NUEVAS TECNOLOGIAS PARA ENFRENTAR EL CAMBIO CLIMATICO

1. NUEVAS TECNOLOGIAS PARA
ENFRENTAR EL CAMBIO CLIMATICO
Dr. Juan Carlos Sánchez M.

2. Evolución de la Producción Mundial de Energía
Microchip
Producción de Energía (EJ)
Aviación Energía
Comercial nuclear
Televisión
Tubo de
Motor a vacío
Motor gasolina
Maquina
de vapor eléctrico
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.

3. LOS COMBUSTIBLES FOSILES DOMINAN EL
MERCADOS ENERGETICO MUNDIAL
Carbon 26 100 Eólica 2%
Nuclear 6
80
Hidro 45%
60
Renovables 7 Geot. 5%
40
Petroleo 38
Biomasa 47%
20
Gas 23 0 Solar 1%
NUEVAS TECNOLOGIAS DISTRIBUCION (%) DEL CONSUMO MUNDIAL
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO DE ENERGIA 2006
Juan Carlos Sanchez M.
FUENTE: Agencia Internacional de Energía. 2007

4. No nos estamos quedando sin combustibles fósiles…
sino sin atmosfera para descargar las emisiones
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M. Petróleo Petróleo Petróleo no convencional Carbón
utilizado convencional difícil de extraer, muy
acumulado remanente contaminante y caro * Billones de barriles equivalentes

5. La Energía Solar podría proveer en una hora la
energía que es consumida por todas las actividades
humanas en un año.
Consumo humano anual
mundial de energía
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M. FUENTE: AIE

6. Rol de algunas Tecnologías Energéticas en la
Mitigación del Cambio Climático
Emisiones (millón de T CO2/año) Conservación y
eficiencia energética
Energías renovables
Nuclear
Sustitución del carbón
por gas
Secuestro del CO2
Emisiones de GEI
a la atmosfera
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.

7. LAS FUENTES RENOVABLES COMIENZAN
A REPUNTAR.
MW
Aumento de la Generación Eléctrica
con Fuentes Renovables en California
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO Estimado 2009: 3.000 MW Solar y Eólica
Juan Carlos Sanchez M. Estimado 2010: 20.000 MW Solar y Eólica

8. Sistemas de Energía Solar Térmica
• 100% de la radiación de onda corta (0,3 – 3 µm) es
absorbida.
• solo un pequeño % de la radiación de onda larga
(3 -100 µm) es emitida.
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PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.

9. Sistemas de Energía Solar Térmica
Radiación solar
Reflexión
Absorción
Perdida de Calor
Calor
útil
Radiación
Conducción
Calor
útil
Radiación
Solar
incidente
Conducción
NUEVAS TECNOLOGIAS Radiación
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO Reflexión Convección
Juan Carlos Sanchez M.
COLECTOR DE PLACAS PLANAS

10. Sistemas de Energía Solar Térmica
NUEVAS TECNOLOGIAS
LOS SISTEMAS DE TUBERIAS
PARA ENFRENTAR EL TIENEN MENOS PERDIDAS DE
CAMBIO CLIMATICO
CALOR QUE LOS SISTEMAS
Juan Carlos Sanchez M.
PLANOS

11. Colectores Parabólicos
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.

12. Sistemas de Energía Solar Térmica
Vidrio Tubería
oscura
Colectores Parabólicos
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
Vacío
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.
Aceite

13. Sistemas de Energía Solar Térmica
CONCENTRADORES
PUNTUALES
APLICACIONES:
• ELECTRICIDAD
NUEVAS TECNOLOGIAS
• PRODUCTOS QUIMICOS
PARA ENFRENTAR EL • METALES
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.
• DESALINIZACION DE AGUA
• HIDROGENO (TERMOLISIS DEL AGUA)

14. Sistemas de Energía Solar Térmica
CAPACIDAD TOTAL DE CALENTADORES SOLARES DE AGUA. 2007.
Calentadores sin vidrio Placas Tubulares
De aire
Calentadores sin Placas
1%
vidrio 19% 33%
De tubos
47%
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PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.

15. Sistemas de Energía Solar Fotovoltaica
Utilizan celdas fotovoltaicas:
laminas delgadas (0,2 a 0,4 mm)
de cristal de silicio, con la superficie
superior dopada con fósforo, para CARGA
producir electrones móviles, y la CORRIENTE
LUZ
inferior dopada con boro, para SOLAR
producir espacios para los
electrones o “huecos”
SILICIO TIPO N
CONTACTO
SILICIO TIPO P
Cuando la luz solar incide en la
lamina de silicio, los fotones son fotón
electrones
absorbidos. La energía de los
fotones es transferida al semi-
conductor, liberando un flujo de
“huecos”
NUEVAS TECNOLOGIAS electrones, que genera la
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO electricidad.
Juan Carlos Sanchez M.

16. Sistemas de Energía Solar Fotovoltaica
Los sistemas fotovoltaicos
requieren de un regulador
de carga para proteger las
baterías y de un inversor
para convertir la corriente
continua en alterna.
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.

