Programa para el Aprovechamiento de la Energía Solar en México David MORILLON
Instituto de Ingeniería, g Universidad Nacional Autónoma de México
2do Aniversario Mesa Solar: Hacia un Programa Nacional de Energía Solar Montevideo, Uruguay, mayo de 2010
MATRIZ ENERGÉTICA EN MÉXICO
Fuente: Balance Nacional de Energía 2008
MATRIZ ENERGÉTICA EN MÉXICO
Fuente: Balance Nacional de Energía 2008
Oportunidades de mercado
ENERGÍAS RENOVABLES BIOMASA
ENERGIA DE LOS OCEANOS (mareas, olas y corrientes)
ENERGÍA GEOTÉRMICA
ENERGÍA EÓLICA
ENERGÍA SOLAR
Í HIDRÁULICA Á ENERGÍA
Aplicación de las energías renovables •Generación de energía eléctrica en gran escala •Sustitución parcial de combustibles fósiles •Biocarburantes sustitutos •Energetización rural aislada •Racionalización energética en viviendas y edificaciones f p energéticos g •Respaldos
RECURSOS ENERGÉTICOS RENOVABLES EN MÉXICO
Fuente: Balance Nacional de Energía 2008
Disponibilidad del Recurso solar
Irradiancia solar en kWh/m2/dĂa
RECURSOS ENERGÉTICOS RENOVABLES EN MÉXICO
Fuente: Balance Nacional de Energía 2008
APLICACIONES CONECTADAS A RED
87
Fuente: Balance Nacional de Energía 2008
APLICACIONES CONECTADAS A RED
Fuente: Balance Nacional de Energía 2008
APLICACIONES CONECTADAS A RED 19
Fuente: Balance Nacional de Energía 2008
Calentamiento de agua con energía solar
• 1160 1160 mil m2 de calentadores il 2 d l d solares de agua instalados hasta 2008 en México: hasta 2008 en México: – 11.6 m2 por cada mil habitantes habitantes
Fuente: Balance Nacional de Energía 2008
Resultados y experiencias
A li i Aplicaciones fotovoltaicas f t lt i
Aplicaciones fototérmicas Calentamiento de Fluidos
Diseño Bioclimático de Bioclimático de Edificaciones
Agua
• • • •
Viviendas Clubes deportivas Hoteles l Procesos Industriales Albercas Aplicaciones agropecuarias Aire Ai Secado de granos, madera, pescado y frutas d f Calefacción
Calefacción Enfriamiento Iluminación Ventilación
Cocción de Alimentos Concentración • Carnes • Cereales • Leguminosas • Sopas • Tortillas
Generación de Electricidad Termosolares • Electrificación rurall •Bombeo de agua •Telefonía Telefonía •Alumbrado •Desalinización de agua •Aire acondicionado en hoteles
Destilación Solar Producción de agua potable •Detoxificación •Desalinización •Desinfección
Tecnologías disponibles g p Baja temperatura > 60 °C Calentador solar plano de gua C l Calentador solar d l de aire S d Secador solar l Destilador solar
Temperatura media Alta temperatura 60 > 150 °C 150 > ……….. Calor iductos Plato parabólico Calentador solar de C l d l d C Concentrador d tubos evacuados cilíndrico H Horno solar l T Torre Central C t l Cocina solar
Calentamiento de agua y aire
Calentadores solares planos de calentamiento de agua Calentadores solares planos de calentamiento de agua
Calentadores solares evacuados
Caloriductos ( heat pipe)
Generación de potencia Eléctrica Media y Alta temperatura Media y Alta temperatura Caldera Colectores solares de canal parabólica
Turbina Potencia eléctrica Ciclo de vapor
Intercambiadoress de calor Ciclo del fluido térmico
Torre de enfriamiento
Cocción de alimentos H Horno solar l
Dr. Eduardo Rincón M. Representante ante del BOD de la ISES
Cocci贸n de alimentos C Comal l solar l
Dr. Eduardo Rinc贸n M. R Representante t t ante t d dell BOD d de lla ISES
Destilación solar Agua potable Agua potable
Potabilizador de agua solar. Capacidad 25 litros diarios Capacidad 25 litros diarios
Secador solar Indirecto Secador solar Indirecto
Secador solar industrial T till T t d Tortillas‐Tostadas
Área de secado: Capacidad: Tiempo de secado: Producción: Costo:
108 m2 4 800 Tortillas 30 min 76800 Tortillas/8 hrs ((160 Tostadas/min)) $ 1 800 000.00
Mercado de calentadores solares de agua Mercado de calentadores solares de agua y beneficios en México
Superficie Instalada de Calentadores Solares en México por Sectores en el 2008 México, por Sectores en el 2008
Tipo de tecnología en el 2008 Tipo de tecnología en el 2008
Evacuado: 25%, 42 187 01 m2 42,187.01
Caloriducto: 3%, 5,140.00 m2
Metálico: 23%, 38,789.50 m2 Fuente: Asociación Nacional de Energía Solar, A.C.
Plastico: 49%, 79,516.00 m2
Instalados en viviendas por tipo de tecnología en el 2008 Instalados en viviendas por tipo de tecnología en el 2008
2.9% Caloriducto
52.7% Evacuado
Fuente: Asociación Nacional de Energía Solar, A.C.
0.7% Plástico
43.7% Metálico
Beneficios ambientales Toneladas de CO2 evitadas por ell uso de d calentadores l d solares l en ell 2008
IIndustrias: d i 10%, 443.33 ton CO2 Hoteles: 10% 10%, 423.68 ton CO2
Viviendas: 32% 1,417.07 ton CO2 Fuente: Asociación Nacional de Energía Solar, A.C.
Otras: 2%, 91.21 ton CO2
Piscinas: 46%, 2,037.99 ton CO2
Calentamiento solar de agua T t d 80°C Temperatura de uso menores a 80°C • Sector residencial Sector de interés social, residencial, edificios de departamentos
• Sector industrial Sector industrial Refresquero, agua embotellada, curtiduría, lavanderías, tortillerías
• Sector agropecuario Sector agropecuario Rastros, comercializadoras de verduras, invernaderos,
• Sector comercial y de servicios Hotelería, balnearios, clubes, restaurantes, seminarios,
Oportunidades de mercado < 20% of household with GWH 30° 30
>21% and < 35% of household with GWH >36 and <55% of household with GWH
N LATITU UDE
25°
20°
15° -115°
-110°
-105°
-100°
W LONGITUDE GWH: GAS WATER HEATER
-95°
-90°
Productos y empresas
• Producto Producto mexicano desde mexicano desde hace 50 años • Mas de 50 empresas fabrican Mas de 50 empresas fabrican y comercializan p j • Los precios extranjeros no eran competitivos • La normatividad detiene los malos productos
Legislación para aprovechamiento de las energías renovables
•Ley de Promoción y Desarrollo de los Bioenergéticos •Ley para el Aprovechamiento Sustentable de la Energía •Ley Ley para el Aprovechamiento de Energías Renovables y el Financiamiento de la Transición Energética
Programas g para el Aprovechamiento de las Energías g Renovables •Investigación g •Legislación •Normatividad •Programas
de financiamiento
•Programas
de desarrollo sectorial y
tecnológico
Programa para la Edificación Sustentable
Investigación y desarrollo tecnológico Atlas Guías Manuales Sistemas pasivos Materiales y sistemas constructivos
Proyectos pilotos (Transferencia de tecnología)
Normatividad
Sistemas de financiamiento
Programas de certificación
Programa para calentadores de agua con energía solar
• • • • • •
IInvestigación i ió Desarrollo tecnológico Trasferencia de tecnología f l í Normatividad Sistemas de financiamiento Programa Nacional
Programas de investigación •Fondo
para la Sustentabilidad energética: SENER-CONACYT
•G Grupo upo
de Tecnologías ec o og s Sustentables: Sus e b es: UN UNAM
•Fondo
Sectorial para la Vivienda: CONACYTCONAVI
•Fondos
Estatales: CONACYT
•CEMER: CEMER •Memoria
CONACYT CONACYT, G Gob. b d de G Guanajuato j t
histórica de las energías renovables en México: ANES
N Normatividad ti id d •Normas Mexicanas para la Eficiencia de los Calentadores Solares de Agua, terminología, instalaciones y sistemas de calentamiento de agua con energía g solar,, en p proceso la norma p para el termotanque q •Laboratorio de certificación (2006): NORMEX •Norma Oficial Mexicana para el Uso de los Calentadores Solares de Agua en la Ciudad de México, México mínimo un 30 % del total de los requerimientos en edificios comerciales •Código de Edificación de Vivienda: Capitulo de Sustentabilidad, uso obligatorio de calentadores solares en un mínimo del 50 % de total de las necesidades del agua caliente de la vivienda y hasta 10 kW de generación de electricidad con fotovoltaicos conectados a la red
•Protocolo de idoneidad de producto y empresa
Programas de financiamiento •Hipoteca Verde (INFONAVIT) •PROCALSOL (CONUEE) ( ) •Eficiencia
