BLOQUE TEM

1
BLOQUE TEMÁTICO I. INTRODUCCIÓN
Master en Ingeniería Química Curso 2007/08 Energías Renovables en Ingeniería Química

• Lección 2. Panorámica de las energías renovables

Mariano Alarcón García
2
Lección 2. Panorámica de las energías renovables

• 2.1 Fuentes de energía renovables. Clasificación
  y usos
• 2.2 Plan de energías renovables 2005-10
• 2.3 Generación de energías renovables en España
• 2.3.1 Generalidades. Producción de energía
  térmica y eléctrica
• 2.3.2 Biomasa
• 2.3.3 Biogás
• 2.3.4 Biocarburantes
• 2.3.5 Energía hidráulica
• 2.3.6 Energía eólica
• 2.3.7 Energía solar térmica
• 2.3.8 Energía solar termoeléctrica
• 2.3.9 Energía solar fotovoltaica

3
Bibliografía

• Boletín IDAE Eficiencia Energética y Energías
  Renovables (nº8). Instituto para la
  Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE),
  Madrid, 2006.
• BP Statistical Review of World Energy 2004, 2004.
  
• Deleage, J.P. y Souchon, C., La Energía.- Madrid
  Centro de Publicaciones. Secretaría General
  Técnica. Ministerio de Obras Públicas y
  Transportes. 1990.
• Muñoz Cobo, J.L. et al., Tecnología Energética.
  Servicio de Publicaciones de la UPV, Valencia,
  1998.,
• Direcciones de Internet
• http//www.bp.com/ (Statistical Review of World
  Energy 2004)
• http,//www.cne.es (Comisión Nacional de Energía)
• http,//europa.eu.int/comm/dgs/energy_transport/ind
  ex.html (Dirección General de Energia y
  Transportes de la UE)
• http,//www.eve.es (Ente Vasco de la Energía-EVE)
• http,//www.foronuclear.org (Foro de la Industria
  Nuclear Española)
• http//www.icaen.es/ (Institut Català dEnergia)
• http//www.idae.es/ (Instituto para la
  Diversificación y Ahorro de la Energía)
• http//www.iea.org/ (International Energy Agency)
• http//www.ree.es/sistema/estadistico/index.html
  (Red Eléctrica de España)
• http//www.worldenergy.org/wec-geis/ (The World
  Energy Council (WEC))
• http//www.worldwatch.org/ (World Watch
  Institute)

4
2.1 Fuentes de energía renovablesDefinición y
características

• Se definen alternativamente como aquellas cuya
• velocidad de formación es constante y
  significativa en las escala de tiempos humana
• utilización no implica una destrucción
  irreversible de los recursos del ecosistema
  terrestre.
• ? los residuos sólidos urbanos (R.S.U.) no son
  propiamente renovables, aunque se estudian en
  este grupo por compartir ciertas características.
• Las EE.RR. son
• inagotables
• autóctonas
• difusas.
• Su implantación en la industria, salvo la
  generación de energía eléctrica, es en la
  actualidad aún muy reducida.

5
2.1 Fuentes de energía renovables. Clasificación
y usos

• Energías derivadas de la radiación solar (? 8
  kWh/m2/día)
• directa o energía solar pasiva ? uso térmico
• arquitectura bioclimática
• secaderos naturales, etc.
• mediante convertidores
• artificiales
• térmica (placas solares de generación de calor) ?
  uso térmico
• termoeléctrica (generación de electricidad a
  través de motores térmicos) ? uso eléctrico
• fotovoltaica (placas solares de generación
  directa de electricidad) ? uso eléctrico
• climáticos
• hidráulica (saltos hidráulicos) ? uso elécrico
• eólica (aprovechamiento de la acción del viento)
  ? uso eléctrico
• de las olas (aprovechamiento de la acción de las
  olas) ? uso eléctrico
• biológicos biomasa (madera, cultivos
  energéticos, biocombustibles, etc.) ? uso
  térmico, eléctrico y de transporte
• Fuerzas gravitatorias mareomotriz, originada por
  las fuerzas gravitatorias solar, terrestre y
  lunar. ? uso eléctrico
• Calor interno de la Tierra geotérmica ? uso
  térmico y eléctrico

