El documento presenta información sobre diferentes tipos de energías alternativas, incluyendo sus usos actuales en sectores como transporte, electricidad y calefacción. También describe conceptos como biorefinería y oportunidades para energías alternativas en diferentes sectores tecnológicos. Por último, incluye gráficas sobre tendencias mundiales de energía primaria y generación eléctrica, con un creciente rol previsto para energías renovables.
El rey que no amaba a los elefantes. Vida y caida de Juan Carlos I, el ultimo...
Energias alternativas para un futuro presente.
1. Conversatorio
Energías Alternativas para un Futuro Presente
Académico. Ing. Nelson Hernández (Energista)
Blog: Gerencia y Energía
La Pluma Candente
Twitter: @energia21 Junio 2020
1
4. El concepto de Biorefineria
Biomasa
Árboles
Malezas
Productos agrícolas
Residuos vegetales
Residuos animales
Desechos urbanos
Proceso de Conversión
Fermentación enzimática
Fermentación gas/liquido
Hidrólisis acida/fermentación
Gasificación
Combustión
Co- combustión
Pirolisis
Usos
Combustible
Etanol
Diesel
Potencia
Electricidad
Calor
Químicos
Plásticos
Solventes
Fenoles
Adhesivos
Ácidos
Negro de Humo
Pinturas
Conceptualización: N. Hernandez Infografía: Nelson Hernandez4
5. Sector
Tecnología Eléctrico Municipal Industrial Agua Agrícola/Rural
Solar térmico Potencia
masiva,
receptor
central y canal
parabólico
Cogeneración de
calor y electricidad
Concentraciones
para limpieza y
desinfección del
agua
Solar
Fotovoltaico
Generación
distribuida
para cortar
picos y soporte
de red
Alumbrado
publico, parques
y áreas
protegidas
Protección catódica,
señalización, control
remoto, alarmas,
telecomunicaciones.
Estaciones
climatologicas,
operación remota
compuertas,
telecomunicaciones
Servicios básicos
domiciliarios y
comunales. Pequeñas
actividades
productivas
Eolico Producción de
potencia
masiva
Autogeneración a
pequeña escala
Autogeneracion a
gran escala
Bombeo de agua Bombeo de agua,
operaciones
mecánicas
Celdas de
combustibles
Generación
distribuida
Generación
distribuida en
edificios
Autogeneracion a
mediana escala para
alta calidad y
confiabilidad
Bombeo de agua Aplicaciones de alta
calidad y
confiabilidad
Biocombustibles
(Biomasa)
Generación
distribuida
Autogeneracion
con biogás
Autogeneracion a
mediana escala
Autogeneracion a
mediana escala
Autogeneracion a
mediana escala
Oportunidades para energías alternativas
Recopilación: N. Hernandez Infografía: Nelson Hernandez5
6. Potencial físico de energías renovables
Radiación solar (tierra) = 1800 CPEG
Energía Eólica = 200 CPEG
Biomasa = 20 CPEG
Energía Geotérmica = 10 CPEG
Energía Oceánica y de Oleaje = 2 CPEG
Energía Hidráulica = 1 CPEG
Consumo Primario actual de Energía Global
Fuente: Nitsch, F. (2007): Technologische und energiewirtschaftliche
Perspektiven erneuerbarer Energien. Deutsches Zentrum für Luft-
und Raumfahrt.
Elaboración: N. Hernández
6
7. Cambio Climático. La Correlación antropogénica
Desastres
Naturales
Infografía: Nelson Hernández
7
8. En la cumbre anual celebrada el 7-8 de junio 2015, el G-7 estableció
como principios básicos, los siguientes:
• Evitar que el calentamiento promedio de la superficie del planeta
supere los 2 °C para finales de siglo
• Desacoplar la economía mundial del consumo de combustibles
fósiles
• Reducir las emisiones de CO2 y otros gases de efecto invernadero en
un 40 %, con respecto a la de 2009, para el 2050
• Transformar el sector energético para el 2035, movilizando 100 G$
anuales en financiamiento destinado a los países en desarrollo,
iniciando en el 2020, para proyectos energéticos sustentables.
