I+D en energías renovables ARGENTINA

I+D en
energías
renovables
Potencialidades y Desafíos en
ARGENTINA
Ing. Gerónimo Cárdenas
PROGRAMA BIOENERGIA EEAOC
PROGRAMA PROVINCIAL DE BIOENERGIA TUCUMÁN
San Miguel de Tucumán, 16-17 de agosto de 2011
TALLER NACIONAL SOBRE VIGILANCIA TECNOLÓGICA E INTELIGENCIA
COMPETITIVA (VTeIC) Y PROSPECTIVA EN ENERGÍA MINCyT
RELACIÓN
RESERVAS/PRODUCCIÓN
Fuente: Instituto General Mosconi y SEN.
MATRICES
ENERGÉTICAS
Matriz Energética mundial.2007
Argentina
NR fósil= 80.30 RNOV= 13.30
NR fósil= 88.13
Matriz Energética de Brasil 2010
NR fósil= 54.00 RNOV= 45.00
VARIACIONES AMBIENTALES
Fuente: www. CO2.now.org
TIPOS DE ENERGÍAS
RENOVABLES CONSIDERADAS
ENERGÍAS ALTERNATIVAS
• Eólica.
• Solar.
• Bioenergía.
• Micro turbinas.
VECTORES ENERGÉTICOS
• Hidrógeno.
USOS EFICIENTES DE LA ENERGÍA
• Arquitectura Bioclimática.
• Uso Racional de la Energía.
I + D en ENERGÍA EÓLICA
Dr. Héctor F. Mattio
Centro Regional de E. Eólica. Chubut.
Dr. Horácio H. Di Prátula
Fac. Reg. B. Blanca. UTN.
Dr. Guillermo García, Dr. Christian
De Angelo, Dr. Guillermo Bossio
Universidad Nacional de Río Cuarto.
Ing. Rafael Oliva
Universidad Nacional de la Patagonia Austral.
E. EÓLICA EN EL MUNDO
A nivel mundial, la energía eólica ha registrado
importantes cambios tecnológicos.
Desde el turbo generador de 30 kW, con
aspas de 15 metros y una altura de 30 metros
generando un promedio de 35 MWh/anuales
hasta turbinas de 5 - 6 MW con aspas de 60
metros y una altura de 120 metros, equipo de
última generación que multiplica por cien la
energía conseguida con los primeros modelos
generando unos 17.000 MWh/anuales.
POTENCIAL EÓLICO
ARGENTINO
Tiene el país alto potencial para la generación de
Energía Eólica. Cuenta con el recurso -vientoque permitiría instalar parques eólicos para
generación eléctrica en MÁS DE LA MITAD DE SU
TERRITORIO, con una eficiencia que superaría,
por aerogenerador, equipos actualmente
instalados en zonas con gran desarrollo eólico.
Cuenta con parques eólicos con más de 400
turbinas instaladas, generando electricidad para
abastecer a 250.000 hogares al año.
En 2005 el P.Ejecutivo tomo la decisión de fomentar el
uso de las energías renovables con el objetivo de
diversificar la matriz energética, poniendo en marcha el
Plan Estratégico Nacional de Energía Eólica, el que
contempla cuatro aspectos:
1. Confección de mapa del potencial eólico del país.
2. Plan para el desarrollo de la industria eólica.
3. Adecuación de infraestructuras asociadas.
4. Desarrollo y explotación de parques eólicos.
El responsable de la coordinación del Plan Estratégico
Nacional de Energía Eólica es el Centro Regional de
Energía Eólica (CREE), mediante un convenio suscripto
entre el P.E. y la Provincia del Chubut.
INVESTIGACIONES EÓLICAS
• Vientos de la Patagonia I. Proyecto eólico en Chubut.
Empresas Impsa Wind y NRG Patagonia desarrollaron
Areogenerador de 1,5 MW nacional. Se trabaja en la
implementación de un parque de 60 MW en Chubut.
