TRANSITAR HACIA LA ENERGÉTICA SUSTENTABLE Plenario sobre Energía y Medio Ambiente Lic. Julio Torres Martínez Junta Directiva CUBASOLAR Cubasolar 2006, abril 17-22 Año de la Revolución Energética en Cuba
EL CICLO DE LA ENERGÍA Portadores Transformaciones Transporte Distribución EFICIENCIAS
Energía Final
Desechos
Servicios Energéticos Iluminación, transporte, refrigeración, etc.
Conversión local
Trabajo Tecnología Cultura Hábitos
Demanda de Energía
Suministro de Energía
Medio Ambiente
Va lo ra gr eg ad o
Desarrollo Socioeconómico
LAS RENOVABLES Y LAS FUENTES PRIMARIAS
ESCENARIOS CON RENOVABLES Dos Escenarios EREC del Consumo Mundial de Portadores
Energéticos Primarios en años seleccionados (Millones de tep) Escenarios/Fuentes/%
2001
2020
2040
1-Política Internacional Avanzada Consumo Mundial Port. Prim. (*) De ello: Biomasa Otras Fuentes Renovables % Total de Fuentes Renovables
10038,3 11425,0 13310,0 1080,0 1791,0 3271,0 284,5 903,4 3080,0 13,6 23,6 47,7
2-Políticas Actuales Dinámicas Consumo Mundial Port. Prim. De ello: Biomasa Otras Fuentes Renovables % Total de Fuentes Renovables
10038,3 13553,0 17690,0 1080,0 1653,0 2843,0 284,5 671,4 2001,0 13,6 17,1 27,4
(*) Las cifras del Consumo Mundial de Portadores Primarios en este Escenario, corresponden a una proyección del IIASA.
2000 W PER CÁPITA (I) Suiza se propone, para el año 2050: Duplicar el PIB per cápita Reducir la demanda de energía per cápita a un tercio de la actual Desarrollar un amplio programa de I+D dirigido a incrementar la eficiencia en el empleo de la energía y los materiales Reponer y modernizar los activos, la infraestructura y las tecnologías para la energía y los materiales
2000 W PER CÁPITA (II) Según conclusiones preliminares obtenidas en el año 2002, resulta necesario: Sustituir y/o modernizar infraestructuras y activos, incluyendo edificios, viviendas y tecnologías Investigar el ciclo completo de la energía y de los nuevos materiales Modificar hábitos y comportamientos de manera integral, en todos los niveles Implantar un nuevo sistema innovativo que eduque, investigue y enfoque todo hacia el desarrollo sustentable
LA ELECTRICIDAD EÓLICA
• Según la información publicada por el Consejo Mundial de la Energía Eólica en febrero 2006, la potencia eólica total instalada en todo el mundo hasta el año 2005 alcanzó más de 59 GWe y se incrementó 25% comparada con 2004. 2004 Los 5 países con mayor capacidad instalada (~76% del total) son: Alemania 18,4 GWe España 10,0 " EEUU. 9,1 " India 4,4 " Dinamarca 3,1 "
ALGUNAS PREMISAS DE INTERÉS (I): El potencial y las ventajas de las renovables están obstaculizados porque los precios de los fósiles no incluyen sus costos sociales reales Durante la Cumbre de Johannesburgo para el Desarrollo Sostenible (2002), se promovieron Iniciativas y Programas capaces de contribuir a una mayor introducción de las renovables
ALGUNAS PREMISAS DE INTERÉS (II):
Los beneficios del uso amplio de las renovables (reducción de impactos ambientales, creación de nuevos empleos, mayor descentralización, etc.), constituyen sin dudas fuertes atractivos para su utilización En Renovables 2004 (Bonn), se mostraron escenarios para Europa y todo el mundo, con 25% y 50% de fuentes renovables de energía para los años 2020 y 2050, respectivamente
LA BIOMASA: COMBUSTIBLE RENOVABLE Uso tradicional (empleo ancestral, con tecnologías ineficientes) Uso mejorado (por ejemplo, cogeneración en centrales azucareros, carbón vegetal, etc.) Uso moderno (con tecnologías recientes como Rankine avanzado, la gasificación, la obtención de alcohol o hidrógeno, etc.)
