Energia Eolica y Solar en Mexico

Simulación de sistemas de energías renovables

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE HUICHAPAN

División de Ingeniería en Energías Renovables e Innovación Agrícola Sustentable

Energía eólica y solar en México

Investigación

Presentan:

Alumnos de Ingeniería en Energías Renovables, 7° Semestre

Uribe Ortiz Jessica Karen

Galindo Martínez Karol

Hernández Chávez Gerardo

Asesor:

Dr. Josué Addiel Venegas Sánchez

Huichapan, Hgo; a 30 de noviembre de 2015


Varios países han apostado al desarrollo tecnológico lo que les ha permitido utilizar diversas fuentes renovables, fundamentalmente para la generación de energía eléctrica. Sin embargo, su participación en la producción mundial aún es pequeña a pesar de representar una opción real para cubrir la demanda prevista en los escenarios de generación de energía más adversos en el mundo. Y esto se debe a que en algunos escenarios el encarecimiento de las fuentes fósiles de energía y de las metas de mitigación de gases de efecto invernadero (GEI) establecidas en acuerdos internacionales han hecho imprescindible crear programas para la promoción de fuentes renovables (Herrera et al., 2012).

El continuo y creciente deterioro del ecosistema mundial y el agotamiento a mediano plazo de las reservas de combustibles fósiles: carbón, petróleo y gas; son las principales consecuencias del actual sistema energético mundial. El sistema se basa en la utilización intensiva de dichas fuentes. Por esta razón es imperativo el desarrollo de fuentes energéticas alternas que sean armónicas ambientalmente, renovables y/o inagotables. Estas fuentes alternativas incluyen la radiación solar directa, la energía solar indirecta (hidráulica, viento, olas, biomasa, térmica de los océanos), la energía geotérmica, la de las mareas y nuclear. . En la actualidad existe una búsqueda incesante de formas de aprovechamiento de estas energías que sean factibles técnicamente y atractivas económicamente (Posso, 2002).

Conforme el aprovechamiento de las energías renovables y el financiamiento de la transición energética, se ha presentado en México el programa de especial de aprovechamiento de las energías renovables (Greenpeace, 2008).

México tiene un gran potencial en materia de energías renovables como lo muestra el los programas que ofrecen las nuevas reformas con amplias oportunidades que deben ser aprovechadas (Montoya et al., 2013).

La (SENER) unos años atrás empezó a visualizar el principal objetivo de reducir los riesgos inherentes a la dependencia de los hidrocarburos y una convicción de incorporar el concepto de sustentabilidad en las políticas y estrategias del sector energético y para esto los agruparon en dos grandes variantes:

Eficiencia energética, y Energías renovable

El aprovechamiento de las energías renovables también ha sido un motor para el desarrollo social, el cual ha permitido el acceso al servicio eléctrico a comunidades donde a energía convencional es económicamente inviable por estar muy apartadas de la red eléctrica. Cabe destacar otro punto importante de la utilización de las energías renovables, que además de contribuir a mejorar la calidad del aire, contribuye a la conservación de los recursos naturales (Montoya et al., 2013).

A nivel mundial las energías renovables representan el 18% de la generación eléctrica, (unas de ellas seria las energías hidráulica y eólica) mientras que el suministro térmico en las energías renovables es el 24%, en la figura1 se puede ilustrar como ha ido el proceso de la generación de energía eléctrica con energías renovables en comparación de las convencionales desde el año 2007 (López et al., 2012).


Figura 1. Elaboración de grafica con datos de la International Energy Agency.

Tipos de energía

Si bien las fuentes de energía pueden clasificarse de variadas formas según el criterio usado, la clasificación más amplia de la misma es en renovables y no renovables. Las primeras son aquellas que se consumen a una mayor velocidad de lo que la naturaleza puede reemplazarlas; tal que la cantidad total disponible es cada vez menor y su posibilidad de reposición remota, en esta categoría se ubican las fuentes fósiles. Las segundas, son fuetes que o pueden reponerse al generarse por procesos cíclicos de periodicidad variable (desde horas hasta años) o son inagotables. Se conocen genéricamente como energías alternativas (EA) (Herrera et al., 2012).

Energías Alternativas (EA)

Comprenden todas aquellas energías de origen no fósil y que no han participado significativamente en el mercado mundial de la energía. Se tiende a usar indiscriminadamente los términos renovables, nuevas y no convencionales como sinónimos, no siendo totalmente correcto. Así, el término no convencional no significa necesariamente nuevo, como es el caso de la energía solar, conocida desde hace mucho tiempo. Tampoco se debe confundir el concepto de energía renovable con el de no-convencional, úes entre las fuentes energéticas convencionales se encuentran algunas con características de renovables, como la hidráulica o la bioenergía. Existen además fuentes no renovables y no convencionales como la energía geotérmica o la fusión nuclear. Las energías no agotables, como la eólica, comúnmente se incluyen entre las renovables. De manera que el término alternativo es, quizás, el más adecuado para englobar todas estas opciones energéticas (Gómez y Porta, 2009).


