¿Cuál crisis energética?: Necesidad de uso racional de

la energía y renovablesAgustín A. Irizarry Rivera, Ph.D., P.E.

agustin@ece.uprm.eduCatedrático

Depto. Ing. Eléctrica y ComputadorasUniv. Puerto Rico – Mayagüez

Semana de la Planificación 2012RELACIÓN ENTRE LA CRISIS ENERGÉTICA Y LA CRISIS ALIMENTARIAColegio de Arquitectos y Arquitectos PaisajistasSan Juan, Puerto Rico - 14 noviembre 2012

Crisis Oficial: Orden Ejecutiva 2010-034 19 de junio 2010basada en la Ley # 76 del 5 de mayo 2000

El Gob. Fortuño declara un “estado de emergencia en Puerto Rico” y ordena “el uso de un proceso expedito para desarrollar proyectos y programas que fomenten una nueva infraestructura de generación de electricidad”. El estado de emergencia permite desarrollar proyectos sin los permisos, consultas, certificaciones y otros cotejos ordinarios que hacen las agencias de gobierno.

La Ley #76 define estado de emergenciacomo una situación que “pone en riesgo lavida, la salud pública, o la seguridad de lapoblación o pone en riesgo un ecosistemasensitivo” ó “un evento (o grave deteriorode infraestructura) que impide se suplaservicios esenciales al pueblo”. Una“emergencia” es una anomalía grave,por ejemplo: huracán, tsunami,terremoto, erupción volcánica, sequía,fuego, explosión, u otra catástrofe óun ataque enemigo por medio desabotaje, bombas, artillería, o guerraatómica, química o bacteriológica ...

¿Cuál crisis energética?• No hay volcanes activos, meteoritos, invasión …• Hay más capacidad de generación que demanda• La demanda de electricidad está disminuyendo

– Economía → inmigración, menos consumo– ¿mayor conciencia ambiental? ¿cambios tecnología?

• La línea oficial: ¡No podemos competir por el alto costo de la energía! (similar al argumento de que la Universidad cuesta mucho …)

• La ÚNICA solución es el Gasoducto (similar a La Cuota)

ROJO – necesidad urgente de diversificar nuestra dependencia de combustible fósil, ¡diversificar en lugar de disminuir!AZUL – emergencia energética, necesidad de competir solución = gasoductoComunidades, ambientalistas, ingenieros, estudiantes … se oponen¿Cuáles son las alternativas?

4.7%

4.2%

4.6%

2.3%

4.9%

5.5% 5.4%

3.3%

6.3%

0.9%

0.1%

3.0%

0.8% -0.2%

-1.2%

-2.8%

-3.7%-3.8%

-1.0%

0.3%

$0.09$0.09

$0.09 $0.10

$0.10

$0.10$0.09

$0.11$0.12

$0.11

$0.13$0.13

$0.15

$0.18

$0.18

$0.22

$0.22 $0.22

$0.24

$0.28

$0.00

$0.05

$0.10

$0.15

$0.20

$0.25

$0.30

-5%

-3%

-1%

1%

3%

5%

7%

1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011

prec

io v

enta

pro

med

io, $

/kW

h

cam

bio

en %

PN

BCambio en Producto Neto Bruto y precio de venta, promedio, de la

electricidad en Puerto Rico 1993-2012

cambio en producto interno bruto precio de venta promedio $/kWh

Fuente de datos: PNB http://www.indexmundi.com/facts/puerto-rico/gdp-growthPrecio de venta: Informes de Emisión Bonos: http://www.bgf.gobierno.pr/investors_resources/prepa.htmlPrecio venta: (93-96) 1997,pp 22; (97-01) 2002,pp 30; (02-06) 2007, pp 35; (07-11) 2012, pp 57

El precio de la electricidad en PR esaprox. el doble del promedio en EEUU

La idea es cambiar el combustible y ahorrarPrincipales centros de Generación en Puerto Rico

Costa Sur1090 MW1957-1972

Aguirre900 MW 1971592 MW Comb Cycle

Cambalache247.5 MW1997

Palo Seco602 MW1959-1968

San Juan400 MW1964-1965

AES454 MW2002

ecoEléctrica507 MW 2000

Gen quemando petróleo residual

Gen quemando gas (LNG)

Gen quemando carbón

Gen quemando petróleo destilado

Gen quemándo diesel

hidroeléctrica, 100 MW total

Nuestra electricidad llega en barco…

Fuente: www.ecoelectrica.com

En el 2014 cambiamos el tipo de barco

No es crisis porque sea muy cara o porque no hay electricidad. ¡Nuestro problema es la seguridad energética! ¿No es cara? La derrochamos …

Índice de Desarrollo Humano (IDH) combina la expectativa de vida al momento de nacer (salud y longevidad), alfabetización y estándar de vida (logaritmo natural GDP per cápita ajustado por ppp).

