Presentación del informe de Tecnologías (Universidad del
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INTRODUCCIÓN • Energía eléctrica elemento vital para el desarrollo de la sociedad. • Posibilidades de electrificación en zonas aisladas. • Producción eléctrica. TRABAJO REALIZADO • Recopilación bibliográfica • Funcionamiento • Requisitos – Geográficos – Técnicos • Propuesta de sistema • Factibilidad regional • Ventajas y desventajas JUSTIFICACIÓN • Importancia de la energía eléctrica en el desarrollo de la sociedad. OBJETIVOS • Revisión bibliográfica • Generación de información para la selección de un sistema de generación de energía. • Exploración de nuevas formas de generación de energía ELECTRICIDAD EN GUATEMALA Acceso a la energía eléctrica (MEM) Índice de desarrollo humano (PNUD) FORMAS DE GENERACIÓN ELÉCTRICA INVESTIGADAS •Diesel •Mareomotriz •Geotérmica •Hidráulica •Eólica •Biomasa •Energía solar ENERGÍA FÓSIL (DIESEL) FUNCIONAMIENTO • Componentes – Motor diesel – Generador • Proceso de generación – Energía Química – Energía Mecánica – Energía Eléctrica REQUISITOS -GEOGRÁFICOS -Alturas cercanas al nivel del mar. Oxigeno. -TÉCNICOS -Almacenaje de combustible -Lugar para colocación del generador. -Líneas de transmisión REQUISITOS -RECURSOS/INSUMOS -Abastecimiento periódico de combustible -Materiales para mantenimiento -Repuestos mecánicos SISTEMA PROPUESTO • Área de almacenaje diesel • Cuarto de maquinas • Cuarto de mantenimiento REGIONES FACTIBLES -Todas las regiones son factibles -Eficiencia en regiones con mayor oxigeno. VENTAJAS DESVENTAJAS • Costo inicial razonable •Poca infraestructura necesaria •Tecnología ampliamente desarrollada y conocida • No es amigable con el ambiente •Necesita de mantenimiento constante •No es renovable •Necesita de insumos constantemente ENERGÍA MAREOMOTRIZ TÉCNICAS DE APROVECHAMIENTO • Por cambio de mareas • Por olas FUNCIONAMIENTO • La energía mecánica del mar es aprovechada para convertirla en energía eléctrica. REQUISITOS -GEOGRÁFICOS -Mar -Estuario -Golfo -TÉCNICOS -Cuarto de maquinas -Represa -Diques -Turbinas REQUISITOS -RECURSOS/INSUMOS - Materiales para mantenimiento -Auto sostenible SISTEMA PROPUESTO • Sistema de generación por olas. REGIONES FACTIBLES • Cercanas al mar • En el área del océano pacifico y atlántico • Diferencia de mareas de 5m VENTAJAS DESVENTAJAS •Costos de funcionamiento bajos •Amigable con el ambiente •Concepto sencillo •Alto costo inicial • Producción de energía de acuerdo a las mareas (6H) •Solo factible cerca del mar o un cuerpo de agua grande •Falta de expansión de tecnologías ENERGÍA GEOTÉRMICA FUNCIONAMIENTO REQUISITOS - GEOGRÁFICOS Energía geotérmica de alta temperatura. La energía geotérmica de alta temperatura existe en las zonas activas de la corteza. Esta temperatura está comprendida entre 150 y 400 ºC, Energía geotérmica de temperaturas medias. La energía geotérmica de temperaturas medias es aquella en que los fluidos de los acuíferos normalmente entre 70 y 150 ºC. Energía geotérmica de baja temperatura. Es debida al gradiente geotérmico. Los fluidos están a temperaturas de 50 a 70 ºC. Energía geotérmica de muy baja temperatura. La energía geotérmica de muy baja temperatura se considera cuando los fluidos se calientan a temperaturas comprendidas entre 20 y 50ºC. Esta energía se utiliza para necesidades domésticas, urbanas o agrícolas. REQUISITOS - GEOLÓGICOS Y TÉCNICOS •Una capa superior compuesta por una cobertura de rocas impermeables; •Un acuífero, o depósito, de permeabilidad elevada, entre 0,3 y 2 km de profundidad; Suelo fracturado que permite una circulación de fluidos por convección, y por lo tanto la transferencia de calor de la fuente a la superficie. •Movimientos de tierra •Perforación de Pozos - RECURSOS/INSUMOS •Una fuente de calor