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Curso de Análisis de Proyectos de Energía Limpia

Curso de Análisis de Proyectos de Energía Limpia. Situación de las Tecnologías de Energía Limpia. Granja de Viento. Casa Solar Pasiva. Crédito Fotográfico: Nordex Gmbh. Crédito Fotográfico: McFadden, Pam DOE/NREL . © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005. Objetivo.

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Curso de Análisis de Proyectos de Energía Limpia

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  1. Curso de Análisis de Proyectos de Energía Limpia Situación de las Tecnologías de Energía Limpia Granja de Viento Casa Solar Pasiva Crédito Fotográfico: Nordex Gmbh Crédito Fotográfico: McFadden, Pam DOE/NREL © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  2. Objetivo • Incrementar la conciencia en las tecnologías de energía renovable y medidas de eficiencia energética • Mercados • Aplicaciones Típicas Celdas Fotovoltaicas y Calentamiento Solar de Agua Generación de Electricidad con Residuos de Madera Crédito Fotográfico: Vadim Belotserkovsky Crédito Fotográfico: Warren Gretz, NREL PIX © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  3. Definiciones Tecnologías de Energía Limpia Eficiencia Energética • Usando menos recursos energéticos para satisfacer las mismas necesidades de energía Energía Renovable • Usando recursos naturales no agotables para satisfacer las necesidades de energía Demanda de Energía Convencional Eficiente Eficiente y Renovable Vivienda Solar Pasiva Super Aislada Crédito Fotográfico: Jerry Shaw © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  4. Razones para Tecnologías de Energía Limpia • Ambiental • Cambio climático • Contaminación local • Económica • Costos de ciclo de vida • Agotamiento de combustibles fósiles • Social • Generación de empleo • Reducción de drenaje local de $$$ • Crecimiento de la demanda de energía (x3 para el 2050) Energía Eólica: Costos de Generación Eléctrica 40 30 20 Costo de la electricidad (ctvs. US $/kWh) 10 0 1980 1990 2000 Años Fuente: National Laboratory Directors for the U.S. Department of Energy (1997) © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  5. Características Comunes de Tecnologías de Energía Limpia • Relacionadas a las tecnologías convencionales: • Típicamente costos iniciales mayores • Generalmente menores costos operativos • Más limpios ambientalmente • Con frecuencia rentable sobre la base de costos de ciclo de vida © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  6. Costo Total Costo total  costo de adquisición Costo Total de un Sistema de Generación o Consumo de Energía = costo de adquisición + costos de combustible y OyM + costos de reparaciones grales. mayores + costos de retiro de servicio + costos de financiamiento + etc. © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  7. Tecnologías de Generación de Energía Eléctrica Renovable © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  8. Energía EólicaTecnología y Aplicaciones • Requiere buenos vientos • (>4 m/s @ 10 m) • Áreas costeras, cumbres redondeadas, planicies abiertas • Aplicaciones: Aleta del Rotor Viento Caja con Engranajes Y Generador Altura del eje Viento Torre Red Aislada Sin Red Red Interconectada Warren Gretz, NREL PIX Phil Owens, Nunavut Power Southwest Windpower, NREL PIX © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  9. Mercado de Energía Eólica Instalaciones Anuales de Turbinas Eólicas en el Mundo 8.000 8.000 Capacidad instalada en el mundo (2003): 39.000 MW (~20,6 millones de casas @ 5.000 kWh/casa/año y 30% factor de capacidad) 7.000 7.000 Alemania: 14.600 MW 6.000 6.000 España: 6.400 MW 5.000 5.000 Estados Unidos: 6.400 MW MW Dinamarca: 3.100 MW 4.000 4.000 83.000 MW para 2007 (proyectado) 3.000 3.000 2.000 2.000 1.000 1.000 0 0 2000 2001 2002 2003 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 Fuente: Asociación Danesa de Fabricantes de Turbinas Eólicas, BTM Consult, Asociación Mundial de Energía Eólica, Renewable Energy World © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  10. Pequeña HidroTecnología