Presentación Hacia un aprovechamiento óptimo de las energías

Presentación
Hacia un aprovechamiento óptimo de las energías
sustentables: vectores energéticos
“SEMINARIO ENERGIAS ALTERNATIVAS
DE CORDOBA”
“HACIA UN APROVECHAMIENTO ÓPTIMO
DE LAS ENERGÍAS SUSTENTABLES:
VECTORES ENERGÉTICOS”
Ezequiel P. M. Leiva
Osvaldo Cámara
Ramiro Rodríguez
CIFRAS DE DESARROLLO HUMANO
7.000 millones de
seres humanos
26 ciudades con
población superior a
los 10 millones de
personas
850 millones de
vehículos, ICE. 13
veces la distancia de la
Tierra a la Luna.
18 M barriles diarios en
la propulsión de
automóviles, emiten
7.4 M diarios ton CO2
38 y 2 M ton CO2 /año a
nivel nacional y
provincial
DISTRIBUCIÓN DE LA POBLACIÓN MUNDIAL
Distribución actual de la población
mundial
Resto
45%
Centros
Urbanos
55%
Distribución de la población
mundial para 2050
Resto
30%
Centros
Urbanos
70%
CIUDADES INTELIGENTES

Esta propensión puede convertirse en un auténtico problema, a
no ser que se logre mantener la armonía entre los aspectos
espacial, social y ambiental de las localidades, así como entre
sus habitantes.

En este nuevo escenario sociológico y demográfico, con claros
efectos económicos, políticos y medioambientales, surge con
fuerza el concepto de ciudad inteligente.

Cómo afrontar el reto de manejar ciudades cada vez más
grandes y complejas es un eje central sobre el que gira la
discusión de los escenarios de desarrollo de todos los países.
NECESITAMOS UN CRECIMIENTO INTELIGENTE
Y SUSTENTABLE
¿Qué queremos decir con esto?


Sustentabilidad inteligente, consiste en una estrategia sistémica
que busca la mayor eficiencia de la performance del sistema
completo, considerando no solamente el funcionamiento de los
diferentes componentes y subsistemas, sino del sistema como
un todo.
Esto implica la utilización de una red de inteligencia
distribuida, formando un sistema nervioso que permita el
control de sistemas de energía urbanos.
DESARROLLO INTELIGENTE
Para determinar si una ciudad es inteligente, se valora de manera integral el uso de tecnologías
para mejorar los servicios ciudadanos, optimizar el uso de recursos, ahorro de energía, la
mejora general del nivel de vida y la reducción de emisiones de carbono.
ABASTECIMIENTO DE ENERGÍAS LIMPIAS E
INTELIGENTES

Aparecen en el escenario las fuentes de energías sustentables,
entre las que podemos enumerar principalmente: solar, eólica,
geotérmica, biomasa, hidráulica, marina.

Todas las fuentes de energía sustentables o no, necesitan en
general de un vector energético (VE) para su aprovechamiento.

Los VE consisten en sustancias o dispositivos que almacenan
energía, de tal manera que ésta pueda liberarse posteriormente
en forma controlada. A diferencia de las fuentes primarias, los
vectores energéticos son productos manufacturados que
requieren un proceso de elaboración.
VECTORES ENERGÉTICOS

Se pueden señalar tres grandes vectores energéticos:
combustibles líquidos, electricidad (vía red o baterías) e
hidrógeno, donde cada uno requiere de una infraestructura
singular para su implementación.
HIDRÓGENO EÓLICO EN CÓRDOBA

En sistemas de Generación Distribuida, es necesaria la
complementariedad de sistemas de almacenamiento energético para
acumular los excedentes de energía eólica o solar.
Diferencia entre generación y demanda anual
3500
3000
Diferencia
generación-carga
(kWh)
2500
Energía [kWh]
2000
Carga eléctrica
(kWh)
1500
1000
Generación
renovable
(kWh/mes)
500
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
-500
-1000
-1500

Meses
Analizar diferentes escenarios, tanto de consumo de hidrógeno puro,
como de la mezcla GNC plus, donde este último combustible se
puede suministrar en una mezcla próxima al 20 % en volumen con
hidrógeno, sin modificaciones de infraestructura.
HIDRÓGENO EÓLICO EN CÓRDOBA
Determinar el potencial de
producción de hidrógeno electrolítico
vía energía eólica
en Córdoba.
Evaluación del
Recurso
Eólico
Requerimientos
de energía eólica anual
para la
producción de Hidrógeno
Costo de producción
De Hidrógeno
vía
electrólisis de agua.
HIDRÓGENO EÓLICO EN CÓRDOBA
HIDRÓGENO EÓLICO EN CÓRDOBA
Distribución de potencia eólica en Córdoba
Distribución de la Densidad de Potencia Eólica media anual a 50m de altura
en la Provincia.
Las zonas de mayor potencial son de color negro (600-900 W/m2).
EVALUACIÓN DEL POTENCIAL DE ENERGÍA EÓLICA
Energía anual en un sitio especifico:
u V
Eanual  N 0
 P(u) f (u )du
u Vi
HIDRÓGENO EÓLICO EN CÓRDOBA

Se utilizaron los FC de la turbina Vestas V-90 de 2 MW y 95 m de
altura del eje, con una PN instalada de 5 MW/km2.

Con este generador, se observó la EA producida en cada sitio.