17. Sistemas de Energía Solar Fotovoltaica
Nuevos Desarrollos
Celdas de láminas muy finas obtenidas por deposición de una o
más capas de material fotovoltaico (10 nanómetros a 10 micras),
sobre un sustrato.
Tipo de Celda ω ωmax
Convencional (cristal de Si) c-Si 12 - 15% 24%
Teluro de Cadmio CdTe 8 - 10% 16%
Seleniuro de Cobre, Indio y Galio CIS o CIGS 10 - 11% 18%
Celdas muy finas de Silicio TF-Si 6 - 8% 13%
Tintas Fotovoltaicas DSC - 11%
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO Celdas Solares Orgánicas Orgánicas - 5%
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18. c-Si
CdTe
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.
CIS TF-Si

19. NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.

20. Sistemas de Energía Solar Fotovoltaica
Las tintas fotovoltaicas a base de
dióxido de titanio, una tecnología
reciente que permitirá bajar el costo
de fabricación de las celdas.
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PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
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21. Producción Mundial de Energía Fotovoltaica
Energía PV Mundial Instalada (MW)
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Alemania, Japón y USA poseen el 70% de la capacidad
Juan Carlos Sanchez M.
mundial instalada, y 63% de la producción.

22. Evolución del Costo y Penetración de
Mercado de Sistemas Fotovoltaicos
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.

23. Energía Solar
Limitaciones
– Densidad energética (exergía) relativamente baja
– Limitada geográficamente a ciertos sitios
– Impacto ambiental de algunos sistemas
– Intermitencia
– Costo elevado (especialmente la fotovoltaica)
Opciones
– Suministro de calor a hogares e industrias (40% de la
demanda mundial de energía es en forma de calor)
NUEVAS TECNOLOGIAS – Generación de electricidad
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.
– ¿Producción de hidrogeno? A futuro.

24. Energía Eólica
CAPACIDAD INSTALADA 2007
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PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
• 86% de la capacidad esta en 10 países
Juan Carlos Sanchez M.
• la tasa de crecimiento desde 2001 es 20 – 30% anual

25. Energía Eólica
La capacidad instalada se expande de forma acelerada.
ANUAL
ACUMULADA
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M. la tasa de crecimiento desde 2001 es 20 – 30% anual

26. Energía Eólica
Las turbinas son cada vez mas grandes.
DIAMETRO DEL ROTOR (m)
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
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27. Energía Eólica
Inclinación
Eje de baja
Velocidad
Rotor
Engranajes
Generador
Anemómetro
Dirección
del Viento Controlador
Freno
Sistema de
Orientación
Veleta
Eje de alta Góndola
NUEVAS TECNOLOGIAS
Motor
PARA ENFRENTAR EL
Velocidad
CAMBIO CLIMATICO
Aspas Torre
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28. Sistema de
Orientación
Caja de
Engranajes
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.
Fuente: Rexroth Bosch Group

29. Energía Eólica
Análisis de Exergía
Calor
Calor
Calor
Energía cinética
del viento
Electricidad
Rotor Engranajes Generador
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.

30. Costo de la Energía Eólica en USA
Los costos comienzan a ser competitivos con la generación
termo-eléctrica en países desarrollados.
Costo de la Energía y Velocidad del Viento
electricidad
Costo de la
Velocidad del Viento
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.

31. Energía Eólica
VENTAJAS DESVENTAJAS
• No genera CO2. Una instalación • Ruido proveniente del giro de
de 1 MW en operación ahorra la los engranajes y del choque de
emisión de 3.900 ton. las aspas con el viento.
• Instalación relativamente rápida • Deterioro del paisaje
en áreas remotas.
• Amenaza para las aves estimada
• Posibilidad de reubicación de en 20 aves/turbina/año por una
los aerogeneradores. ONG vs. 0,36 aves/turbina/año
por un fabricante.
NUEVAS TECNOLOGIAS
• Peso y dimensiones de los
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO equipos dificulta el transporte
Juan Carlos Sanchez M.

32. Energía Mareomotriz
Las mareas son producto del campo gravitatorio lunar (no es
E. solar)
La energía se genera aprovechando la diferencia de cotas
entre la marea baja y la marea alta
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.
La Rance, Francia (1966) 240 MW

33. Energía Mareomotriz
Estas instalaciones se construyen en una bahía, que se
cierra como una presa, las compuertas se abren con la
marea entrante, y cuando baja la marea se hace circular
el agua por una turbina.
Su impacto ambiental
Compuertas es similar al de las
deslizantes represas hidroeléctricas
Marea alta
Presa Bahía
Marea baja
NUEVAS TECNOLOGIAS
Mar
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO Estuario
Juan Carlos Sanchez M.

34. Corriente Marinas
Paralelismo con la E. Eólica
La mayor densidad del agua
hace que solo se necesite el 10%
de la velocidad del aire para
obtener la misma energía.
Su desventaja es estar limitada
a sitios específicos en la costa
donde la velocidad y dirección
de la corriente es optima.
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO Turbina marina de Seagen de 1,2 MW
en periodo de pruebas en Irlanda
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35. Energía de Olas
El aire es
empujado
hacia la
turbina
Nivel medio
del mar
El aire es
traído
hacia la
turbina
Nivel medio
del mar
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.

