIA ORGANICA EN METANO Y
BIOXIDO DE CARBONO EN AUSENCIA DE OXIGENO
MEDIANTE LA ACCION DE BACTERIAS
DIGESTION
ANAEROBIA DE
BIOMASA
NATURAL
SINTETICA
•DESCOMPOSICION DE VEGETACION TERRESTRE
•DESCOMPOSCION DE MAT. ORGANICA EN CUERPOS
DE AGUA
DIGESTORES ANAEROBIOS
•Residuos Agrícolas
•Residuos Urbanos
RELLENOS SANITARIOS
•Residuos Agrícolas
•Residuos Urbanos
PRODUCTOS
BIOGAS
CH4 50-75%
CO2 25-50%
RESIDUO
Composta
COMBUSTIBLE
•Doméstico
•Transporte
•Generación eléctrica
COMPOSTA
•Uso Agrícola
•Alto contenido de nutrientes
Extracción de la energía a partir de la Biomas
3. Digestión anaerobia

48. FASES
1.- PREPARACION DEL TERRENO
2.- LLENADO POR CAPAS
3.- RECUBRIMIENTO
DESCOMPOSICION
ANAEROBIA DE MATERIA
ORGANICA
PROCESO
BIOGAS
150-300
m3/ton basura
Extracción de la energía a partir de la Biomas
4. Rellenos sanitarios

49. BIOMASA
Hidrólisis
AZUCARES
Fermentación
Destilación
ETANOL
•Uso directo
•o diluente de
gasolina
MATERIA PRIMA LITROS/ton Litros/ha*año
Caña de Azúcar 70 400 – 12000
Maíz 360 250 – 2000
Yuca (raíz) 180 500 – 4000
Papa (dulce) 120 1000 – 4500
Madera 160 160 - 4000
RENDIMIENTOS EN ETANOL
Extracción de la energía a partir de la Biomas
5. Fermentación

50. COMBUSTION
DIRECTA
GASIFICACION DIGESTION
ANAEROBIA
RELLENOS
SANITARIOS
FERMENTACION Y
EXTRACCION
RESIDUOS
AGRICOLAS
RESIDUOS DE
GANADERIA
RESIDUOS
DE CULTIVOS
TROPICALES
DESECHOS
SOLIDOS
ORGANICOS
CULTIVOS
ENERGETICOS
•Energía
térmica
•Energía
Eléctrica
•Energía
térmica
•Energía
Eléctrica
Gas de
Síntesis
•Energía
térmica
•Energía
Eléctrica
•Transporte
BIOGAS
•Energía
térmica
•Energía
Eléctrica
•Transporte
BIOGAS
•Transporte
ETANOL
ACEITES
Extracción de la energía a partir de la Biomas
extracción en función de la fuente de biomasa.

51. OTROS ASPECTOS DE LAS
ENERGÍAS RENOVABLES

52. ACCESO A LA RED
ELÉCTRICA
•Las redes eléctricas crecieron
con el tiempo para llevar energía
desde los centros de producción a
las orillas más apartadas.
•Muchas fuentes de energía
renovables son más intensas en
áreas remotas, en las costas o en
el mar.
•Significa que las redes son
normalmente inadecuadas para
recibir la energía producida

53. •Producir la energía
eléctrica es una parte del
reto.
•Las redes rurales no
pueden transmitir la
cantidad de energía que
puede producirse sin una
inversión mayor
•Una solución es almacenar
energía...
ACCESO A LA RED
ELÉCTRICA

54. ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA
Y CELDAS DE COMBUSTIBLE
•La electricidad no puede almacenarse y el productor
no tiene control sobre la demanda.
•La electricidad se puede almacenar en forma de H y
después convertirse de nuevo mediante una pila de
combustible

55. Energía Renovable en México
Situación Actual (2011)

56. Energía Renovable en México
Potencial
Hidroeléctrica
(solo 17% es aprovechado)
53,000 MW
Geotérmica
(solo 40% es aprovechado)
2,120 MW
Eólica
(solo 0.15 es aprovechado)
5,000 MW
TOTAL 60,120 MW

57. El futuro de la energía
renovable•Los hidrocarburos serán muy limitados en 30-50
años
•Se debe reducir el daño ambiental de las plantas
de carbon
•La energía renovable es una fuente abundante y
remota
•Deben comercializarse fuentes de energía
renovables
•debe expanderse la capacidad/flexibilidad de la
red eléctrica