energética y calentadores solares de agua ( (FIDE-CFE) ) •Criterios
e Indicadores de los Desarrollos ( ) Habitacionales Sustentable (CONAVI) •Proyectos Agropecuario •FONDOS
(FIRCO-SAGARPA)
PYMES: SE SE-CANACINTRA CANACINTRA
Programas para el desarrollo tecnológico y sectorial •Programa
de Promoción del Uso de los Calentadores Solares (CONUEE) •Programa
para el Desarrollo Habitacional Sustentable Programa para el Desarrollo Agropecuario: bombeo de agua con energía solar y eólica, refrigeración f i ió solar, l electrificación, l ifi ió aprovechamiento de la biomasa, etc. (S G (SAGARPA) ) •
•Programa •PECC
de ElectrificaciónRural (SENER)
Beneficios fiscales de la Inversión en I f Infraestructura t t d de E Energía í R Renovables bl Artículo 40. Los por cientos máximos autorizados, tratándose de activos fijos por tipo Artículo 40 Los por cientos máximos autorizados tratándose de activos fijos por tipo de bien son los siguientes: … XII. 100% p para maquinaria q y equipo q p p para la ggeneración de energía g p proveniente de fuentes renovables. Para los efectos del párrafo anterior, son fuentes renovables aquéllas que por su nat rale a o mediante un naturaleza n aprovechamiento apro echamiento adecuado adec ado se consideran inagotables, inagotables tales como la energía solar en todas sus formas; la energía eólica; la energía hidráulica tanto cinética como potencial, de cualquier cuerpo de agua natural o artificial; la energía de los océanos en sus distintas formas; la energía geotérmica, y la l energía í proveniente i t de d la l biomasa bi o de d los l residuos. id Ai i Asimismo, se considera id generación la conversión sucesiva de la energía de las fuentes renovables en otras formas de energía. Nota: Este artículo aplica también a las PERSONAS FÍSICAS CON ACTIVIDADES EMPRESARIALES Y PROFESIONALES. De acuerdo a los artículos 123 frac. IV y 124 de esta ley.
Procalsol Objetivo: Tener instalados, para el aĂąo 2012, un millĂłn ochocientos h i milil metros cuadrados d d de d calentadores l d solares l de agua en MĂŠxico.
Procalsol Metas por sector
Instalaciones en edificios nuevos y existentes Instalaciones en edificios nuevos y existentes
Fuente: PROCALSOL, Conae-ANES-GTZ, 2007
Beneficios en el sector RESIDENCIAL
Caso Caso de estudio: Sector Vivienda de estudio: Sector Vivienda agua lograría lo El sistema de calentamiento solar de agua, siguiente – El sistema ahorraría cerca del 70 % del costo de combustible $3000. – Para lo cual, se instalarían 4 m2 de calentadores solares. – La inversión inicial del equipo es de $10,000 $10 000 (calentador solar + termosifón) – Periodo de amortización del equipo: 2.5 Años – Vida útil del equipo: 20 Años – Ahorro total en la vida útil del equipo (descontando la inversión inicial): $71,500.00 j q p – Se dejarían de emitir a la atmósfera en la vida útil del equipo 22.3 ton de CO2
Vivienda de interés social Vivienda de interés social
Sector Industrial C tid Curtido y secado de cuero d d
Instalaciones en Hoteles
Balnearios
Hospitales Escuelas Hospitales, Escuelas
Consumo de Gas 128 Kg Kg. g. de g gas LP anualmente p por vivienda,, o 385..76 litros de gas LP anuales por vivienda 385
140
120
100 Kilogramos de Ga as LP
• •
80
60
40
20
0 Promedio Nacional
Promedio Rural Cocción
Agua caliente
Promedio Urbano
Regiones, bioclimas y ciudades REGIÓN CLIMATICA
1. Templada
REGIÓN BIOCLIMA
CIUDADES POR REGIÓN
1 Semifrío Semifrío-seco seco
Tulancingo y Zacatecas
2 Semifrío
Ciudad de México, Toluca, Puebla, Morelia, Tlaxcala y Pachuca
3 Semifrío-húmedo
Xalapa
4 Templado-seco
Aguascalientes, Durango, León, Oaxaca, Querétaro, Saltillo, San Luis Potosí y Tijuana
5 Templado p
Guadalajara, j , Guanajuato j y Chilpancingo
6 Templado-húmedo
Tepic y Cuernavaca
7 Cálido-seco
Monterrey, Culiacán, Gómez Palacio La Paz y Torreón Palacio,
8 Cálido secoextremoso
Mexicali, Hermosillo, Ciudad Obregón, Chihuahua y Ciudad Juárez
3.Trópico Seco
9 Cálido-semihúmedo
Mérida, Colima, Ciudad Victoria, Mazatlán y Tuxtla Gutiérrez
4. Trópico Húmedo
10 Cálido-húmedo
Acapulco, Madero-Tampico, Campeche, p , Cancún,, Cozumel,, Chetumal, Manzanillo, Tapachula, Veracruz y Villahermosa
2. Árida
Beneficios mensuales por vivienda Beneficios mensuales por vivienda
BENEFICIOS C OS MENSUALES SU S 2
Equipos Numero
CO evitado Ton
Gas ahorrado kg
Ahorro $
1
337153
0.05075
16.92
160
2
5112441
0.04975
16.58
160
3
932819
0.04975
16.58
160
4
1528257
0.0545
18.17
170
5
291445
0.0545
18.17
175
6
1157917
0.0595
19.83
190
7
1327225
0.056
18.67
180
8
241219
0.05025
16.92
160
9
824364
0.0545
18.17
175
REGION
Beneficios totales en el país Beneficios totales en el país
REGION
CO2 ev evitado ado Miles Ton
Gas ahorrado a o ado Miles kg
Ahorro Millones $
1
205
68,456
647
2
3,052
1,017,171
9,816
3
557
185,594
1,791
4
999
333 221 333,221
3 118 3,118
5
191
63,547
612
6
827
275,538
2,640
7
892
297,351
2,867
8
145
48,977
463
9
539
179,744 79,7
1,731 ,73
TOTAL
7,408
2,469,599
23,685
Resultados y experiencias
I Impacto t de d los l Programas: P G Gas LP Caso Promedio Nacional 400
350
300
Lit ros de Gas
250
200
150
100
50
0 LĂnea Base
Hipoteca Verde Cocinar
Hipoteca Verde 2 Calentar agua
Vivienda Sustentable 2009
Conclusiones Conclusiones • En México dada la disponibilidad del recurso solar en todo el territorio, en particular el calentamiento de agua es una de aplicaciones térmicas de la energía solar más rentables. • El uso de sistemas solares genera ahorros sustanciales de combustible, su operación y mantenimiento es simple, el tiempo de retorno de la inversión es atractivo y contribuye a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. •
EEn México Mé i existen it empresas con amplia li experiencia i i en ell diseño, di ñ fabricación, comercialización e instalación de sistemas térmicos solares.
•
La asociatividad empresarial en redes de conocimiento es clave para aumentar la competitividad del sector
Programas de calentadores solares Programas de calentadores solares •
INVI Instituto de la Vivienda del D.F. ‐ Norma Ambiental del Gobierno del D.F.
•
PROCALSOL : CONUEE‐ANES‐INFONAVIT‐CONAVI‐GTZ
•
FIRCO (SECTOR AGROPECUARIO) ( )
•
FIDE ( SUSTITUCIÓN DE CALENTADORES ELÉCTRICOS DE AGUA)
•
PRODICASOL (GUANAJUATO) PRODICASOL (GUANAJUATO)
•
COVEG (Comisión de Vivienda del Estado de Guanajuato), paquete ecológico por $16 585.00.
•
Hipotecas Verdes del INFONAVIT
•
CONAVI ( SUBSIDIOS PARA CASAS SUSTENTABLES) CONAVI ( SUBSIDIOS PARA CASAS SUSTENTABLES)
•
Fondo Plata del Gobierno de Zacatecas
•
FONDOS ESPECIALES EN VARIOS MUNICIPIOS DEL PAÍS
Costo del regaderazo en MĂŠxico $3.00 Gas LP
$2.50
Gas Natural
$2.00 $1 50 $1.50 $1.00 $0.50 $0.00
19 95 19 96 19 97 19 98 19 99 20 00 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05
Pesos po or baĂąo
S l Solar
P t i l de Potencial d las l Energías E í Renovables: R bl Mundo M d Radiación Solar en la Superficie de la Tierra/año 152,424 , x 1013 kWh
Hidráulica 4.6 x 1013 kWh Biomasa 152.4 x 1013 kWh Mareas 762.1 x 1013 kWh Eólica 3,084.4 x 1013 kWh
Consumo mundial C di l de d Energía en 1995 9.5 x 1013 kWh
Fuente: Ing. Preben Maegaard, Presidente de la Asociación Mundial de Energía Eólica (WWEA) y Vicepresidente de EUROSOLAR, Varadero Cuba, 25 mayo 2005
GRACIAS damg@pumas.ii.unam.mx