6
2.2 Balance general y Plan de energías
renovables 2005-2010

España

• Importante esfuerzo en los últimos años
• Aceptable papel de las EE.RR. respecto a Europa
  (6,8 en 2006), aunque creciendo lentamente.
• El objetivo oficial UE en 2010 las EE.RR. cubran
  el 12 de la demanda total de energía y el 20 de
  la energía eléctrica.
• Las fuentes renovables de mayor importancia son
  la biomasa (3,5 incluye biogás y
  biocarburantes) e hidráulica (1,6 la suma de
  hidráulica convencional y minihidráulica).
• La energía eólica es en la actualidad la de mayor
  crecimiento, aportando el 1,3 a la demanda en
  energía primaria y el 7,5 de la producción
  eléctrica total.
• La capacidad de producción de biocarburantes
  aumentó en 2006 un 107
• La producciones energéticas de las aplicaciones
  solares, tanto térmicas como fotovoltaicas,
  presentan signos de aceleración, con un
  incremento en 2006 del 27.

Eupora
Consumo de energía primaria en España (2006) y
Europa (2000)
7
2.2 Plan de energías renovables 2005-10

• Los objetivos del Plan para el año 2010 son,
  referidos a las EERR
• una contribución al consumo de energía primaria
  del 12,1
• una producción eléctrica del 30,3 del consumo
  bruto de electricidad
• una aportación de biocarburantes del 5,83 al
  consumo de gasolina y gasóleo previsto para el
  transporte.

Se incorpora la energía solar termoeléctrica no
existen proyectos en gran hidráulica o RSU, y
siguen sin desarrollarse la energía geotérmica,
las marinas u otras
8
2.3 Generación de energías renovables en
España2.3.1 Producción de energía eléctrica

• La generación eléctrica alcanzó en 2006 el 18,8
  de la energía eléctrica consumida en España
• más del 90 de esta contribución se debió a la
  aportación de dos fuentes energéticas la energía
  eólica y la hidráulica.
• depende fuertemente de los factores climáticos,
  principalmente la hidraulicidad
• La potencia eólica instalada supera a la nuclear

9
2.3.1 Generalidades. Producción de energía
térmica

• La producción de energía térmica crece muy
  lentamente
• En las áreas térmicas (biomasa, solar térmica,
  geotérmica, etc.) se encuentran las mayores
  resistencia de expansión y cumplimiento de los
  objetivos en los sucesivos plantes
• Los biocarburantes son los cualitativamente más
  significativos

10
2.3.2 Biomasa sólida

• A nivel mundial los consumos de biomasa
  representaron en 2004 el 10,1 del consumo total
  de energía primaria, fundamentalmente por los
  consumos en países en desarrollo. La biomasa
  representó el 76,8 del total de la oferta
  energética renovable en el mundo.
• Proyectos aprobados como Mecanismos de Desarrollo
  Limpio pretenden el uso de la biomasa como
  sustituto del petróleo
• En Europa y España es la fuente renovable más
  importante
• En España el crecimiento anual medio muy moderado
  (2,3), mayor en las aplicaciones eléctricas

Biomasa usos térmicos

• Diversidad tecnológica
• uso térmico doméstico y residencial
• uso térmico industrial
• generación eléctrica pura, cogeneración y
  co-combustión

11
2.3.2 Biomasa sólida (2)

• Aprovechamiento de la biomasa en España
• térmico (82 del consumo total)
• generación eléctrica 18 (plantas de
  cogeneración y puramente eléctricas).
• Tanto en aplicaciones térmicas como eléctricas,
  predominan los residuos industriales, entre los
  que destaca el orujillo, con más del 50 del
  consumo.
• En aplicaciones térmicas dominan los residuos
  forestales (50)
• Calderas para calefacción basadas en el
  aprovechamiento de briquetas/leñas y de
  pellets/astillas
• Nuevas perspectivas para la biomasa
• mejora de la retribución a la electricidad
  generada en instalaciones de biomasa eléctrica
  (régimen especial)
• co-combustión (combustión combinada de biomasa y
  combustibles fósiles)
• mejora de la logística de suministro de los
  residuo
• introducción de las instalaciones de biomasa en
  el sector doméstico (RITE), etc.