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 18,000

IDH

(200

7)

kWh per capita anual (2006-07)

IDH vs. kWh per capita anual

África

América Latina

Asia

Caribe

Europa, EEUU, Canada

Medio Oriente

Grecia

Australia

RusiaEspaña

Chile

Trinidad y Tobago

Afganistán

Etiopia

Camerún

IndiaMarruecos

Pakistán

Cuba

Perú

Rep. DominicanaChina

Sudáfrica

Venezuela

Portugal

Italia

Portugal = 4,585 kWh

Arabia Saudita

Singapur

Suiza

Japón Nueva Zelanda

FinlandiaCanadaEEUU

QatarKuwait

Emiratos Arabes Unidos

Suecia

HDI de Puerto Rico de 0.8 a 0.9 desde el principio de los 90 y alto consumo de electricidad

5,600 – 5,900 kWh

Naciones Unidas Human Development Report 2009, CIA FactBookPablo Espinoza, Indice de Desarrollo Humano:Estimado para Puerto Rico, Tesis UPR

ARET, www.uprm.edu/aret/• La energía renovable es abundante en Puerto Rico

– Viento y Fotovoltaico: Abundante recurso, tecnología comercial– Biomasa y olas del mar: Abundante recurso, tecnologías

prototipo/comerciales, asuntos de política pública (comida vs energía)

– Ahorro energético• Recomendamos sol (fotovoltaico), viento y olas del mar en el

futuro inmediato. Con solo 10% del recurso (incluye espacio que ocupa) podemos generar la energía eléctrica consumida en el 2006.

• La pregunta no es como integrar los recursos renovables a la red eléctrica existente sino como ajustamos y cambiamos la red eléctrica (cambio físico y la gestión de red) para permitir el máximo uso de energía renovable (máximo factible en lo tecnológico, económico, ambiental y social).

kWh $/día (28 ¢/kWh) $/año300 días

Costo calentador

12 $3.36 $1008 $1,800

Referencias: US Bureau of Census y Generation Displacement, Power Loss and Emissions Reduction due to Solar Thermal Water Heaters, Jennifer Jimenez & Agustin Irizarry

Hacen falta ~12 kWh para calentar el agua en un tanque de 63 galones de 70°F a 125°F. Esta energía se consume todos los días del año.

100150200250300350400450500550600650700750800850900950

1,000

115,735 231,471 347,206 462,941 578,677 694,412 810,147 925,882

mill

ones

dól

ares

de

los

E.E.

U.U

.

viviendas cambiando de calentador eléctrico a calentador solar

Ahorro anual usando calentadores solares

184,23$100823

8.110081800

=×

= $592 millones anuales, 16% ventas AEE $3,709 millones 2006

50%

¿Qué más?lumens Incandescente Compacta

fluorescente

850 60 W 11–15 W

1700 100 W 22–25 W

kWh

)

millones 4863604503000,000,1millones 138$000,000,1138$

kWh/año 75.492 bombillas 10 MVA5.265 MW450

MVA11.7 MW10 MW450000,000,1W 45(10

=×××=×

⇒⇒

⇒=××

Referencias: US Bureau of Census y Generation Displacement, Power Loss and Emissions Reduction due to Solar Thermal Water Heaters, Jennifer Jimenez & Agustin Irizarry

considerando pérdidas

¿Cuantos legisladores hacen falta para cambiar una bombilla*?

1. Cuba - completado en el 2007.2. 10 otras naciones caribeñas, incluida Venezuela, lo

están haciendo.3. California – AB 722 Lloyd Levine* lo propone para el

2012

4. Australia, 20 febrero 2007 – para el 20115. Nueva Zelanda – anuncia se une al plan de Australia6. UK – 12 marzo 2007 – para el 20117. Irlanda, Portugal, Bélgica y Holanda – marzo a mayo 2007 anuncian meta

igual a UK8. Canadá – abril 2007 – para el 20129. Suiza - agosto 2007 – para el 201010. Estados Unidos - sep 12 2007 - US S.2017 Vistas públicas y S.3221 – Sec-

109 Jane Harman

Tailandia, Ghana, Egipto, India, Indonesia, Sur África, Vietnam, Brasil, México, China

Energía Solar FotovoltaicaEfraín O’Neill Carrillo, PhD, PEAgustín A. Irizarry Rivera, PhD, PE

Laboratorio Solar Casa Pueblo-RUM (Solartek) Obra Sobresaliente de Ingeniería Eléctrica 2008 CIAPR