magmático. •Agua. SISTEMA PROPUESTO REGIONES FACTIBLES Instituto Nacional de Electrificación REGIONES FACTIBLES PRINCIPALES CAMPOS GEOTÉRMICOS •Campo Geotérmico Zunil II (~300°C) •Campo Geotérmico Tecuamburro (165°C-300°C) •Campo Geotérmico de San Marcos (230°C-250°C) •Campo Geotérmico de Moyuta (170°C-210°C) •Campo Geotérmico de Totonicapán (~265°C) OTRAS ÁREAS DE INTERÉS •Atitlán (~186°C) •Palencia (~204°C) •Motagua (~160°C) •Ayarza (~182°C) •Retana (~155°C) •Ixtepeque (~155°C) •Los achiotes(~155°C) VENTAJAS DESVENTAJAS • Permite producir una gran • Escases de yacimientos de cantidad de energía eléctrica fácil acceso. en áreas relativamente • Puede producir gases tóxicos. pequeñas. es • Existe un gran riesgo de contaminar el agua si no es tratada. • La tecnología se encuentra muy desarrollada en otros • Es posible que los yacimientos se agoten rápidamente. países. • El suministro constante. de calor • Alta inversión inicial. ENERGÍA HIDRÁULICA FUNCIONAMIENTO EMBALSE DESAGÜE GENERADOR EJE TURBINA REQUISITOS - GEOGRÁFICOS Río con un caudal mínimo. Condiciones topográficas favorables. - TÉCNICOS Infraestructura para la captación del agua y la planta generadora. Instalación de las turbinas. REQUISITOS - RECURSOS/INSUMOS Las micro-hidroeléctricas funcionan únicamente con el flujo natural del agua. SISTEMA PROPUESTO Micro-hidroeléctrica: Instalaciones que mediante una obra de toma, captan una parte del caudal del río y lo conducen hacia la central para su aprovechamiento y después lo devuelven al cauce del río. REGIONES FACTIBLES Cualquier río con caudal mínimo a lo largo del año, en el cual fluya agua relativamente limpia. Cuenca Nombre del Río Longitud río (kms.) 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.9 1.10 1.13 1.15 1.16 2.1 2.2 2.4 2.5 3.2 3.7 3.8 3.10 Cabuz Naranjo Ocosito Samalá Icán Nahualate Madre Vieja Coyolate María Linda Los Esclavos Paz Grande de Zacapa Motagua Polochic Cahabón Selegua Salinas ** La Pasión San Pedro 60.80 104.55 106.80 145.00 52.80 130.30 125.50 154.95 70.10 144.80 133.80 86.55 486.55 193.65 195.95 101.75 112.70 353.90 186.25 Punto de control Malacatán Coatepeque Caballo Blanco Candelaria Bracitos San Mauricio Palmira Puente Coyolate Guacamayas La Sonrisa El Jobo Camotán Morales Telemán Cahaboncito Chojil San Agustín Chixoy El Porvenir San Pedro Mactún Caudal Medio en punto de control (m3/s) 21.3 20.7 30.2 8.7 34.0 60.8 8.0 15.6 13.1 15.8 23.2 28.5 208.7 69.3 164.2 38.0 551.0 322.8 52.9 VENTAJAS DESVENTAJAS •Vida útil larga. •Alto costo inicial. • Eficiente comparado con otros tipos de energías renovables. • Variabilidad del caudal. • No tiene impacto en el ambiente. • Costos de mantenimiento son bajos. • Debe ubicarse en una zona tanto cerca de la comunidad como cerca del río. • Necesidad de estudios que añaden costos a la inversión inicial. ENERGÍA EÓLICA FUNCIONAMIENTO FUNCIONAMIENTO Aerogenerador Regulador Inversor Baterías REQUISITOS - GEOGRÁFICOS Regiones amplias con terrenos poco rugosos. Las grandes planicies y el mar son lugares ideales. - TÉCNICOS Las turbinas eólicas son dispositivos de alta tecnología, que vienen listas para instalarse. Dependiendo del tamaño de la turbina, puede ser necesaria una grúa o simplemente andamios y mano de obra. REQUISITOS - RECURSOS/INSUMOS El principal y único recurso para la producción es el viento. Sin embargo, es necesario equipo de almacenamiento de energía para los períodos en los que el flujo de viento no es capaz de hacer girar las turbinas. SISTEMA PROPUESTO ENERGÍA MINIEÓLICA REGIONES FACTIBLES VENTAJAS DESVENTAJAS • No contamina. • Depende de un suministro no constante. • Es inagotable. • Fácil instalación. • La explotación masiva destruye paisajes y ocupa grandes áreas. • La alta tecnología de las • Los momentos de máxima turbinas