Biomasa usos eléctricos
La energía eléctrica generada fue de 2.454
GWh El RD 661/2007 (régimen especial) intenta
impulsar esta tecnología mejorando las primas a
la generación de energía eléctrica.
12
2.3.3 Biogás

• El biogás mantiene un ritmo de crecimiento
  estable que en los últimos años 2005,
  principalmente explotación de vertederos, que en
  nuestro país son el 74,6 del biogás valorizado
• Se produce un aumento en la capacidad de
  generación eléctrica fundamentalmente
  cogeneración de 10,7 nuevos MW de potencia en
  2005 y 8 más en 2006.
• La inversión en biogás tienen un precio medio
  aproximado de 3.484 /kW instalado (más del doble
  de la biomasa eléctrica)
• Diversos orígenes
• vertederos
• lodos de depuradoras
• efluentes industriales
• basuras domésticas (unidades de metanización de
  residuos sólidos)
• residuos agrícolas (pequeñas unidades para la
  explotación agrícola)
• unidades de codigestión centralizadas, (distintos
  tipos de residuos al mismo tiempo, principalmente
  estiércol y mezclas de éste con otros tipos de
  residuos orgánicos).

Producción y objetivos en biogás en España

• El tipo de valorización energética difiere según
  el origen
• en forma eléctrica (cuando se trate de biogás
  de vertedero)
• en forma térmica (biogás procedente de
  instalaciones de tratamiento de residuos
  industriales).
• La energía eléctrica generada en 2006 972 GWh

13
2.3.4 Biocarburantes

• La producción mundial de bioetanol es liderada
  por Brasil, con un desarrollo que se remonta a
  1975 (Programa Proalcohol, a partir de la caña de
  azúcar).
• En el sector del biodiésel Europa mantiene el
  liderazgo.
• políticas de exención fiscal en Alemania, España,
  Suecia, Francia y Reino Unido.
• posibilidades de la Política Agrícola Común para
  la producción de cultivos energéticos
• En España el sector ha tenido gran dinamismo
  durante los últimos años
• líder en la producción de bioetanol a nivel
  europeo
• Aumento de plantas en biodiésel
• Acciones futuras
• aumentar la superficie cultivada de colza para la
  producción de biodiésel, (promoción de especies
  de oleaginosas adaptadas al suelo español).
• fijar el precio de venta de la materia prima
  destinada a fines energéticos, para estimular el
  incremento de la superficie cultivada sin entrar
  en colisión con los fines alimentarios.
• adaptación de las especificaciones técnicas de
  los carburantes, hasta la introducción del E85
  (85 de etanol y 15 de gasolina), el biogás y
  los aceites puros como carburantes en el sector
  del transporte.

Producción y objetivos de biocarburantes en
España
14
2.3.5 Energía hidráulica

• Sector muy maduro
• pequeños incrementos de potencia instalada
• escaso grado de innovación
• Muy sometido a la estacionalidad (pluviometría)
• Mayores incrementos en minihidráulica
• Los últimos desarrollos se dirigen a la
• adaptación de mejoras ya probadas en las grandes
  turbinas
• desarrollo e implementación de sistemas de
  telegestión de las instalaciones
• desarrollo de microturbinas sumergibles para
  pequeños saltos
• Exigencias medioambientales, que obligan a
  promover embalses ecológicamente más sostenibles
  .

media
mini
15
2.3.6 Energía eólica

• Evolución anual constante y creciente desde 1998,
  siendo en la actualidad la fuente renovable de
  mayor crecimiento sexta fuente de producción
  eléctrica (7,2 en 2005)
• España segundo puesto mundial
• Tecnología madura, pero con importantes
  expectativas de incrementar su contribución
  futura
• Actualmente se instalan aerogeneradores de
  potencia unitaria superior a los 1.000 kW,
  llegando hasta 2.000 kW unitaria
• Se requiere la implantación de mejoras
  tecnológicas que contribuyan a la estabilidad de
  la red, y en concreto, para que soporten huecos
  de tensión originados por la presencia de faltas
  en el sistema y su posterior despeje por los
  elementos de protección.
• Los agentes del sector continúan desarrollando
  herramientas de predicción de la producción
  eólica