Estimated average hours of peak insolation in Puerto Rico, daily

3.4

3.1

2.7

4.5

4.1

3.8

5.5

5.2

4.8

Hormigueros

Rincón

Cabo Rojo Lajas

Guánica

San Germán

Mayagüez

Añasco

Aguada

Aguadilla

MocaIsabela

Sabana Grande

Yauco

Maricao

Las Marías

San Sebastián

Lares

Camuy

Quebradillas Hatillo

Arecibo

BarcelonetaManatí

Florida

CialesUtuado

Adjuntas

Guayanilla Peñuelas

Ponce

Jayuya

Juana Díaz Santa

Isabel

Villalba

Orocovis

Morovis

Vega BajaVega Alta

Dorado

Toa BajaCataño

Corozal

Toa Alta

Naranjito

BarranquitasComerio

CoamoAibonito

SalinasGuayama

Arroyo

Yabucoa

Maunabo

Patillas

Cayey

Cidra

Aguas Buenas

CaguasSan Lorenzo

Bay

amón

Gua

ynab

o San Juan

Carolina

Loiza

Canovanas

Río Grande

Luquillo

Fajardo

CeibaNaguabo

Humacao

Las Piedras

Trujillo AltoGurabo

Juncos

0.220.19

0.18 0.16 0.15 0.13 0.13 0.12 0.110.17 0.15 0.130.12 0.11 0.10 0.09 0.09 0.08

$0.00$0.05$0.10$0.15$0.20$0.25

2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5

$/kW

h

peak sun hours

Levelized Cost of Energy, $/kWh (net metering, 20 years, 1% annual degradation)

LCOE 4$/W LCOE 3$/W

El Yunque

Cabo Rojo SurGuánica

AdjuntasCanovanasMayagüez Norte

15

Rooftop Solar Challenge to Induce Market Transformation in Puerto Rico

$0.27

16

Energía Eólica

Una opción rentable y hay que ubicarlas

¡FUERA de los campos agrícolas!

Financing via loan

Sell price¢/kWh

Sell price¢/kWh(PTC)

Sell price¢/kWh(Tax free)

Private investor 8.37 7.92 7.61

Utility(bonds)

6.73(5.54)

6.48(5.49)

6.34(5.44)

Determination of Favorable Conditions for the Development of a Wind Power Farm in Puerto RicoMS Thesis, 2005 Carlos A. Ramos Robles and AgustínIrizarry Rivera

Puerto Rico’s east coast, 10 MW wind farm

17

ENERGÍA OCEÁNICA, OLASAgustín A. Irizarry Rivera, PhD, PE

Potencia estimada en mar abierto al norte de

PR, 15 kW/m

El “por metro” se refiere al ancho del

frente de la ola

Con 10% 1080 kWh mensuales

BiocombustiblesDr. José Colucci, PEDr. Lorenzo Saliceti Piazza, PE

¡¡Cuidado!! ¡¡Cuidado!!

Con losestimados

¿El Futuro?

Conclusiones• No crisis energética sino inseguridad energética.• La comida PRIMERO - “De qué vale esta hambriento y

tener electricidad.”• La energía renovable es abundante en Puerto Rico

– Viento y Fotovoltaico: Abundante recurso, tecnología comercial– Biomasa y olas del mar: Abundante recurso, tecnologías

prototipo/comerciales, asuntos de política pública (comida vs energía)

– Ahorro energético• Recomendamos sol (fotovoltaico), viento y olas del mar en el

futuro inmediato. Con 10% del recurso podemos generar la energía eléctrica consumida en el 2006.

ARET, www.uprm.edu/aret/

Agustin Irizarry Rivera, Ph.D., P.E.agustin@ece.uprm.eduDepartamento de IngenieríaEléctrica y ComputadorasTel. 787-832-4040 ext. 2472, 3090Fax: 787-831-7564

¡Gracias!

Estimated average insolation in Puerto Rico, kWh/m2 per year

1495

1343

1191

1952

1800

1648

2408

2256

2104

Hormigueros

Rincón

Cabo Rojo Lajas

Guánica

San Germán

Mayagüez

Añasco

Aguada

Aguadilla

MocaIsabela

Sabana Grande

Yauco

Maricao

Las Marías

San Sebastián

Lares

Camuy

Quebradillas Hatillo

Arecibo

BarcelonetaManatí

Florida

CialesUtuado

Adjuntas

Guayanilla Peñuelas

Ponce

Jayuya

Juana Díaz Santa

Isabel

Villalba

Orocovis

Morovis

Vega BajaVega Alta

Dorado

Toa BajaCataño

Corozal

Toa Alta

Naranjito

BarranquitasComerio

CoamoAibonito

SalinasGuayama

Arroyo

Yabucoa

Maunabo

Patillas

Cayey

Cidra

Aguas Buenas

CaguasSan Lorenzo

Bay

amón

Gua

ynab

o San Juan

Carolina

Loiza

Canovanas

Río Grande

Luquillo

Fajardo

CeibaNaguabo

Humacao

Las Piedras

Trujillo AltoGurabo

Juncos