Opciones para una transición energética sustentable. Comparación de una central termoeléctrica con una central fotovoltaica

1. Práctica individual con evaluación entre compañeros:
Opciones para una transición energética sustentable.
CURSO: Energía: Pasado, Presente y Futuro.
Tema 5: Tercera Revolución Industrial.
Aprendiz
Carlos Rodríguez Cortez
2018

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Introducción
De acuerdo a la guía, el objetivo de la práctica individual con evaluación entre
compañeros es la de realizar el análisis de una opción viable para una transición
energética en el lugar de residencia y así detonar un desarrollo sostenible.
Desarrollo
Como una persona dinámica, emprendedora, innovadora e interesada en el
bienestar de la comunidad donde vivo, se tiene la intención de poner en práctica
los conocimientos obtenidos y habilidades desarrolladas en el tema de la
transición energética sostenible del país. Se conoce que hay un gran potencial
para el desarrollo de nuevas oportunidades de generación de riqueza, desarrollo
económico y social a través de un aprovechamiento sostenible de los recursos
energéticos con los que contamos. Sin embargo, cada región es diferente y es
necesario ser asertivos al seleccionar lo que mejor convenga a las diferentes
comunidades del país. Se debe aprender de los aciertos y errores que se han
cometido en el pasado con la finalidad de tomar mejores decisiones hoy y
asegurar un futuro con mejor calidad de vida para todos.
El objetivo es convencer a un grupo de inversionistas de que la comunidad en
donde uno vive tiene potencial para contribuir en la transición energética del país.
Estos inversionistas, además de afrontar retos y tomar riesgos, tienen la
característica de ser personas preocupadas por el cuidado del medio ambiente.
Como buenos inversionistas, hay que convencerlos con “datos duros”.
A continuación se presentan los resultados del análisis de la descripción de la
comunidad donde vivo, la ubicación geográfica de la planta de energía eléctrica
cercana, sus características, la disposición de los recursos energéticos imperantes
en la zona, y la propuesta de recurso sostenible, que conlleven a apoyar la labor
de convencimiento con el grupo de inversionistas.
1.- Descripción de la comunidad:
La región que comprende la zona de la comunidad donde vivo, que es el pueblo
de Santa Bárbara, se encuentra ubicada en la parte norte del municipio de
Cuautitlán, que forma parte del distrito, o región de Zumpango, que es una de las
8 regiones que conforman el Estado de México. Cuautitlán se encuentra a 108
kilómetros aproximadamente de la ciudad de Toluca de Lerdo, a 58 kilómetros
aproximadamente de la ciudad de México y a 13 kilómetros de la cabecera de
distrito de Zumpango, como se muestra en la Fig.1.

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Colinda al norte con los municipios de Cuautitlán Izcalli, Teoloyucan y Melchor
Ocampo; al este con los municipios de Melchor Ocampo y Tultepec; al sur con los
municipios de Tultepec, Tultitlán y Cuautitlán Izcalli; al oeste con el municipio de
Cuautitlán Izcalli.
Fig.1: Mapa estatal, división municipal
Cuautitlán tiene una superficie de 26,309 kilómetros cuadrados la cual representa
el 12 % respecto al total del territorio de la región de Zumpango. Se localiza en el
polígono formado por las coordenadas: X1: -99.19 Longitud, W Y1: 19.64 Latitud N
X2: -99.13 Longitud W Y2: 19.74 Latitud N.
El sistema orográfico está integrado casi en su totalidad por llanuras. El clima que
predomina en Cuautitlán está clasificado como semi cálido sub húmedo del grupo
C, temperatura media anual mayor de 18ºC, temperatura del mes más frío menor
de 18ºC, temperatura del mes más caliente mayor de 22ºC. Precipitación del mes
más seco menor de 40 mm; lluvias de verano con índice P/T menor a 43.2 y
porcentaje de lluvia invernal del 5% al 10.2% del total anual, el número
aproximado de días de lluvia es de 60 a 70 durante todo el año, los días
despejados 173, días nublados 33 aproximadamente. La frecuencia de granizadas
es de 0 a 2 días en el sur, de 1 a 2 en el norte. Respecto a las heladas, en todo el
municipio se registran entre 20 a 30 aproximadamente durante todo el año. Los
vientos dominantes provienen del norte con una velocidad promedio menor a 3
m/s.
El municipio de Cuautitlán pertenece a la era Cenozoica con rocas de tipo
sedimentarias del período terciario que consiste en depósitos clásico continentales
y conglomerados, brechas con una parte de tobas. Una buena parte del suelo es
tepetatoso un tanto pedregoso, existen los de textura suave de color negro, gris,
café y rojizo. En cuanto a los usos de suelo predominante, la superficie total del

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municipio es de 26,309 km2 de las cuales 20,800 km2 son ocupados para
agricultura de riego y 4,588 km2 es zona urbana.
2.- Existencia cerca de la comunidad de plantas de generación de energía
eléctrica en operación:
El servicio de energía eléctrica del municipio es proporcionada por la central turbo
generadora denominada "C.T.G Cuautitlán" cuyo tipo de tecnología de generación
es del tipo turbogás. La turbina funciona con gas natural como combustible y tiene
una capacidad instalada de 32 MW. Fue instalada en enero del 2007 y se tiene
planeado darse de baja en enero del 2020. En la figura 2 se tiene un esquema
representativo de una planta de turbogás.
Fig. 2: Planta de turbogás para generar energía eléctrica.
La C.T.G Cuautitlán está conectada al Servicio Eléctrico Nacional (SEN) mediante
la línea de transmisión de 85 kV, que interconecta a la C.T.G. Coyotepec de 32
MW de capacidad, para soportar la demanda del municipio, y de los municipios
aledaños. En la figura 3 se puede observar la ubicación de las plantas
generadoras con respecto al SEN que le da servicio a la zona metropolitana de la
región centro de la Comisión Federal de Electricidad (CFE).