36. Captación y Secuestro del CO2
Pozo petrolero
agotado
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.

37. Captación y Secuestro del CO2
La tecnología debe permitir
evitar las posibles fugas de
CO2
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
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38. Captación y Secuestro del CO2
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Proyectos
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39. Escenario de Distribución Futura
del Consumo de Combustibles
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
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40. Tecnologías en desarrollo de Vehículos
de propulsión avanzada
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
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41. El Vehiculo Hibrido
Motor de Partes electrónicas de potencia Baterías
combustión
interna
Diferencial
Transmisión
Transmisión trasera
delantera Diferencial Motor eléctrico
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.
El Carro Hibrido consume 50% menos gasolina
con respecto a un carro convencional

42. El Vehiculo Hibrido Plug-in
Vehiculo hibrido que puede cargarse
en la red eléctrica
Es una variante:
• batería mas grande,
autonomía 35-100 Km.
• se carga en una toma
convencional de 120 V
• es posible convertir un
hibrido convencional
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
en un hibrido “plug-in”
CAMBIO CLIMATICO
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43. Freno Regenerativo de vehículos híbridos
Energía
Flujo de Energía en aceleración
: K e =½* M*V2
Energía
Baterías Motor Cinética
Flujo de Energía en freno tradicional
Perdida Energía
Calor Freno Cinética
Flujo de Energía en freno regenerativo
Energía
NUEVAS TECNOLOGIAS Baterías Motor
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Cinética
Juan Carlos Sanchez M.

44. Batería de Ion Litio
Cargando Descargando
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.

45. Expectativas de aumento del consumo
de Litio a escala mundial
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
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46. Bolivia posee grandes reservas
de litio al igual que Argentina y
Chile, pero a diferencia de estos
países, no posee conocimientos
ni infraestructura para explotarlo.
Uyuni: 116 mill. Ton de litio,
Explotables: 46,5 mill. Ton.
Precio actual: $ 6.000/Ton.
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
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47. Los Bio-combustibles
BIOETANOL
El etanol se utiliza mezclado (10%) con la
gasolina en todo tipo de vehiculo automotor
NUEVAS TECNOLOGIAS
a gasolina. El uso de etanol puro es posible
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO solo en vehículos especialmente diseñados,
Juan Carlos Sanchez M.
llamados “flex fuel”

48. Problemas de los Biocombustibles
• Ocupación de amplias extensiones de terrenos
• Conflictos con la producción de alimentos: aumento de
precios y desabastecimiento
• Requiere un extenso uso de agroquímicos: riesgos
de contaminación de aguas y del suelo
• Requiere de grandes cantidades de agua para riego
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.

49. La reducción de emisiones de CO2 de los biocombustibles se debe
a la absorción durante el crecimiento del cultivo. Esta reducción es
limitada por los gases emitidos durante el proceso de producción.
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.
Sources: Adapted from NRDC: “Getting Biofuels Right”;
http://www.nrdc.org/air/transportation/biofuels/right.pdf. Wang et al., 2008.

50. Honduras
Mexico
Guatemala
Costa Rica Colombia
Ecuador
• Actualmente se producen Bio- Brazil
Peru
combustibles en al menos 12 países
de la región Bolivia
• Brasil es el 1er productor, y 2do en el Paraguay
mundo después de USA.
Argentina
• Muchos países adelantan planes para
producir o incrementar la producción
para el uso interno o exportación.
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL • Algunos países centroamericanos
CAMBIO CLIMATICO
y caribeños importan etanol hidratado
Juan Carlos Sanchez M.
para su procesamiento y exportación.

51. El Etanol Celulósico o de 2da generación
Bio-Etanol fabricado a partir de desechos agrícolas
por Hidrólisis enzimática
Pre-tratamiento Separación de
Químico y azucares de
Mecánico Destilación
la lignina
Adición de Enzimas
Etanol
Celulósico
Hidrólisis Fermentación
Enzimática del Etanol
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PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.

52. El futuro energético de Venezuela debe incorporar a las energías
renovables y el uso eficiente por diversas razones:
– Reducción de los impactos previsibles, ambientales y de
salud.
– Reducir el incremento de las emisiones de gases de
invernadero
– Liberar líquidos para la exportación
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.

53. Aun cuando se adopte un política nacional, no será fácil.
Existen barreras:
– falta de información, conocimiento y capacitación en
tecnologías limpias.
– el elevado costo de inversión de las tecnologías.
– escasa cultura de mantenimiento.
– subsidio a los combustibles.
– no inclusión del costo ambiental en el precio de la energía.
– patrones y hábitos de consumo influidos por ideas de
prestigio social, que llevan al consumismo.
– insuficiencia y limitada calidad
del transporte publico.
NUEVAS TECNOLOGIAS
PARA ENFRENTAR EL
CAMBIO CLIMATICO
Juan Carlos Sanchez M.