y Aplicaciones • Tipos de proyectos: • Reservorio • De “pasada” • Aplicaciones: • Red Interconectada • Red Aislada • Sin Red COMPONENTES DE UN SISTEMA HIDRÁULICO Represa Aliviadero Embalse Tubería de Presión Turbina Francis Casa de Máquinas Línea de Transmisión Generador Descarga de Cola Turbina Tubo de Descarga © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  11. Mercado de Pequeñas Hidros • 19% de la electricidad del mundo producida por grandes y pequeñas hidros • En el Mundo: • 20.000 MW desarrollados (tamaño de planta < 10 MW) • Proyección: 50.000 a 75.000 MW para el 2020 • China: • 43.000 plantas existentes (tamaño de planta < 25 MW) • 19.000 MW desarrollados • más 100.000 MW econ. factibles • Europa: • 10.000 MW desarrollados • más 4.500 MW econ. factibles • Canadá: • 2.000 MW desarrollados • más 1.600 MW econ. factibles Fuentes: ABB, Renewable Energy World, e International Small Hydro Atlas Pequeña Planta Hidro © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  12. Fotovoltaico (FV) Tecnología y Aplicaciones Sistema FV Doméstico Arreglo FV Planta Centralizada FV Acondicionador de Potencia Contador Generación Distribuida Contador Crédito Fotográfico: Tsuo, Simon DOE/NREL Red Eléctrica Batería Luz Bombeo FV de Agua FV Integrado a Edificio y Enlazado a la Red Crédito Fotográfico: Strong, Steven DOE/NREL © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  13. Mercado Fotovoltaico Instalaciones Anuales Fotovoltaicas 800 800 Capacidad Instalada en el Mundo (2003): 2.950 MW f 700 700 (~1,2 millones de casas @ 5.000 kWh/casa/año) 600 600 32% de Incremento de embarques en el 2003 500 500 f 400 400 MW 300 300 200 200 100 100 0 0 2001 2002 2003 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 Fuente: PV News © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  14. Cogeneración • Producción simultánea de dos o más tipos de energía útil de una sola fuente Gas de Escape 5 Unidades Eficiencia de recuperación de calor (55/70) = 78,6% Eficiencia total ((30+55)/100) = 86,0% Calor 55 Unidades Generador de Vapor por Recuperación de Calor Carga De Calor Calor + Escape 70 Unidades Electricidad 30 Unidades Combustible Carga Eléctrica Sistema Eléctrico de Potencia 100 Unidades Generador © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  15. Cogeneración y Aplicaciones Eléctricas, Combustibles y Equipos Combustibles Varios Aplicaciones Varias Ciclo de Colección de Gas de Relleno Sanitario Producción de vapor Sistema de tuberías de captación de gas de relleno sanitario Proceso Compresor Enfriador/Secador Biomasa para Cogeneración Filtro Producción de electricidad Crédito Fotográfico: Warren Gretz, DOE/NREL Equipos Varios Flama Crédito Fotográfico: Gaz Metropolitan Motor Reciprocante para Generación Eléctrica Crédito Fotográfico: Rolls-Royce plc © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  16. Aplicaciones de Cogeneración • Edificios simples • Comercial e industrial • Edificios múltiples • Sistemas de energía distritales (ej. comunidades) • Procesos industriales Cogeneración en Municipio de la Ciudad de Kitchener Crédito Fotográfico: Urban Ziegler, NRCan Cogeneración con gas de relleno sanitario para sistema de calefacción distrital, Suecia Micro turbina en invernadero Crédito Fotográfico: Urban Ziegler, NRCan © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  17. CogeneraciónTipos de Combustible • Combustibles renovables • Residuos de madera • Biogas • Gas de Relleno Sanitario • Derivados Agrícolas • Bagazo • Cultivos con Propósito Específico, etc. • Combustibles fósiles • Gas natural • Petróleo Diesel (#2) • Carbón, etc. • Energía geotérmica • Hidrógeno, etc. Biomasa para Cogeneración Crédito Fotográfico: Warren Gretz, DOE/NREL Géyser Geotérmico Crédito Fotográfico: Joel Renner, DOE/ NREL PIX © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  18. Cogeneración Equipos y Tecnologías • Equipamiento de Enfriamiento • Compresor • Enfriador de Absorción • Bomba de calor, etc. • Equipamiento de Generación de Electricidad • Turbina a gas • Turbina a vapor • Turbina a gas – ciclo combinado • Motor reciprocante • Celda