El Grupo de los Siete (G7) (*)
Protocolo de Kyoto COP21- Paris
(1997) (2015)
(*) Alemania, Canadá, Estados Unidos, Francia, Italia, Japón y Reino Unido
Infografía: Nelson Hernández
8
10. 1997
Costo almacenamiento 210 $/KWH
Camiones eléctricos Tesla
Capacidad mundial solar PV 400 GW
Protocolo de
Kioto
2000
Precios ($/MWH)
Solar PV = 360
Eólica = 80
1er autobús
eléctrico
Capacidad
mundial Solar
PV
15 GW
Capacidad mundial
Eólica 50 GW
18 % EER
2005 2007 2008
Capacidad mundial
Eólica 115 GW
2010
20 % EER
2009
COP21 1er vuelo con
biocombustibles
Creación de
IRENA
20112012
Capacidad mundial
Solar PV 100 GW
20142015
Costo
almacenamiento
540 $/KWH
1er vuelo avión
solar alrededor
del mundo
1er Dialogo de
transición
energética
Ventas EV
superan 0.5
millones
2016 2017 2018
Precio Eólica = 21 $/MWH
Precio Solar PV = 20 $/MWH
Capacidad mundial Eólica 590 GW
25 % EER
Ventas EV superan los 2 millones
EER: participación de renovables en la generación eléctrica
Fuente: IRENA 2018 (Escenario Remap)
http://www.irena.org/remap/methodology Infografía: Nelson Hernández
Hitos en la ruta de la transición energética
10
11. Sistema
Transporte
25 %
Sistema
Alimentario
12 %
Otros
Sistemas
24 %
Sistema
Eléctrico
39 %
Total 2017
252 MBDPE
Carros eléctricos
Transportes masivos
Cambio hábitos alimentarios
Reducción perdidas alimentos
Sustitución energías fósiles
Incorporación del PROSUMER
Nuevos materiales
Mundo electrificado
Mayor eficiencia
Tendencias mundiales y cambios de paradigmas en área energética
Conceptualización: N. Hernández Infografía: Nelson Hernandez
11
12. La tendencia mundial es crear un mundo electrificado, es decir, todo o
casi todo funcionando con electricidad mediante cambios de paradigmas,
principalmente, en el sector transporte (cambio motor de combustión
interna), en el desarrollo de la internet de las cosas y la eliminación de
las centrales termoeléctricas a carbón. En otras palabras:
Un mundo consumiendo más energía
…pero con menos emisión de CO2
Lógicamente este cambio de paradigma impactara profundamente el
modo de obtener y consumir la energía, lo cual debe cumplir con la
premisa de menos emisiones de carbono.
Infografía: Nelson Hernández
…Tendencia mundial
12
13. %
Infografía: Nelson Hernández
Fuente: Smil. Energy Transitions (1800 – 1960) / AIE
Ensamble: N. Hernández
Mundo. Participación de las energías primarias (1800 – 2040)
0
20
40
60
80
100
Biomasa Carbón Petróleo Gas
Hidroelectri Nuclear Renovable
1880
1860
1840
1820
1800
1980
1960
1940
1920
1900
2040
2020
2000
13
14. Renovables Bioenergía Nuclear Carbón Gas Petróleo
Mundo. EIA . Prospectiva demanda energética al 2040 (EJ)
Fuente: BP estadísticas 2018 /EIA 2018 Infografía: Nelson Hernandez
Energías X
• Optima eficiencia energética
• Fusión nuclear
• Nanotecnología
• Biotecnología
• Motores no combustión interna
• Hidratos de metano
• Explotación energética lunar
• Estación Espacial solar
• Gravedad y Anti gravedad
• Magnetismo y Electromagnetismo
• Plasma
• Tempestades Eléctricas
2040 +
575
658
20402018
11.4 %
9.2 %
11.5 %
25.1 %
22.4 %
7.1 %
3.9 %
4.4 %
27.2 %
23.8 %
33.6 %
20.4%
14
16. • Un nuevo paradigma se construye: Cambiar la exportación de
petróleo por electricidad solar en el Medio Oriente (DESERTEC)
• Países que en horas pico satisfacen todas sus necesidades eléctricas
con energías renovables
• Generación distribuida y auto generación con base solar y eólica
(Democratización de la energía)
• Igualación precio carros (eléctricos y a gasolina) en el 2023. Carros
autónomos (Democratización del transporte)
• Tendencia mundial a taxis y buses 100 % eléctricos. China cambio
75000 taxis en 3 años y posee 500 mil autobuses eléctricos
• India planea vender solo carros eléctricos en el 2030
• Casa energizada Tesla (powerwall)
• Batería de un millón de millas para el EV
… señales mundiales
16
19. Países con mayor potencialidad y capacidad instalada en SOLAR y EOLICA
SOLAR EOLICA
Potenc. Capacic Potenc. Capacic
w/m2 GW w/m2 GW
1 Egipto 269 China 175 Noruega 712 China 185
2 A. Saudita 263 Japon 55 Inglaterra 698 USA 94
3 Libia 261 USA 51 Japon 684 Alemania 59
4 Mexico 257 Alemania 46 Chile 547 India 35
5 Argelia 253 Italia 20 Holanda 534 España 23
6 Pakistan 250 India 18 Argentina 498 Inglaterra 22
7 Iran 246 Inglaterra 13 Dinamarca 487 Francia 15
8 India 239 Australia 10 Australia 395 Brasil 14
9 Australia 238 Francia 9 Francia 379 Canadá 13
10 Sur Africa 233 Sur Corea 8 Portugal 359 Italia 10
11 China 227 Canada 343
12 Argentina 220 Italia 274
13 Venezuela 218 USA 271
14 Brasil 214 India 250
15 Portugal 211 Suiza 245
16 USA 205 Mexico 230
17 España 202 Venezuela 184
18 Ecuador 201 A. Saudita 177
19 Italia 199 Colombia 160
20 Colombia 175 Rusia 157
Fuente: Potencialidad http://www.renewableenergyst.org/solar.htm
Fuente: BP 2018
Infografía: N. Hernandez
19
20. Infografía: Nelson Hernández
Fuente: Bloomberg New Energy Finance 2017
Cálculos: N. Hernández
Mundo. Inversión en generación eléctrica (2017 – 2040)
T$ = 1.000.000.000.000 $
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
Fósiles + Hidroe + Nuclear
Solar + Eólica
4035252017 30
0.64
1.75
T$
20
22. MUNDO 2018. Costos nivelados promedios generación eléctrica
Inversión LCOE
Tipo de Planta $/Kw $/MWH
Hidroelectricidad (Micro menor a 1MW) 4575 0.73
Eólica Tierra 2270 42.6
Gas Convencional CC 400 56.2
Gas Avanzada CC 500 56.8
Hidroelectricidad (grande mayor a 100 MW) 2700 62.4
Solar PV 2500 69.3
Gas Avanzada CC con CCS 700 82.2
Nuclear Avanzada 3000 89.7
Gas Avanzada 800 95.6
Fuel Oil 3000 102.8
Gas Convencional 1200 109.5
Carbon 90 % CCS 3000 110.5
Biomasa 5000 113.8
Petróleo (orimulsión) (SGT 500) 750 115.8
Carbon 30 % CCS 3000 122.6
Maremotriz 7000 134.3
Eolica Marina 6365 143.2
Solar Termica + PV 8500 143.2
geotermal 3600 155.1
Diesel 1200 159.4
Solar termica 10000 187.3
CC = Ciclo Combinado CCS = Captura de Carbono
Infografía: Nelson Hernández
Fuente: EIA / IRENA
Cálculos: N. Hernández
Para la emisión de CO2 se contempla un costo de 50 $/TM.
22
24. 0
50
100
150
200
250
300
350
$ / MWH
2010 2019
Bio Combustibles
Geotérmica
Hidroelectricidad
Solar PV
Solar Térmica
Eólica Marina
Eólica Tierra
Energías alternativas. Variación LCOE (2010 – 2019)
Fuente: IRENA 2019 Infografía: Nelson Hernández
Rango energías fósiles
24
25. Participación de energías alternativas en la generación de electricidad
Fuente : IRENA 2019 Infografía: Nelson Hernandez
60
50
40
30
20
10
0
%
Eólica Solar PV
25
27. MUNDO. Los 10 primeros parques Eólicos y Solares (2018)
Solar Eólica Tierra Eólica Marino
Parque
Capac
(MW) Pais Parque
Capac
(MW) Pais Parque
Capac
(MW) País
Bhadla Solar 2245 India Centro Eólica 1020 USA
Walney
Extension 630 Inglaterra
Pavagoda 2050 India Shepherds Flat: 845 USA Gemeni 600 Holanda
Tengger 1547 China Roscoe 782 USA Gode 582 Alemania
Ben Ban 1500 Egipto Horse Hollow 735 USA Gwynt 576 Inglaterra
Noor 1177 E. Arabes Capricorn Ridg 662 USA Race Bank 573 Inglaterra
Kurnoo 1000 India Marino London 630 Inglaterra