• Vientos de la Patagonia II: Prevé instalación de parques
eólicos en S. Cruz, para ello se hacen estudios de
prospección y evaluación del recurso eólico.
• Montaje de parque eólico cooperativo en Sur de Bs.As.
Inicio de producción comenzando evaluación del
funcionamiento de variables en el nodo de conexión y
procedimientos de mantenimiento de los turbo-generadores. (1997).
INVESTIGACIONES EÓLICAS
• Optimización de la Energía Eólica con el Vector
Hidrógeno
• Mantenimiento Predictivo de Máq. Eléctricas
• Modelado, simulación numérica, sistemas de
control, electrónica de potencia, detección y
diagnóstico de fallas, con aplicaciones en
Control y conversión de energía en centrales
electroeólicas.
• Sistemas de tracción para vehículos eléctricos e
híbridos.
INVESTIGACIONES EÓLICAS
• Detección y diagnóstico de fallas
incipientes en accionamientos eléctricos.
• Maestría en energías renovables.
• Sistemas de medición para
aerogeneradores y equipos híbridos en
sitios aislados, para recurso eólico (en
convenio con otros organismos).
• Instalación de sistemas piloto.
I + D en ENERGIA SOLAR
Dr. Luis Saravia.
INENCO-CONICET. Salta.
Dr. Julio C. Durán,
Dra. Elena M. Godfrin,
Dr. Juan Pla.
Centro Atómico Constituyentes.
Comisión Nacional de Energía Atómica.
Dr. Hugo Grossi Gallegos.
Universidad Nacional de Luján.
SOLAR
•
•
•
•
•
•
•
Renovable.
No contaminante.
Abundante.
Distribuida.
De libre distribución.
Intermitencia.
Baja densidad energética.
(8500-1000 w/m2)
ENERGÍA SOLAR
• Colectores solares según proceso de conversión:
1.Fototérmica (conversión de energía solar en calor)
2.Fotovoltaica (conversión directa de e. solar en
electricidad)
El crecimiento del mercado FV ha puesto esta
tecnología en lugar expectante, debido a su
mejoramiento y al aumento de costo de las
energías basadas en combustibles fósiles.
Especialistas afirman que en 3 a 7 años la
energía eléctrica de origen FV no subsidiada
podría tener un costo equivalente al actual de
las generadas por combustibles fósiles o por
otras fuentes en mercados como California
(Estados Unidos), Italia, Japón, y España.
APLICACIONES DE ENERGÍA SOLAR
DESTINADAS A MEJORAR EL NIVEL DE VIDA
DE LOS HABITANTES
• Calentamiento de agua destinado al uso
sanitario y de limpieza.
• Iluminación de viviendas en zonas aisladas.
• Suministro de energía para los sistemas de
comunicación e información.
• Potabilización de agua contaminada con
productos orgánicos o sales.
• Cocción de comidas.
• Calentamiento o refrigeración de viviendas y
edificios.
• Secado artesanal de productos agrarios.
PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
SOLAR DESTINADA A FINES
PRODUCTIVOS
• Producción
de energía eléctrica para uso en la industria,
para su distribución a través de redes o para el
funcionamiento de los medios de transporte, por vía
térmica y por vía fotovoltaica.
• Producción de vapor a alta temperatura para su uso en
la industria.
• Producción de agua a temperaturas menores para usos
industriales.
• Secado de productos agrícolas.
• Producción de comidas preparadas por cocción.
• Pasteurización de leche para producción de quesos.
E.E. PARA TODO EL PAÍS
Se requeriría una superficie de
aproximadamente 900 km2 para
generar toda la energía eléctrica que
consume el país, o sea un área
similar a la del espejo de agua de la
represa hidroeléctrica del Chocón,
pero generando 25 veces más
energía eléctrica.