Figura 2. Clasificación de los EA.

La primera crisis de la energía, en la década de los setenta, renovó el interés hacia estas fuentes energéticas relegadas por los combustibles fósiles; luego, en la década de los ochenta, ante las evidencias de n deterioro ambiental generalizado atribuido principalmente a la quema de aquellos, el desarrollo de las alternativas adquirió mayor importancia. Hoy en día, a más de un cuarto de siglo, muchas de las tecnologías de aprovechamiento han madurado y perfeccionado, aumentando su confiabilidad y mejorado su rentabilidad para muchas aplicaciones. Como resultado países como Estados Unidos (EE.UU.), Alemania, España e Israel presentan un crecimiento muy acelerado de su uso (Montoya et al., 2013).


47%

46%

5%

1% 1%

Biomasa

BiomasaHidroelectricaGeotermica SolarEólica

Figura 3. Distribución porcentual del consumo de las EA por fuente.

Para el año 2000, el consumo energético de estas fuentes fue igual al 8% del consumo mundial correspondiente a 32 cuatrillones de BTU. Si bien la participación en el mercado todavía es baja, se espera a mediano plazo un incremento importante, las proyecciones optimistas establecen que las EA podrían suplir el 50% de la demanda mundial de energía para el año 2050 (Martínez, 2002).

México cuenta con los recursos naturales óptimos para el desarrollo de las energías renovables. Este recurso se localiza a lo largo de toda la geografía nacional (Herrera et al., 2012).

En las región norte del país se sitúa una de las zonas de mayor potencial de generación solar fotovoltaico a nivel mundial, por su alto nivel de irradiación. Las zonas más ventosas del estado de Oaxaca y otros estados como Tamaulipas, Baja California, Puebla o Veracruz permitirían maximizar las horas de funcionamiento de las instalaciones eólicas (Posso, 2002).


Figura 4. Ilustrativo de la ubicación geográfica de las zonas con mayor potencial renovable según tecnología, PwC.

Potencial Eólico

De acuerdo al estudio sobre el potencial eólico en México, llevado a cabo por PwC en colaboración con la Asociación Mexicana de Energía Eólica (AMDEE), México cuenta con un potencial eólico superior a los 50 GW con factores de planta superiores al 20% (Campo et al., 2013).


Figura 5. Potencial eólico mexicano según factor de planta.

Desde tiempo ataras se ha aprovechado la energía del viento en aplicaciones como transporte con velas, molienda de granos y bombeo de agua peros hace pocos años se empezó a introducir el desarrollo de la tecnología para transformar esta energía en electricidad a gran escala. Este proceso consiste en la energía cinética asociada al viento y transformarla en otra fuente de engría como l mecánica como la eléctrica.

Existen dos técnicas principales a partir de las cuales se ha buscado transformar la energía eólica en electricidad:

a) En la primera se utiliza una maquina generadora de eje horizontal apoyada en lo alto de una estructura cuyo rotor está provisto con alabes o palas que le permiten capturar la energía cinética del viento.

b) La segunda, utiliza un generador de eje vertical apoyado en el suelo con un rotor igualmente provisto de alabes que le permiten capturar la energía.

La energía eólica presenta ventajas importantes para cualquier matriz energética debido sus costos, aunque no produce emisiones de gases de efecto invernadero. En cambio presenta algunas desventajas en su intermitencia, entre las zonas de viento y las redes eléctricas, la contaminación visual y auditiva son algunas de sus ventajas y desventajas.

En México se han identificado diferentes zonas con potencial para la explotación eólica para la generación eléctrica, algunos lugares importantes son como: el Istmo de Tehuantepec, el estado de Oaxaca, Baja California, así como los estados de Zacatecas, Hidalgo, Veracruz, Sinaloa, y la península de Yucatán, entre otros. La asociación Mexicana de Energía Eólica estima que estas zonas podrían aportar hasta 10,000 MW de capacidad.

El potencial eólico en el país ha permitido que el día de hoy se cuenten con una cartera amplia de proyectos en operación y desarrollo podemos observar en la siguiente figura 4.


Figura 6. Proyectos potenciales eólicos en el país

La energía eólica ha tenido un crecimiento importante en los últimos años colocándose como una de las principales fuentes renovables de generación eléctrica. En México se tienen experiencias como en Baja California y Oaxaca todo esto a partir del año 2006 dando inicio al desarrollo de diversos parque eólicos donde se denominó Temporada Abierta.

A través del proyecto Temporada Abierta se acordó la construcción de infraestructura y reforzamiento de transmisión para interconectar 2,473 Megawatts de proyectos eólicos públicos y privados en Oaxaca entre 2009 y 2012. La inversión estimada de estos proyectos supera los 60 millones de pesos y se espera que para el 2016 el 8% de la demanda de energía eléctrica del país sea producida por energía eólica al igual generar más de 10,000 empleos directos e indirectos.