Greater
Gabbard 504 Inglaterra
Datong 1000 China Fantanele- Cog 600 Rumania Dudgeon 402 Inglaterra
Yanchi 1000 China Fowler Ridge 600 USA veja Mate 402 Alemania
Longya 850 China Sweetwater 585 USA Anholt 400 Dinamarca
Villanueva 828 Mexico Buffalo Gap 523 USA Bard 400 Alemania
Fuente: IRENA / REN21 / Wikipedia Infografía : N. Hernandez
27
29. Esquema de una infraestructura posible para el suministro de energía eléctrica
sostenible para Europa y el Mediterráneo. Proyecto DESERTEC
Sistema energético sostenible
29
30. Australia: Parque eólico Hornsdale (tren de baterías Tesla)
Tiempo de respuesta: 100 MW en 140 milisegundos (Noviembre 2017)
30
31. Granja solar Emiratos Árabes 1200 MWPlanta Solar Ashalim (Israel)
Urbanizaciones en Holanda Punto de carga VE en Montreal
Granja eólica Gansu, China 20000 MW
31
32. Planta Solar Mojave, California, USA
La planta solar térmica mas grande del mundo
Potencia de 900 MW para una población de 375 mil hogares
32
33. Bahrain World Trade Center, Golfo Pérsico
http://www.bahrainwtc.com/viewnavigatorfile.htm
Generación 1300 MWh al año (15 % del consumo total). Se elimina la emisión
de 55 toneladas de CO2 anualmente
33
34. El mayor aerogenerador del mundo (12 MW)
Fuente : General Electric Infografía: Nelson Hernandez
En generación eléctrica
1 BTU solar = 3 BTU fósil
34
41. Cobalto
Produc Reservas
Congo 111,7 3400
Rusia 5,9 250
Australia 4,7 1200
Cuba 4,5 500
Filipinas 4,4 280
Canada 3,5 250
Madagascar 3,3 140
Zambia 3,2 270
Papua Nva Guinea 3,2 56
Marruecos 2,3 17
Sur Africa 2,2 24
Nueva Celedonia 1,7 64
Resto Paises 7,4 118
Total Mundo 158,1 6569
Litio
Produc Reservas
Australia 27,2 2700
Chile 16,0 8000
China 8,0 1000
Argentina 6,2 2000
Zimbague 1,6 70
USA 0,9 35
Portugal 0,8 60
Brasil 0,6 54
Resto Paises 0,5 0
Total Mundo 61,8 13919
Grafito
Produc Reservas
China 630,0 73000
Brasil 95,0 72000
Canada 40,0 n/a
India 35,0 8000
Mozambique 20,0 17000
Rusia 17,0 14800
Ucrania 14,9 n/a
Madagascar 9,0 1600
Mexico 3,8 3100
Sri Lanka 3,1 n/a
Zimbague 2,0 n/a
Resto Paises 25,8 117200
Total Mundo 895,6 306700
Tierras Raras
Produc Reservas
China 120,0 44000
Australia 18,6 3400
USA 15,0 1400
Rusia 2,7 17019
India 1,8 6900
Brasil 1,0 22000
Tailandia 1,0 n/a
Malasia 0,2 30
Resto Paises 6,4 22000
Total Mundo 166,7 116749
Metales y Minerales Estratégicos (2018) (kTM)
Fuente:BPEstadísticasInfografía:NelsonHernandez
R/P
42 años
R/P
699 años
R/P
342 años
R/P
225 años 41
42. Mundo. Vehículo eléctrico en el parque automotor
Fuente: IRENA 2020 Infografía: N. Hernández
2025
42
43. …. Mas allá del 2040 en generación de electricidad
Estación espacial
solar (SSP)
Fusión nuclear
(proyecto ITER)
Conceptualización: N. Hernandez Infografía: N. Hernández
43
44. VENEZUELA
•1er con reservas de petróleo (301 GB)
• 8 en reservas convencionales de gas
(200 TPC)
• 5 con reservas de Torio (300000 Tm)
• 11 En producción de hidroelectricidad
(61.2 TWH)
• 16 en reservas de uranio (350000 Tm)
• Posición geográfica favorable a
energías eólica y solar
• Consumo energía per capita, similar al
de China (2.3 MTPE)
… Pero Venezuela, no es una potencia ENERGETICA.
44
47. Potencialidad
• Energía incidente promedio de 4,71 kWh/díaxm2
• Insolación diaria promedio de 5,5 horas
• Alta continuidad de irradiación todo el año
• No diferencias climáticas extremas a lo largo del año.
Proyectos
• Planta Los Roques?
• Maternidad Concepción Palacios, Caracas (1982)
• Pueblos los Cedros, Edo. Sucre (2001). 19 viviendas.