ACTIVIDADES DE GRUPOS DE
INVESTIGACIÓN EN ENERGÍA SOLAR
• Formación de RRHH en el tema.
• Trabajos vinculados a cristales y
celdas de Silicio (1986).
• Celdas y paneles solares para satélites
artificiales.
• Medidores de radiación solar de bajo
costo, basados en celdas fotovoltaicas.
• Establecimiento de normas nacionales
para sistemas de aprovechamiento de
la energía solar
2007
PUBLICACIÓN DEL “ATLAS DE
ENERGÍA SOLAR DE LA
REPÚBLICA ARGENTINA”
(Financiamiento del MINCyT)
I + D en BIOENERGÍA
Ing. Gerónimo J. Cárdenas
EEAOC. Tucumán
Bioetanol y Bioelectricidad
Dr. Carlos Querini
INCAPE-CONICET – Universidad Nac. Del Litoral
Biodiesel
Dra. Patricia I. Leonardi
CONICET - Universidad Nacional del Sur
Algas para Biodiesel
BIOMASA
• Ley Nacional N°26.093 de
biocombustibles.
• Bioetanol.
• Biodiesel.
• Biogas.
Argentina
•Red vial de + 500.000 km y red FFCC de 28.800 km
•Alto nivel de transporte particular de pasajeros,
en las capitales, por insuficientes servicios
públicos. Para la producción agrícola y
transporte de cosechas hoy es básico el empleo
de maquinaria y camiones movidos a gasoil.
Es entonces muy importante elaborar
biocombustibles, dadas nuestras condiciones
agroecológicas excepcionales para producción
de materias primas adecuadas para su
elaboración y por lo tanto desarrollar una
estructura científico-tecnológica que investigue,
apoye y trabaje para optimizar esas producciones.
BIOETANOL
• Caña y sorgo sacarífero.
Bioetanol y bioelectridad
• Materias Primas amilaceas.
Bioetanol y forrajes.
• Materias primas celulósicas
Bioetanol y bioelectricidad
Aptitud Agroecológica de la
Caña de Azúcar
TEMAS INVESTIGADOS EN
PRODUCCIÓN DE BIOETANOL
•Caña de azúcar, mejora genética para obtener:
–Mayores contenidos y calidad de fibra.
–Resistencia a estrés hídrico, suelos pobres y tolerancia a heladas.
–Mayores contenidos de azúcares fermentescibles totales.
•Sorgo azucarero
–Mayor rendimiento cultural.
–Mejor aptitud agronómica general.
–Mayor contenido de azúcares fermentescibles.
• Mejora de rendimientos en las operaciones
unitarias previas a la fermentación.
-Estudiar y mejorar rendimientos de fermentación.
-Optimizar el consumo de energía en producción y en transporte.
-Mejorar todo lo referido a impactos ambientales.
BIODIESEL
• Argentina es el principal exportador mundial de aceites
vegetales, está en posición muy favorable para sustituir un
alto porcentaje de las 15.000.000 t/año de gasoil que consume.
La producción de aceite de soja es de 8.000.000 de t/año,
derivándose para consumo humano menos del 1%.
• El país dispone de gran cantidad de materia prima, generada
a lo largo y ancho del territorio, lo que posibilitaría que se
produzca el combustible en forma distribuída.
• Al instalarse plantas Pymes de extracción de aceite, de
producción de biodiesel y de producción de alimento
balanceado en el mismo establecimiento, se eliminan una
serie de costos energéticos en transportes.
VENTAJAS AMBIENTALES DE
LOS BIOCOMBUSTIBLES
• Menor impacto ambiental debido a que no produce
generación neta de dióxido de carbono en el ambiente.
• Otras emisiones generadas en su uso en motores son
menores que las de gasoil o naftas. Se liberan menos
hidrocarburos sin quemar, menor cantidad de material
particulado, y de monóxido de carbono.