Potencial solar fotovoltaico

México es el país latinoamericano con mayor potencial solar fotovoltaico, cuenta con altos índices de irradiación solar media a lo largo de toda su geografía, 6KWh/m2 y día en promedio. En cuanto a las regiones con mayor potencial fotovoltaico, Baja California, Baja California Sur, Sonora, Chihuahua y Coahuila presentan los niveles más altos de irradiación con medias superiores a 6.5 KWh/m2 y día (Martínez, 2013).


Figura 7. Irradiación solar media a lo largo de la geografía mexicana.

Estos altos niveles de irradiación posibilitan que México pudiese satisfacer la totalidad de su actual demanda eléctrica únicamente mediante la utilización de fuentes de generación fotovoltaica en las regiones de mayor potencial, aprovechando únicamente el 4% de los 6,500 TWh/año de potencial de generación total que existe en el país (Martínez, 2013).

Cabe señalar que si bien el potencial solar se encuentra primordialmente en el norte de país, existe gran potencial en las regiones centro y península de Yucatán que podrían ser aprovechadas a través de paneles fotovoltaicos en techos de casas o edificios (Posso, 2002).

Con respecto al aprovechamiento del potencial termosolar, la CFE a través del proyecto Agua Prieta II iniciará la aplicación del sistema termosolar de concentración, con la inclusión de un campo solar de canal parabólico con capacidad de 14 MW en una planta de Ciclo Combinado, con fecha estimada de puesta en marcha en el año 2013. Asimismo, otros proyectos en estado de prefactibilidad en Baja California, con una potencia acumulada de 100 MW, dan cuenta el ´potencial que podría tener esta tecnología en el SEN.

Considerando la capacidad energética del sol, la cual perdurara durante millones de años, así como la privilegiada ubicación de México en el globo terráqueo la cual permite que el territorio nacional destaque en el mapa mundial con mayor promedio de radiación solar anual con índices que van desde los 4.4 kWh/m por día en l zona centro, a los 6.3 kWh/m por día en el norte del país resulta fundamental la adopción de políticas públicas que fomenten el aprovechamiento sustentable de la energía solar en nuestro país.

Capacidad Instalada de la Energía Fotovoltaica

Se estima que la capacidad total de las instalaciones fotovoltaicas en México es de 18.5MW, que generan en promedio 8,794.4MWh por año.

En el mundo existe una capacidad instalada de generación de electricidad a partir de la tecnología fotovoltaica de más de 16,000 MW.


En el caso de Mexico, prácticamente todas las instalaciones fotovoltaicas que existen en el país se encuentran en comunidades rurales aisladas de la red eléctrica y muchas de ellas fueron instaladas por medio de programas gubernamentales de electrificación rural, como el Fidecomiso de Riesgo Compartido (FIRCO).

Considerando dichos avances nuestro país destaca en el listado de los 15 países a nivel mundial con mayor capacidad instalada de energía fotovoltaica la figura 5 ilustra una tabla con la posición de nuestro país a nivel mundial.

Figura 8. Capacidad de energía solar fotovoltaica instalada a nivel mundial.

Nuestro país cuenta con gran potencial para el desarrollo de la energía solar, reconocido a nivel mundial por lo que su fomento y desarrollo resultaran fundamentales en los próximos años para la obtención de beneficios energéticos económicos, sociales, y ambientales que conlleva.


Referencias

[1]. Herrera, J.H.; Irastorza, V.; Malo, I.S.; Ruiz, M.; Valle, J.A.; Escalante, H. (2012). Prospectiva de energías renovables 2012-2026. Secretaria de energía (SENER). 1(2). 19-24.

[2]. Montoya, F.; Castillo, F.; Quintero, M. (2013). Análisis del potencial energético en México. Ciencia t tecnología. 2(7). 67-78

[3]. López, V.; Alcalá, C.; Moreno, L. (2012). La cadena de suministro de energías renovables. Conociencia Tecnológica. 43. 18-23

[4]. Gómez, V.; Porta, M. (2009). Índice para evaluar el desempeño de las energías renovables. Ingeniería mecánica. Tecnología y desarrollo. 3(11). 77-83

[5]. Martínez, G. (2002). Medio Ambiente: futuro y pasado. Ing. Química. 387. 181-186[6]. Posso, F. (2002). Energía y Ambiente, presente y futuro. Parte dos: sistema energético

basado en energías alternativas. Geoenseñanza. 7(2). 54-73[7]. Martínez, A. (2013). Plan integral para el desarrollo de las energías renovables en México

2013-2018. Propuesta de escenarios y acciones necesarias para su desarrollo. 1. 10-13.[8]. Campo, M.; Edelstein, N.; García, Á. (2013). La energía del viento en México. RIIT. 5(4). 43-

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