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En la figura 4 se observa el diagrama unifilar correspondiente de conexión de las
plantas turbo generadoras a la línea de transmisión de 85 kV.
Fig.3: Ubicación de las C.T.G.s Cuautitlán y Coyotepec.
Fig.4: Diagrama unifilar de la línea de 85 kV
3.- Disposición de recursos energéticos en la comunidad:
En la comunidad o cerca de ella, no existe explotación de combustibles de tipo
fósil, debido a la carencia de yacimientos de carbón, petróleo o gas natural. Las
C.T.G.s Cuautitlán y Coyotepec funcionan con el gas natural que corre por los
ductos de Pemex, el cual es bombeado desde regiones muy lejanas.
En cuanto a recurso hídrico, éste es prácticamente inexistente, pues no hay ríos
con suficiente caudal, y la costa más cercana está a cientos de kilómetros de
distancia.

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En el caso del viento, éste es escaso y no es de carácter sostenido durante todo el
año, ya que el promedio de velocidad del viento no sobrepasa los 3 m/s, y cuando
lo llega a hacer, es sólo durante algunos días de los meses de febrero y marzo.
En la zona existe una muy buena irradiación solar, siendo el promedio de energía
solar incidente de 5.45 kWh/m2 al día, que se considera suficiente para que pueda
operar una planta fotovoltaica. La figura 5 muestra los datos de irradiancia solar
mensual y promedio anual incidente en la zona donde está la comunidad.
Fig.5: energía solar incidente en kWh/m2/día (datos de la página web de la NASA)
Por otro lado, también se observa muy buena disposición en la zona de Cuautitlán
y en la región de Zumpango de residuos de biomasa, esto debido a que el 70% de
los suelos de la región están dedicados a agricultura de riego y de temporal,
actividad que una vez finalizada proporciona una gran cantidad de residuos de
biomasa agrícola. También hay que considerar los residuos sólidos urbanos que
se generan en gran cantidad, pues el otro 30% del uso de suelo es destinado a
zonas urbanas y existen rellenos sanitarios y depósitos de basura cercanos, cuyos
deshechos son susceptibles de usarse como biomasa.
4.- Selección de recurso energético potencial:
De acuerdo al punto anterior, los recursos existentes con potencial de ser
aprovechados de manera sostenible son en primer lugar, la abundante energía

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solar incidente en la región, y en segundo lugar, la biomasa generada en forma de
residuos agrícolas y residuos sólidos urbanos.
En lo particular, recomiendo el uso de la energía solar a través de la instalación y
operación de una granja fotovoltaica (FV) de 60 MW para la generación de
electricidad, debido a que los niveles energéticos son abundantes en la región,
con un promedio de 5.45 kWh/día; además existe espacio suficiente para su
instalación, pues se pude destinar parte de los terrenos parcialmente o no
utilizados para la siembra, para que sean rentados por parte de los propietarios de
esas tierras a la compañía generadora de electricidad. Por otra parte, para
subsanar las intermitencias que pudiera tener ésta por días nublados o periodos
nocturnos, se puede complementar la granja FV con una planta generadora de
energía eléctrica a partir de residuos de biomasa como combustible. De esta
forma con el uso de estos 2 recursos energéticos disponibles en la región, se
puede tener una solución sostenible, limpia y a largo plazo para la región.
5.- Comparativa de planta existente vs planta propuesta:
Criterio
Opción de transición
energética sostenible
“Planta FV de 60 MW”
Planta preexistente
“Central Turbo
Generadora Cuautitlán”
¿Emplea un recurso
energético de la región? SI: energía solar
NO: Usa gas natural que se
transporta por ductos
¿Se tienen emisiones de
CO2? NO: Fuente limpia y
sostenible (el sol)
SI: Los gases producto de
la combustión se expulsan a
la atmosfera.
¿Qué tan eficiente
energéticamente
hablando es la opción?
(Indicarlo en forma de
porcentaje)
Depende de la eficiencia de
conversión de las celdas
FV. Dependiendo el tipo, la
eficiencia varía del 12 al
21%
La capacidad de producción
de las turbinas está entre 27
y 212 MW. Su eficiencia
varía de 29 a 35%
¿La opción requiere
cantidades abundantes
de agua para su
operación?
NO. Su operación se basa
en el efecto fotoeléctrico
para generar electricidad y
no usa agua.
NO. Su operación se basa
en la combustión del gas
natural al mezclarse con
aire en un ciclo brayton para
mover una turbina y no usa
agua
¿La opción requiere una
cantidad apreciable de
terreno para la
infraestructura que
requiere instalarse?
SI: Se requieren aprox. 44
hectáreas para una
instalación FV de 60 MW
NO: Se requieren aprox. 1
hectárea para una central
termoeléctrica de 32 MW.