• El balance global es netamente favorable y desde el punto de
vista del funcionamiento de los motores también presentan
ventajas debido fundamentalmente a su mayor lubricidad.
• Más biodegradable que gasoil o naftas, no son tóxicos, y
son más seguros en su manipuleo. por tener puntos de
inflamación más altos.
EVOLUCIÓN DE LA CAPACIDAD
PRODUCTIVA DE BIODIESEL EN ARGENTINA
Fuente: Cámara Argentina de Energías Renovables
INVESTIGACIONES
EN BIODIESEL
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Producción a diferente escala para aceites y grasas.
Procesos para materias primas de alta acidez.
Métodos analíticos alternativos para control de calidad.
Reingeniería de plantas existentes y ajustes del proceso.
Cinética y fisicoquímica del sistema durante la
transesterificación.
Estudio de la esterificación: efecto del catalizador, análisis de la
cinética.
del sistema y reacciones acopladas.
Evaluación de adsorbentes sólidos.
Evaluación de cultivos alternativos: jatropha curcas. Proceso
integrado de generación de biodiesel, biogas, y fertilizantes.
Biodiesel a partir de algas.
Ajuste de proceso para producción en muy baja escala para
autoconsumo.
Uso de catalizadores sólidos en sustitución de los ácidos líquidos
usados en la esterificación.
ALGAS
Materia prima rica en lípidos que no compite
con usos como alimento.
• a) No compiten por superficies terrestres o agua de
regadío con otros cultivos, dado que pueden crecer
en tierras marginales, en agua de mar o salobre.
• b) Su cultivo es de naturaleza hidráulica; esto
permite inocular y cosechar el cultivo desde un solo
punto de bombeo en extensas superficies,
posibilitando también el continuo monitoreo y
fertilización.
• c) El cultivo algal no necesita herbicidas o pesticidas
para su crecimiento.
ALGAS
• d) Remoción por biofijación del CO2 producido por
combustión industrial.
• e) Reducción del contenido de NH4, NO3, PO4 en aguas
residuales por absorción de estos nutrientes para su
crecimiento.
• f) Utilización del residuo algal como fertilizantes
orgánicos, alimento para el ganado o simplemente
quemado para la cogeneración de energía (electricidad
y calor).
• g) De algunas especies de microalgas también pueden
extraerse otros compuestos con aplicaciones en
diferentes sectores industriales, como ácidos grasos
poliinsaturados, azúcares, pigmentos y antioxidantes.
INVESTIGACIONES EN
PRODUCCIÓN DE BIODIESEL
DE ALGAS
• Obtención de nuevas cepas nativas y
su mejoramiento.
• Escalado de cultivos.
• Optimización de la producción
• Extracción de aceites.
• Obtención de biodiesel a nivel de
planta piloto.
MICROTURBINAS
Pequeñas Centrales
Hidroeléctricas (PCH)
Existen grupos consolidados de trabajo
en esta tecnología en:
MISIONES. Universidad Nacional de Misiones.
Ing. Víctor Hugo Kurtz.
NEUQUÉN. Universidad Nacional del Comahue.
Ing. Orlando Aníbal Audisio.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
DE LOS PAH Y LOS SISTEMAS
COMPLEMENTARIOS
VENTAJAS:
• Aprovechamiento del importante potencial hidráulico disponible en el país.
• Tecnologías y capacidades locales en su implementación y sistemas
complementarios.
• Utilización de equipos y sistemas relativamente sencillos y robustos.
• Cubrir déficit en el desarrollo de sistemas y equipos electrónicos de
potencia en el país.
• Muy bajo impacto ambiental tanto en la construcción como en la operación
del pequeño aprovechamiento.
• Energía renovable y prácticamente sin costo. Costo de implementación
relativamente bajo.
DESVENTAJAS:
• Costo unitario relativamente alto de la energía eléctrica producida.