electroquímica, • etc. • Equipamiento de calefacción • Recuperación de calor de desperdicio • Caldero / Horno / Calentador • Bomba de calor, etc. Turbina a Gas Crédito Fotográfico: Rolls-Royce plc Equipo de Enfriamiento Crédito Fotográfico: Urban Ziegler, NRCan © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  19. Mercado de Cogeneración Región Capacidad Comentarios Canadá 12 GW Mayormente a la industria de petróleo, y pulpa y papel USA 67 GW Creciendo rápidamente, política de apoyo a la cogeneración China 32 GW Predominantemente cogeneración basada en carbón Rusia 65 GW Cerca del 30% de la electricidad proveniente de cogeneración Alemania 11 GW Mercado de cogeneración municipal en alza Gran Bretaña 4,9 GW Fuertes incentivos para energía renovable Brasil 2,8 GW Asociado con instalaciones fuera de red India 4,1 GW Mayormente cogeneración basada en bagazo para ingenios azucareros Sudáfrica 0,5 GW Reemplazando principalmente electricidad basada en carbón Mundo 247 GW Crecimiento esperado en 10 GW por año Fuente: World Survey of Decentralized Energy 2004, WADE © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  20. Energía RenovableTecnologías de Calefacción y Enfriamiento © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  21. Calentamiento por Biomasa Tecnología y Aplicaciones • Combustión controlada de madera, residuos agrícolas, basura municipal, etc., para proveer calor Picado de Madera Edificios Simples y/o Calefacción Distrital Crédito Fotográfico: Wiseloger, Art DOE/NREL Crédito Fotográfico: Oujé-Bougoumou Cree Nation Planta de Calefacción © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  22. Mercado de Calentamiento por Biomasa • Mundo: • La combustión de Biomasa provee 11% del Suministro Total de Energía Primaria del Mundo (STEP) • Sobre 20 GWth de sistemas de calefacción de combustión controlada • Países en desarrollo: • Cocina, calefacción • No siempre sostenible • África: 50% de STEP • India: 39% de STEP • China: 19% de STEP • Países Industrializados: • Calor, electricidad, estufas de madera • Finlandia: 19% de STEP • Suecia: 16% de STEP • Austria: 9% de STEP • Dinamarca: 8% de STEP • Canadá: 4% de STEP • USA: 68% de todos los renovables Cámara de Combustion Fotografía: Ken Sheinkopf/ Solstice CREST 8.000 8.000 Nuevas Instalaciones de Sistemas de Calefacción por Biomasa en Pequeña Escala (<100 kW) en Austria New Installations of Small 7.000 7.000 6.000 6.000 Scale (<100 kW) Biomass 5.000 5.000 Heating Systems in Austria 4.000 4.000 3.000 3.000 2.000 2.000 1.000 1.000 0 0 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 Fuente: Ingwald Obernberger citando la Cámara de Agricultura y Silvicultura, Baja Austria Source: IEA Estadísticas Información de Renovables 2003, Renewable Energy World 02/2003 © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  23. Calefacción Solar de Aire Tecnología y Aplicaciones • Colector no vidriado para precalentamiento de aire • El aire frío es calentado al pasar a través de pequeños agujeros en la placa metálica absorbente (SolarwallTM) • Un ventilador circula este aire calentado a través del edificio Difusor de pared Panel Solar Perforado Ventilador Aire Fresco © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  24. Mercado de CalefacciónSolar de Aire • Precalentamiento de aire de ventilación para edificios con grandes requerimientos de aire fresco • También para secado de cosechas • Competitivo en costos para edificios nuevos o renovaciones mayores Edificios Industrial Crédito Fotográfico: Conserval Engineering Secado Solar de Cosechas Crédito Fotográfico: Conserval Engineering © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  25. Calentamiento Solar de AguaTecnología y Aplicaciones • Colectores vidriados y no vidriados • Almacenamiento de agua (tanque o piscina) Edificios Comerciales/Institucionales y Piscinas Acuicultura- Criadero de Salmones © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  26. Mercado Solar de Calentamiento de Agua • Más de 30 millones de m2 de colectores en el mundo • Europa: • 10 millones de m2 de colectores in operación • Tasa de crecimiento