Energía eólica evolución y objetivos
El sector eólico español se encuentra en una
posición puntera en términos de madurez
tecnológica, contando con varios fabricantes y
operadores de proyección internacional, además de
numerosos centros tecnológicos con actividad de
ID.
16
2.3.7 Energía solar térmica

• Pese a su gran popularidad y visibilidad es la
  gran asignatura pendiente de las EE.RR. en
  España.
• A pesar de los fuertes crecimientos registrados
  en los últimos años, la energía solar instalada
  por habitante de nuestro país está muy lejos de
  otros países europeos como Austria, Grecia y
  Alemania.
• Por sectores
• residencial, es el principal motor (65 de las
  instalaciones) va perdiendo peso a favor de
  otros sectores
• servicios, 30
• industrial y agrícola 5.

Superficie instalada de colectores de energía
solar térmica en España y objetivos
Se espera que la reciente aprobación del Código
Técnico de la Edificación (CTE) proporcione el
impulso que requiere este sector
17
2.3.7 Energía solar térmica (2)

• El nuevo Código Técnico de la Edificación (2006)
  obliga la instalación de captadores de energía
  solar térmica para la producción de agua caliente
  sanitaria y climatización de piscinas en todos
  los nuevos edificios que se construyan o
  rehabiliten.
• notable incremento en cuanto al número de nuevos
  fabricantes
• el sector está modernizando sus líneas de
  producción y creando nuevos productos, adaptados
  a nuevas aplicaciones (climatización, desalación
  y procesos industriales)
• desarrollo de nuevos colectores adaptados a
  nuevas aplicaciones y a una mayor integración de
  la energía solar térmica en el entorno urbano.

Superficie instalada de colectores de energía
solar térmica por Comunidades Autónomas
El coste actual está alrededor de los 560 /m2
18
2.3.8 Energía solar termoeléctrica

• La energía solar termoeléctrica es una tecnología
  innovadora con un bajo impacto ambiental, y se
  configura como una aplicación a considerar en
  países de alto potencial solar.
• Se basan en la generación eléctrica a partir de
  la concentración de la radiación solar directa a
  temperaturas superiores a los 400 C (alta
  temperatura). La energía térmica captada se
  utiliza para activar un ciclo termodinámico
  convencional.

19
2.3.8 Energía solar termoeléctrica (2)

• España cuenta con una gran experiencia, adquirida
  en la Plataforma Solar de Almería
• En 2006 entró en funcionamiento la central solar
  PS10, y es la primera central termoeléctrica de
  tecnología de torre construida en el mundo para
  operar de forma comercial, con 11 MW de potencia.
  
• En el periodo de vigencia del PER se prevé la
  puesta en marcha de 12 centrales, con una
  potencia instalada en 2010 de 500 MW.
• Existe una gran incertidumbre en cuanto a los
  costes de inversión y explotación.

20
2.3.9 Energía solar fotovoltaica

• La energía fotovoltaica ha experimentado una
  evolución positiva durante 2005 y 2006, con
  aumentos de 14,5 y 60 MWp en la potencia
  instalada.
• Es la tecnología de mayor crecimiento relativo en
  la actualidad.
• La buena marcha responde a las mejoras
  introducidas por el RD 436/2004 (régimen
  especial), no sólo en las primas a la generación
  eléctrica, sino también en la modificación del
  umbral de potencia requerido para la concesión.
  El RD 661/2007 ha mejorado incluso la situación,
  pero ha puesto unos topes en tiempo y potencia a
  las mismas.
• La ratio de inversión para esta área,
  considerando la totalidad de instalaciones,
  aisladas y conectadas a red, asciende a 7.411
  por kWp instalado
• La inclusión de la energía solar en el CTE supone
  una apuesta muy importante en una tecnología que
  cuentan en España con unos niveles técnicos de
  diseño y ejecución muy altos

La energía generada en 2006 fue de 169 GWh De
los 14,5 MW instalados en 2005, 13,65 MW
corresponden a instalaciones conectadas a red y
0,80 MW a instalaciones aisladas de red.