I + D en HIDRÓGENO
Dr. Miguel Laborde
Universidad de Buenos Aires
Dr. Daniel Pasquevich
Comisión Nacional de Energía Atómica
HIDRÓGENO
• Se denomina vector energético a
aquellas sustancias o dispositivos que
almacenan energía, de tal manera que
ésta pueda liberarse posteriormente de
forma controlada. Se diferencian de las
fuentes primarias de energía en que, a
diferencia de éstas, se trata de productos
manufacturados, en los que previamente
se ha invertido una cantidad de energía
mayor para su elaboración.
LABORATORIO DE PROCESOS
CATALÍTICOS. FAC. INGENIERÍA U.B.A.
Producción de Hidrógeno a partir de
Etanol
• Construcción, montaje y operación de una
planta piloto que funciona con catalizadores
preparados por ellos con el objetivo de
patentarlos como también el proceso y un
prototipo que produzca hidrógeno con la
pureza necesaria para alimentar una pila
PEM de 5 kw.
Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable
Comisión Nacional de Energía Atómica
Combustible gaseoso híbrido basado
en hidrógeno y GNC.
Reemplazar el uso de un combustible
No renovable por otro que si lo es.
Obtener gases de combustión con
contenidos menores de NOx
Arquitectura bioclimática y
Uso eficiente de energía.
Arq. Mirta B. Romero, Dr. Ernesto Kuchen.
Universidad Nacional de San Juan.
Arquitectura Bioclimática y Eficiencia Energética.
Dr. Jorge Daniel Czajkowski.
Universidad Nacional de La Plata.
Arquitectura Bioclimática: Visión desde la UN La Plata.
Ing. Carlos García Ebbens.
Universidad Tecnológica Nacional.
Uso Eficiente de Energía.
ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA
Se habla mucho sobre el tema y a nivel internacional
todo es bioclimático o sustentable. Mientras en el país
se discute si es necesario implementarlo, en el mundo
desarrollado se viene aplicando hace 25 años. Para
avanzar es necesario trabajar en el plano legal,
reglamentario, normativo y financiero para eliminar
todas las trabas existentes.
Por otra parte, se da la paradoja de que es posible y
viable, en una primera instancia, que la Ciudad de
Buenos Aires pueda pasar de demandante de
recursos autosuficiente e incluso, en una segunda
instancia a exportadora de energía a la región.
La electricidad es energía pero también lo es el agua,
el gas, la leña y hasta un simple ladrillo
USO EFICIENTE DE ENERGÍA
• Fuerte relación entre Eficiencia Energética
y Energías Renovables.
• Hoy no se discute la necesidad de un Uso
Eficiente de la Energía.
• Este concepto está muy vinculado con todo
lo ambiental:
• Ahorrando energía se ayuda al Medio
Ambiente.
POLITICAS NECESARIAS
•Un aspecto muy importante es la educación en Energías Renovables.
La juventud puede ser buena propulsora de ideas que beneficien al
país: hay que poner fuerte énfasis en su enseñanza
y trabajar
desde la Escuela a la Universidad en la discusión del tema energético y
la importancia que las energías renovables tienen para su solución
como parte de un desarrollo sustentable.
•La población en general también debe reconocer nuestros problemas
energéticos y ambientales y la contribución posible de nuevas energías.
•La política de I + D debe recibir un apoyo mucho más fuerte. Hay que
tener en cuenta que el uso de energías renovables tiene efectos
revitalizadores en la economía. Cosa reconocida por países más
avanzados.
•Es importante apoyar los esfuerzos necesarios en I+D para que exista
tecnología nacional que desarrolle una industria local, la que será
importante fuente de trabajo. Al respecto, es importante que las
actividades de desarrollo tecnológico se reconozcan y apoyen.
Empleos directos por unidad de energía
producida de diferentes fuentes
ENERGIAS RENOVABLES
EN ALEMANIA
Fuente: Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety. Germany, 2011.
Muchas Gracias!
[email protected]