• 73 farolas en la Av. Bolívar, Caracas (2006)
• 130 farolas en Peaje Palo Negro, Maracay, Edo. Aragua (2006)
• Proyecto Chevron Alta Guayana
• Potabilización de Agua en comunidades indígenas
Energía solar en Venezuela
Proyecto solar Los Roques
47
48. Planta solar Los Roques (abandonada)
Planta hibrida solar – diesel, con 1.1 MW de potencia
Infografía: Nelson Hernández
48
49. Venezuela (Guárico). Potencialidad electricidad solar
PV
Infografía: Nelson HernandezFuente: http://www.renewableenergyst.org/solar.htm
Equivalente a
70 MW
LCOE PV Solar = 69.3 $/Mwh
100 mil
personas
Teóricamente, 300 KM2
alimentaria a 30
millones de personas .
Esa área es 0.5 % del
área total del estado
Guárico
49
51. Energía eólica en Venezuela (proyectos)
Potencialidad
Promedio de velocidad del
viento de 11 m/seg.
(excelente)
Gran extensión de costas
51
52. Potencialidad
• Promedio de velocidad del viento de 11 m/seg. (excelente)
• Gran extensión de costas
Proyectos
• 100 MW, Paraguaná, Edo. Falcón (2005) (no operativos)
• 40 MW, La Guajira, Edo. Zulia (2005) (no operativos)
• Estudio pre factibilidad en archipiélago Los Testigos
Energía eólica en Venezuela
Conceptualización: N. Hernandez Infografía: Nelson Hernández
Parque Eólico, ParaguanáParque Eólico, La Guajira
52
54. Sustitución tetra etilo de plomo
en la gasolina (Mezcla 10 %)
Volumen = 20 MBD
… El etanol en Venezuela??
270 mil hectáreas son necesarias
Siembra de cien mil nuevas hectáreas de caña de azúcar y
construcción de once nuevos centrales procesadoras de caña.
7.2 MBD
Conceptualización: N. Hernandez Infografía: Nelson Hernández
54
56. Fuente: IRENA 2019 Infografía: Nelson Hernández
Latinoamérica. Incremento Capacidad generación eléctrica renovable
(2008 – 2017)
Cifras en MW
Venezuela = 590
Uruguay = 1970
Perú = 2530
Paraguay = 740
Ecuador = 2580
Colombia = 2290
Chile = 5205
Bolivia = 220
Argentina = 1775
Brasil = 45295
TOTAL = 63195
56
57. Los bonos de carbono son una forma para mejorar la
viabilidad económica de proyectos que reducen
emisiones de gases de efecto invernadero
Infografía: N. Hernández
57
58. Ejemplo de proyectos generadores
de bonos de carbono
Manejo de residuos y biomasa
Pequeñas Hidroeléctricas
Biodigestores
Rellenos Sanitarios
Eficiencia Industrial
Parques eólicos / solares
58
59. En la medida que se avance en el siglo XXI, el uso de los combustibles
fósiles, especialmente el petróleo y el carbón, irán siendo sustituidos
por nuevas fuentes de energías mas amigables al ambiente.
El medio energético preferido será la electricidad utilizando el 50 %
de la energía a consumir en el 2050.
El prosumer democratizara la generación y uso de la energía, y el
vehículo eléctrico y autónomo democratizara el desplazamiento
En Venezuela, con alta potencialidad, el uso de la energías
alternativas ha sido tímido y muchas veces con sentido snob
Venezuela, tendrá que considerar, seriamente, el cambio de la matriz
energética mundial en la planificación de su industria energética,
especialmente la de los hidrocarburos, de tal manera de obtener el
mejor provecho de esta industria en los próximos 20 años.
Lecciones aprendidas
Fuente : N. Hernandez Infografía: Nelson Hernandez
59
60. El mundo prospectivo energético nos está indicando un
nuevo paradigma como es el de abandonar las energías
fósiles, emisoras de gases de efecto invernadero, como las
fuentes principales para satisfacer los requerimientos de
energía en la matriz global.
Esta etapa de transición, es la puerta para llegar a la fuente
energética que busca la humanidad, la cual debe ser:
• Abundante, disponible, segura, de fácil acceso,
económica y amigable al ambiente, es decir,
SUSTENTABLE.
• Hoy se vislumbran dos fuentes que cumplen con estos
requisitos: La Fusión Nuclear y la Solar Espacial. Ambas,
en pleno desarrollo y con metas comerciales a partir del
2040.
Corolario final
Fuente : N. Hernandez Infografía: Nelson Hernandez
60
61. Conversatorio
Energías Alternativas para un Futuro Presente
Académico. Ing. Nelson Hernández (Energista)
Blog: Gerencia y Energía
La Pluma Candente
Twitter: @energia21 Junio 2020
… Muchas Gracias!
61