anual del 12% • Alemania, Grecia, y Austria • Meta para el 2010: 100 millones m2 • Mercado mundial fuerte para calentadores solares de piscinas de natación • Barbados tiene 35.000 sistemas Edificios Residenciales y Piscinas Edificios Residenciales Crédito Fotográfico: Chromagen Fuente: Mundo de Energía Renovable, Oak Ridge National Laboratory © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  27. Calefacción Solar Pasiva Tecnología y Aplicaciones Verano • Suministro del 20 al 50% de calefacción de ambientes requerido en la temporada de calefacción • Ganancia de calor disponible a través de ventanas de alto desempeño de cara al ecuador • Almacena calor dentro de la estructura del edificio • Utiliza protectores de sol para reducir las ganancias de calor en verano Invierno Calefacción Solar Pasiva de Departamentos Fotografía: Fraunhofer ISE (from Siemens Research and Innovation Website) © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  28. Mercado de Calefacción Solar Pasiva • Uso de ventanas eficientes es actualmente la práctica estándar solar pasiva • Para nuevas construcciones – ningún a bajo incremento de costos • Ventanas de mayor eficiencia • Orientación de edificios • Protectores de sol adecuados • Competitivo en costos para nuevos edificios y rehabilitaciones Edificios Comerciales DOE/NREL Crédito Fotográfico: Gretz, Warren Edificios Residenciales Crédito Fotográfico: DOE/NREL © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  29. Bombeo de Calor desde SuelosTecnología y Aplicaciones • Calentamiento y enfriamiento de ambientes/agua • La electricidad opera sobre ciclo de compresión de vapor • Calor retirado del suelo en invierno y desechado al suelo en verano Lazos Verticales Enterrados Lazos Horizontales Enterrados © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  30. Mercado de Bombeo de Calor desde Suelos • Mundo: • 800.000 unidades instaladas • Capacidad Total de 9.500 MWth • Tasa de crecimiento anual de 10% • USA: 50.000 instalaciones anualmente • Suecia, Alemania, Suiza son los mayores mercados Europeos Bombeo de Calor desde Suelos - Residencial Edificios Industriales, Institucionales y Comerciales • Canadá: • 30.000+ unidades residenciales • 3.000+ unidades industriales y comerciales • 435 MWth instalados Crédito Fotográfico: Geothermal Heat Pump Consortium (GHPC) DOE/NREL © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  31. Otras Tecnologías de Energía Limpia Comerciales • Combustibles: etanol y bio-diesel • Sistemas de refrigeración eficiente • Motores de velocidad variable • Sistemas de iluminación eficiente y con luz diurna • Recuperación de calor de ventilación • Otros Suministro de Combustible de Desecho Agrícola Crédito Fotográfico: David and Associates DOE/NREL Refrigeración Eficiente en Pista de Hielo Iluminación con Luz Diurna e Iluminación Eficiente Crédito Fotográfico: Robb Williamson/ NREL Pix © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  32. Tecnologías de Energía Limpia Emergentes • Electricidad a partir de energía térmica Solar • Electricidad a partir de energía térmica del mar • Electricidad a partir de energía de Mareas • Electricidad a partir de energía de corrientes marinas • Electricidad a partir de energía de de oleaje • etc. Planta Eléctrica de Parabólicas Solares Crédito Fotográfico: Gretz, Warren DOE/NREL Planta Eléctrica de Receptor Central Solar Crédito Fotográfico: Sandia National Laboratories DOE/NREL © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  33. Conclusiones • Existen oportunidades rentables en costos • Muchas experiencias exitosas • Mercados en crecimiento • Se tienen oportunidades de recursos de energía renovables y eficiencia energética Sistema FV Eólico Híbrido Parks Canada (Arctico a 81°N) Crédito Fotográfico: Michael Ross Renewable Energy Research Teléfono FV Instalación de Turbina Eólica de 600 kW Crédito Fotográfico: Price, Chuck Crédito Fotográfico: Nordex Gmbh © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

  34. ¿Preguntas? © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

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