Se calcularon las áreas equipotenciales dentro de cada departamento y
se multiplicaron por la energía calculada anteriormente, suponiendo
una densidad de 2,50 turbinas/km2. De este modo, cada región
equipotencial del departamento, genera una cantidad de energía igual a:
i
E ( Ai )  E anual
Ai  2,50

Así, la energía anual generada en un dado departamento será:
Edepto   E ( Ai )
i
Para el cálculo de las áreas, se
descontaron las reservas naturales y
las zonas con pendientes mayores a
20% que no son adecuadas para la
instalación de generadores eólicos
1E+08
2E+08 3E+08
4E+08
5E+08
Energía Eólica/Departamento [MWh/Año]
0E+00
So bremo nte
Tulumba
Ischilin
Cruz del Eje
M inas
P o cho
To to ral
Co ló n
Río P rimero
Río Seco
San Justo
San A lberto
Calamuchita
Río Cuarto
Juarez Celman
M arco s Juarez
Unió n
Río Segundo
Tercero A rriba
Gral. San M artín
San Javier
Santa M aría
Ro que Saenz P eña
General Ro ca
P unilla
POTENCIAL DE EE POR DEPTO EN CÓRDOBA
CONSUMO DE COMBUSTIBLE vs HIDRÓGENO EÓLICO

Naftas [m3]
GNC
[m3]
Gas Oil
[m3]
Combustible
Fósil
514.807
3,32 x 108
1.363.363
Equivalente
[kg de H2]
1.24x108
9.12x107
3.10x108
El análisis realizado indica que sería necesarios 5.25 x 108 kg
H2/año para movilizar el parque automotor en la provincia de
Córdoba.
COSTO DE PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO EÓLICO

El Costo del combustible líquido vehicular  $7-8/litro.

1 kg de hidrógeno  4 litros de combustible líquido.

La producción sería competitiva para $28-32/kg H2.

El costo de producción de la energía eólica se obtuvo mediante el uso
del software RETScreen, obteniendo el costo umbral con VAN = 0.

El objetivo de esta evaluación fue establecer el costo de producción de
hidrógeno, basado en el costo obtenido de la energía eólica necesaria
para la electrólisis del agua.

Para esta última evaluación se utilizó el programa H2A de la DOE.
COSTO DE HIDRÓGENO EÓLICO
Costo de la
electricidad
eólica
[US$/MWh]
Costo
del H2
Costo equivalente
H2 ≡ Litro de nafta
[$]
27,59
15,73
3,93
40,00
19,29
4,82
60,00
25,07
6,27
80,00
30,86
7,71
100,00
36,59
9,15
[$/kg]
re
m
o
Tu nte
lu
m
ba
C Isch
ru
ili
z
de n
lE
je
M
in
as
Po
ch
To o
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ío
ló
Pr n
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ío
S
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R
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ni
lla
So
b
HIDRÓGENO EÓLICO EN CÓRDOBA
Toneladas de H2 /Km para cada Departamento de la Provincia de Córdoba
2
350
300
250
200
150
100
50
0

14 departamentos de la provincia superan las 250 toneladas de
hidrógeno por km2.
POTENCIAL NACIONAL DE HIDRÓGENO
POTENCIAL NACIONAL DE HIDRÓGENO
HIDRÓGENO EN ARGENTINA (http://www.h2truncado.com.ar/esp/planta.htm)

Pico Truncado, ubicada en el norte de la provincia de Santa Cruz, es
sede de la primera estación de servicio del continente que mezcle
hidrógeno con (GNC). El combustible tendrá un precio de venta de
alrededor de $1,5/m³. Inicialmente la mezcla tendrá sólo un 2% de
hidrógeno, pero la idea es elevar ese porcentaje en el mediano plazo.
HIDRÓGENO EN ARGENTINA (http://www.hychico.com/esp/)

Hychico considera que el hidrógeno tendrá un papel significativo en el
futuro como Vector Energético. Siguiendo esta visión, sus acciones se han
enfocado en la producción de Hidrógeno a partir de energía eólica en la
Patagonia Argentina para acompañar el crecimiento de la demanda
energética que no será satisfecha con las fuentes convencionales así como
también contribuir a mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero.
HIDRÓGENO EN BRASIL
(http://www.planeta.coppe.ufrj.br/artigo.php?artigo=1201)

Coppe lança Ônibus a Hidrogênio com tecnologia nacional. O primeiro
ônibus a hidrogênio do Brasil com tecnologia 100% nacional foi lançado,
nesta quarta-feira, dia 26 de maio, em evento realizado no Rio de Janeiro. O
veículo, desenvolvido pela Coppe, em parceria com a Fetranspor e com as
secretarias municipal e estadual de transportes, circulará nas ruas do Rio a
partir do segundo semestre de 2010.
AGRADECIMIENTOS - COLABORACIONES
Estos trabajos se realizan en conjunto con:
• Empresa Generadora Córdoba (GCSA)
• Secretaría de Desarrollo Energético de Cba
• Dr. Ezequiel P. M. Leiva (FCQ-UNC)
• Dr. Oscar Oviedo (FCQ-UNC)
• Lic. Agustín Sigal (FaMAF-UNC)
• Ing. Patricia Villarroel Sáez (FCEFyN-UNC)
• Ing. Mirta Roitman (FCEFyN-UNC)
• Instituto Universitario Aeronautico
MUCHAS GRACIAS
Video: REVOLUCIÓN ENERGÉTICA PARA UN
FUTURO SUSTETABLE
http://www.youtube.com/watch?v=D7dScjUmI88
Ramiro Rodríguez
[email protected]