POTENCIAL ENERGÉTICO DE LA BIOMASA Según Hall, el potencial disponible de biomasa cada año se estima en más de 6.109 tep, considerando sólo la que puede obtenerse sobre bases sustentables y a precios competitivos Ese potencial equivale al del petróleo y el gas consumidos globalmente durante el año 2003, que alcanzó más de 5,9.109 tep según la publicación Revista de Estadística Mundial de Energía BP, junio 2004, pág. 38
ALGUNAS VENTAJAS DE LA BIOMASA Densidad energética similar al lignito Permite generar electricidad “despachable” Potencial global anual equivalente al consumo de petróleo y gas natural en ese lapso Tecnologías maduras para la electricidad y el alcohol La gasificación puede duplicar la eficiencia Aprovechada con tecnologías modernas y eficientes, no produce GI ni otros contaminantes
RIESGOS ASOCIADOS AL USO DE LA BIOMASA Puede reducir la biodiversidad (monocultivo) Explotación no necesariamente sustentable Posible erosión y empobrecimiento de los suelos Cambian las emisiones, aunque no desaparecen del todo
TIPOS Y EJEMPLOS DE BIOMASA VEGETAL
Fuente: Traducida y adaptada de World Energy Assessment, 2000 (pรกgina 157)
EMPLEO DE LA BIOMASA Y CASOS NOTABLES
Instalaciones energéticas recientes (2002) con ciclo Rankine avanzado [1] Sangüesa en Navarra, España: 51.106 Euros (más de 2000 USD el kW instalado), con 92 bar y 540º C, 25 MWe, paja de trigo y de maíz, en 75 km; Alholmens en Finlandia: 170.106 Euros (unos 700 USD el kW instalado), de ellos, 70% finlandés; provista de una caldera de lecho fluidizado circulante con 162 bar y 545° C, 240 MWe (la mayor del mundo 100 % biocombustibles); Avedøre 2 en Dinamarca: con 310 bar y 583º C, 40 MWe y 50 MW dedicados a calefacción; 150,000 toneladas de paja por año. [1] Datos técnicos recopilados por el Ing. Félix J. Pérez Egusquiza, del ICINAZ-Villa Clara, MINAZ.
PARTICIPACIÓN DE LA BIOMASA EN PAÍSES SELECCIONADOS (I) Austria: La biomasa con tecnologías modernas abarca 11 % del suministro energético nacional. Brasil: La biomasa participa con 34 % en el suministro total de energía (unos 120 millones de hectolitros de etanol y empleo de carbón vegetal para la industria siderúrgica, sobre todo); el Programa Proalcohol se inició en 1975 y, después de altibajos, está racionalizándose para aumentar la eficiencia y reducir los costos.
PARTICIPACIÓN DE LA BIOMASA EN PAÍSES SELECCIONADOS (II) Dinamarca: Un programa en marcha para utilizar 1,2 millones de toneladas de paja, así como los residuos forestales. Finlandia: Obtiene 20 % de su demanda de energía primaria mediante tecnologías modernas que operan con biomasa. Zimbabwe: La biomasa satisface alrededor de 75% de la demanda nacional de energía (incluyendo 400 mil hectolitros de etanol)
OTROS DOS CASOS: En la India, en 1995 comenzaron los primeros proyectos para la cogeneración comercial (entonces sólo había 30 MWe instalados); en el 2000 operaban más de 250 MWe y otros 375 MWe se construían, con una tasa de crecimiento superior al 50 % promedio anual en ese período, considerando sólo la capacidad puesta en funcionamiento. En Australia, en agosto de 2002 concluyó un proyecto de cogeneración que en tres años instaló 30 MWe en el ingenio Rocky Point, único del continente que produce azúcar orgánica certificada y fabrica además alcohol para combustible en su destilería anexa.