las hace muy confiables. demanda pueden no coincidir con los de máxima producción de energía. • Utiliza medios de almacenamiento que la hacen más cara. ENERGÍA BIOMÁSICA FUNCIONAMIENTO Biomasa se refiere a la energía que es capaz de producir la materia orgánica mediante diferentes procesos de descomposición. •Biodiesel •Bio-etanol •Biogás •Otros productos tradicionalmente conocidos como es el caso de la madera. REQUISITOS -GEOGRÁFICOS Clima tropical Cantidad de materia orgánica que se tiene disponible a utilizar Animales (especialmente vacuno y porcino) -TÉCNICOS Productos secundarios derivados Construcción de la fosa Conexiones PVC o tubos de hierro galvanizado REQUISITOS -RECURSOS/INSUMOS •Materia prima para la producción de biogás •Desechos orgánicos •Cantidad y la calidad del Biogás •Generación de electricidad mediante combustión interna con recuperación del calor en el proceso, y combustión directa en equipo que normalmente utiliza gas propano o gas natural. •Los motores y equipo diseñados para consumir gas propano o gas natural, mediante un ajuste en los sistemas de carburación e ignición SISTEMA PROPUESTO Biodigestor para producir biogás. •Procedimiento •Materiales REGIONES FACTIBLES •Clima tropical o templado – caluroso •Cantidad de precipitación •Regiones específicas como la oriente, nor-oriente y norte (dígase Zacapa, Jutiapa, Izabal, Petén, Escuintla y Suchitepéquez), pueden estar calificadas para obtener las mayores ventajas. •La temperatura óptima solo garantiza mejores resultados •Es recomendable hacer varios biodigestores en una misma comunidad. VENTAJAS DESVENTAJAS •Disminuir tala de bosques. •El digestor debe encontrarse cercano a la zona donde se recoge el sustrato de partida y a la zona de consumo. •Diversidad de usos •Debe mantenerse una •Elimina los desechos orgánicos y sus temperatura constante y entre 20ºC consecuencias. y 35ºC. •Solución a problemas sanitarios de •Necesita acumular los desechos las comunidades que no tienen orgánicos cerca del biodigestor. acceso a desagües intubados. •Es posible que, como subproducto, •-Mejoramiento en la aplicación de se obtenga ácido sulfhídrico (tóxico nutrientes al suelo. y perjudicial para el biogás) •Riesgo de explosión, en caso de no cumplirse las normas de seguridad para gases combustibles ENERGÍA SOLAR FUNCIONAMIENTO •Usos de energía solar fotovoltaica. •Electrodomésticos de bajo consumo. •Sistema fotovoltaico •La radiación se convierte en electricidad de forma directa. •Eficiencia de conversión superiores al 30%. •Paneles fotovoltaicos •batería •Regulador de carga y el inversor REQUISITOS - GEOGRÁFICOS •Clima en su mayoría seco y árido •Lugares elevados ya que los rayos del sol golpean con mayor intensidad al incrementarse la altura. - TÉCNICOS •Terreno sin obstáculos •Impacto ambiental •Se recomienda utilizar cerros o montañas cercanas para un mejor aprovechamiento, aunque los costos podrían aumentar. •Casa de maquinas REQUISITOS - RECURSOS/INSUMOS •Energía solar •Sistema fotovoltaico •Celdas fotovoltaicas colocadas en una posición en la cual reciba la mayor radiación solar posible •Batería •Terreno SISTEMA PROPUESTO La clasificación de los sistemas fotovoltaicos depende de su aplicación y la cantidad y tipo de energía que producen •Sistemas individuales de Corriente Directa (CD) •Panel fotovoltaico con una capacidad menor que 100 Wp (Vatios Pico), un regulador de carga electrónico a 12 V (voltios), una o dos baterías con una capacidad total menor que 150 A-h (amperio-hora), 2 o 3 lámparas a 12 V (voltios y un tomacorriente para la utilización de aparatos eléctricos de bajo consumo. •Costo bajo Sistemas individuales de Corriente Alterna (CA) •Inversos electrónico para transformar la tensión de 12 V de corriente directa a 120 V de corriente alterna. •Mayor capacidad de producción de energía y mayor capacidad de almacenamiento que los sistemas CD. •Costo alto Sistemas Aislados para usos productivos •energía solar fotovoltaica para usos productivos y comerciales •Bombeo de agua para irrigación •Cercas eléctricas para ganadería •Refrigeración de alimentos •Comunicación entre distancias grandes •Iluminación en la noche para el procesamiento de cultivos Sistemas centralizados aislados de la red •Para comunidades rurales donde la cantidad de energía consumida por familia es moderadamente alta. •Ubicación no es dispersa, los beneficios de este sistema son mayores. •El sistema centralizado tiene la estructura de uno individual pero distribuye electricidad a cada una de las viviendas. lámparas fluorescentes de alta eficiencia •Usos •equipos de audio , video, computación •equipos de bombeo de agua potable •congeladores •lámparas para iluminación pública y otros REGIONES FACTIBLES •potencial promedio en kilowatt-hora por metro cuadrado en un día •de 4.5 KWH/m2 a 6.0 KWH/m2 VENTAJAS DESVENTAJAS •No requiere de ningún suministro de combustible. •No produce ningún sonido •Centro América es abundante en radiación solar. •Es amigable con el medio ambiente. •Tienen una vida útil de aprox. 20 años. •El mantenimiento es sencillo y económico. •Han experimentado reducción de precios lo cual hace más fácil su acceso. •Capaz de resolver nuestros problemas energéticos. •La inversión inicial es muy alta, principalmente con respecto a las áreas rurales. •La cantidad de energía es limitada y alcanza solamente para las necesidades básicas de electricidad. •Depende de las condiciones atmosféricas por lo tanto es muy variable. COMPARACIÓN DE COSTOS COSTOS Energía Generación/ Insumos Infraestructura Mantenimiento Medio Bajo Medio Alto Mareomotriz Alto Alto Medio - Geotérmica Alto Alto Medio - Hidráulica Alto Alto Medio - Medio Bajo Medio - Bajo Bajo Bajo Bajo Medio Bajo Bajo - Fósil Eólica Biomásica Solar Equipo FACTIBILIDAD POR REGIONES PROVINCIAS FISIOGRÁFICAS Planicie costera del pacífico Provincia Volcánica Cordillera Central Tierras Bajas de Petén Diesel Alta Media Media Alta Mareomotriz Alta - - Nula Geotérmica Baja Alto Media Baja Hidráulica Alta Alta Alta Medio Eólica Alta Alta Medio Baja Biomásica Alta Baja Media Alta Solar Alta Alta Alta Media Energía CONCLUSIONES •Fuentes alternativas de energía • Se investigaron siete formas de obtener energía •Eólica, mareomotriz, por diesel, geotérmica, biomasa, hidráulica y por paneles solares. •Generador diesel •Costos de transporte •Costos de almacenamiento •Costo inicial vs. Factibilidad •Energía mareomotriz •El modelo de energía eólica es otra alternativa para comunidades aisladas •Costo •Terreno •Biomasa es una buena alternativa para nuestro país. •Materia Orgánica •Clima •Transporte de materiales iniciales •Opción para casi todas las regiones •Amigable con el medio ambiente •Inversión mínima •Energía geotérmica •Mayor inversión inicial. •La más económica para vender el energía. •Capacitar gente para tomar las precauciones necesarias para el manejo y mantenimiento del equipo. •El alto manejo de tecnología la hace no apta para estas regiones. •De las energías analizadas previamente se puede coincidir que los tipos de energía más recomendables para una zona aislada son: Energía por Biomasa Energía Eólica •Insumos •Necesidad de energía RECOMENDACIONES •Tarifa de energía eléctrica •Se debe de fomentar la investigación y el desarrollo de proyectos de electrificación de zonas rurales aisladas. •Para tomar una decisión se deben de tomar en cuenta: •Formas de generación •Costos •Requisitos •Necesidades •Sistemas de energía independientes •Buscar la creación de un sistema de distribución y generación de energía que minimice la dependencia de materia prima no renovable.