CAÑA DE AZÚCAR • La caña de azúcar representa para Cuba la vía más idónea hacia el aprovechamiento intensivo de las fuentes renovables, debido al alto contenido energético del bagazo y otros residuales cañeros; por esa razón ha llegado a satisfacer hasta 30% del balance energético del país. • La industria de la caña de azúcar puede ser productora de alcohol y electricidad, sin renunciar al azúcar, sus
LA BIOMASA CAÑERA La biomasa cañera acumula en los cañaverales cubanos, en promedio, una tonelada equivalente a petróleo –sólo en términos de bagazo y RAC– por cada tonelada de azúcar que se fabrica
GENERACIĂ“N DE ELECTRICIDAD kWh/ tcm
Basada en Sistemas de CogeneraciĂłn a partir de la Agroindustria Azucarera
°=
Porciento de paja usada
°~
69
82
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68
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@ OóÂ ď† ĂłĂ SĂłlo durante la zafra
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I) ELEMENTOS ECONÓMICO-FINANCIEROS 3 Conclusiones de un estudio noruego: La electricidad producida con biomasa cañera es más barata que la generada en nuevas capacidades que operen con petróleo; La capacidad potencial con biomasa estaría entre 65% y 130% de la actual, según la tecnología empleada; El costo de los beneficios sociales y ambientales obtenidos al sustituir petróleo con biomasa cañera, es muy bajo o negativo.
II) ELEMENTOS ECONÓMICO-FINANCIEROS 2 Conclusiones de Larson y otros: La agroindustria azucarera posee un contexto favorable para las aplicaciones tempranas del GBI con la tecnología TGCC; A causa de su alto per cápita de caña cosechada y su dependencia actual del petróleo importado, Cuba es un país especialmente atractivo para la introducción del GBI con la tecnología TGCC.
ALTERNATIVAS ANALIZADAS 270 MWe en cada una; TV-EC y molida integral
1)TERMOELÉCTRICA CONVENCIONAL (800$/kWe) A BASE DE CRUDO MEJORADO, SEGÚN DATOS DEL ESTUDIO DE CUBAENERGÍA; SÓLO SE PRODUCE ELECTRICIDAD 2)BC (2197$/kWe —30 MWe—, MÁS INVERSIÓN EN MODERNIZAR EL PROCESO PARA REDUCIR EL CONSUMO DE VAPOR); COSTO DE OPORT. DEL BAGAZO 0$/T; SE PRODUCE ELECTRICIDAD Y AZÚCAR 3)BC IGUAL A LA ANTERIOR; COSTO DE OPORT. DEL BAGAZO 5$/T; TAMBIÉN SE PRODUCE ELECTRICIDAD Y AZÚCAR 4)BC IGUAL A LA ANTERIOR,PERO LA INVERSIÓN ES DE 1500$/kWe —90 MWe—, MÁS LA MODERNIZACIÓN Y UNA DESTILERÍA; SE PRODUCE ELECTRICIDAD, AZÚCAR Y ALCOHOL 5)BC IGUAL A LA ANTERIOR, MÁS LOS
MÉTODO DE EVALUACIÓN • MODELO COMPUTADORIZADO COSTO/BENEFICIO • CRITERIO DE SELECCIÓN: VALOR ACTUAL NETO (VAN) • PLAZO DE VIDA: 30 AÑOS ? • TASA DE DESCUENTO: 12% ?
RESULTADOS VAN (106 USD) •ALTERNATIVA 1: •ALTERNATIVA 2: •ALTERNATIVA 3: •ALTERNATIVA 4: •ALTERNATIVA 5:
23 507 429 267 274
Costo promedio del: kWh Azúcar Alcohol (USD/kWh) (USD/Tm) (USD/hl) 0,0371 NA NA 0,0139 72,9 NA 0,0231 54,4 NA 0,0213 32,5 2,7 0,0221 43,2 4,4
ASPECTOS IMPORTANTES NO SE INCLUYÓ EN ELLOS: •REDUCCIÓN DEL COSTO DEL EQUIPAMIENTO POR LA ESCALA DE PRODUCCIÓN Y LA REPETIBILIDAD DEL PROYECTO •REDUCCIÓN ADICIONAL ENTRE 25 Y 30 POR CIENTO, GRACIAS A FABRICACIÓN NACIONAL •EFECTOS AMBIENTALES NEGATIVOS DE LA QUEMA DE COMBUSTIBLES FÓSILES •COSTO DE OPORTUNIDAD DEL PETRÓLEO “EVITADO” •AUMENTO DE LA COMPETITIVIDAD DE LOS
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN