IV Convención de Ingeniería: Petróleo y Gerencia de Hidrocarburos

Energías Alternativas

Ing. Nelson Hernández

Blog: Gerencia y Energia

Twitter: @energia21 Noviembre 2010

TOPICOS

• Energía y Población

• Desafíos Globales Urgentes

• Energías Alternativas

• Biocombustibles

• Solar / Eólica / Maremotriz

TOPICOS

• Energía y Población

• Desafíos Globales Urgentes

• Energías Alternativas

• Biocombustibles

• Solar / Eólica / Maremotriz

“La agricultura primit iva aunque sostenible había permit ido que la población aumentara hasta cerca de mil mil lones al inicio de la Era del Petróleo. La población entonces se expandió seis veces, exactamente al t iempo que lo hacía la producción del petróleo. Una tasa de crecimiento sin precedentes en la historia de la Humanidad”.

Colin Campbell, 2006

“En 1859, la especie humana descubrió un enorme cofre del tesoro en su sótano: el petróleo y el gas, unas fuentes de energía que se encontraban con facil idad y a bajo costo. Hicimos, al menos algunos de nosotros, lo que nadie hace con un tesoro en el sótano, sacarlo y despil farrarlo”.

Kenneth Boulding, 1978

El mundo de noche

POBLACION

ELECTRICIDAD

CAMBIO CLIMATIC

O

DESARROLLO

DESCARBONIZAR SISTEMA

ENERGETICO

NUEVO ORDEN

ENERGETICO

2005 2025202020152010 2030

45

40

35

30

25

20

Mill

ardo

s de

TM

de

CO

2

Referencia

Gestión Emisión de CO2

Fuente: IEA Elaboración: Nelson Hernández

Políticas Alternativas Estabil ización 450 ppm

Biocombustibles

CC Industria

CC Plantas eléctricas

Eficiencia uso eléctrico

Eficiencia uso final

Renovables

Nuclear

Solar

Nuclear

Maremotriz

Geotérmica

Biomasa

Eólica

Gas natural

Carbón

Petróleo

Hidráulica

Térmica

Foto voltaica

Espacial (futura)

Residuos

Cult ivosBiocombustible

s

Renovables: Existen en una cantidad i l imitada en la naturaleza y amigables al ambiente

No Renovables: Existen en una cantidad l imitada en la naturaleza y no amigables al ambiente

Fuentes de energía

Elaboración: Nelson Hernandez

2009. Los 10 primeros consumidores de energía

Fuente: BP Elaboración: Nelson Hernández

TotalHidroelecNuclearCarbónGasPetróleo

111646.65.529.423.834.8Mundo

39236.73.115.732.342.2Resto

72416.66.836.719.230.7Sub total

22639.21.35.28.146.2Brasil

2380.314.028.812.843.8Sur Corea

2425.438.44.215,936.2Francia

2901.410.524.524.239.3Alemania

31928.36.48.326.730.4Canadá

4643.613.423.417.042.6Japón

4695.10.852.410.031.7India

6356.35.813.155.219.7Rusia

21776.40.770.63.718.6China

21822.98.722.827.038.6Estados Unidos

% MMTPE

Base no fósilBase fósil

Total = 4565 GW

33.3 %66.7 %

Mundo. Capacidad generación eléctrica (2009)

Gas PetróleoCarbón

Total = 3045 GW

37.3 %

14.2 %

48.5 %

GeotermalBiomasaSolar Eólica Nuclear

Hidroeléctrica

Total = 1520 GW3.3 %

10.6 %

25.6 %

58.1 %

0.8 %1.6 %

Fuente: BP / EIA Elaboración: Nelson Hernández

Consumo Mundial de Energía Primaria (MMBDPE)

Fuente: BP/EIA Elaboración: Nelson Hernández

1965

76.65.5

15.5

38.5

40.4

1985

143.66.14.6

20.4

28.4

40.5

1995

171.65.95.5

22.0

25.9

39.7

2005

212.26.05.8

23.0

26.8

38.3

2009

224.26.45.3

23.1

28.6

36.5

2035

13.5

322.0

6.4

21.9

27.9

30.3

1975

115.75.6

18.5

27.6

46.9

Renovable

Nuclear

Gas

Carbón

PetróleoCifras dentro de columnas son %

Líquidos (30.3 %)

Carbón (27.9 %)

Nuclear (6.4 %)

Renovables (13.5 %)

Gas natural (21.9 %)

Electr icidad (45.2 %)

77.6 %

100 %

69.6 %

35.7 %

3.9 %

Perdidas (67.4 %) Neta (32.6 %)

Transporte (27.7 %)

Industrial (51.1 %)

Comercial (7.8 %)

Residencial (13.4 %)

60.8 %

1.8 %

29..0 %

4.5 %

3.0 %

39.4 %6.0 %15.9 %

28.1 %

1.8 %

0.5 %

0.4 %

0.1 %21.9 %

26.7 %

1.3

%

23.2 %

48.8

%

Total =332 MMBDPE

Neto final = 231 MMBDPE

CO2 = 11.5 x 10 9 TM

95 %

3 %2 %

21.4 %

57 %23 %

20 %

50.6 %

67 %25 %

8 %

11.5 %

11 %

31 %58 %16.5 %

Fuente: EIA Elaboración: Nelson Hernández

Mundo. Pronostico consumo energía al año 2035

TOPICOS

• Energía y Población

• Desafíos Globales Urgentes

• Energías Alternativas

• Biocombustibles

• Solar / Eólica / Maremotriz

Estabil izar crecimiento poblacional Erradicar la pobreza Recuperar ecosistemas Estabil izar el cl ima

Para afrontar emergencia planetaria debemos:

2007

Proceso Preparatorio

Consultas y Conferencias

2008

Preparación f inal de la

Conferencia

Finalización de Estatutos

2009

Conferencia de la

Fundación de IRENA

Firma Estatutos

Decisiones Iniciales

Establecimiento de estructura

Inicio de actividades

Fase Inicial de IRENA

2010

Primera Asamblea

Ratif icación Estatutos

Estructura de Financiamiento

Programa de trabajo

Formación de IRENA (*)

(*) Agencia Internacional de Energías Renovables

Tarifas únicas mundiales para la electricidad Reactores fusión nuclear Energía solar espacial

2035-2050

Cantidad de agua usada en productos

Utilización del calor de los océanos

Primer reactor nuclear de torium

(India) Edificios generan

su propia electricidad

Fabricación agua sintética

80 % energía es fósil

Generación electricidad solar

(ventanas)

Redes locales de transmisión de energía Redes eléctricas inteligentes Escasez de electricidad Nano solar

Uso carbón Limpio Negavatios Caos del carbono Inversiones energías renovables Resurgir de la nuclear Micro generación eléctrica renovable Auto control energía domestica Almacenamiento de energía Biocombustibles 3ra generación

2025-20352020-20252015-20202010-2015

Tendencias en materia de energía

2

20571957

8

4

16

Hoy

2.55 % I.A

.

1.00 %

I.A.

EMISIONES DE CO2(millardos de TM)

+ 2 °C 450 ppm380 ppmConcentración CO2Valor de no retorno

• Elevar a 25 km/lts autonomía vehículos

• Reducir a 8000 Km anuales el recorrido de vehículos

• Mejorar en 25 % la eficiencia de equipos domésticos y AA

• Elevar a 60 % eficiencia plantas eléctricas a carbón

• Captura CO2 en plantas eléctricas

• Captura CO2 en plantas de H2

• Captura de CO2 en plantas combustibles sintéticos

• Reemplazo de plantas eléctricas a carbón por GN

• Incrementar plantas nucleares

• Detener deforestación

• Cambiar métodos de labranza

Políticas Globales

REDUCIR(Implementando 4

políticas)

DETENER

(Implementando 8 políticas)

• Incrementar energía eól ica• Incrementar energía solar• Aumentar Biocombustibles

Energía Siglo XXl (otras acciones y tecnologías)Eficiencia Energética

Automóviles Híbridos

Automóvil de Aire Comprimido

Automóvil a agua

Automóviles eléctricos (Better Place)

Energía Steorn (energía l ibre) ?

Energía Solar Dirigida Espacial (SSP)

Skysails (Barcos a Vela)

Celdas Solares en rollos

Captura de CO2

Energía genética (LS9 Petroleum™)

Nanoenergia

Cambio paradigma del motor a combustión interna

La energía alternativa mas barata

Un cambio de paradigma: Better Place

• Nueva forma de comercializar energía

• Israel 1er país en adoptar la tecnología en forma masiva

TOPICOS

• Energía y Población

• Desafíos Globales Urgentes

• Energías Alternativas

• Biocombustibles

• Solar / Eólica / Maremotriz

“Promoveremos la diversificación de fuentes energéticas para el transporte basados en nuevas tecnologías, incluyendo los biocombustibles”.

Global Energy Security, Declaración de Líderes del G8

16 de Julio de 2006, San Petersburgo

Declaración de Principios

En un contexto de inestabil idad de precios, inseguridad en el abastecimiento y preocupación por el ambiente, surge la necesidad de desarrollar fuentes alternativas al petróleo en la forma de bio combustibles y de otras energías alternativas

Radiación solar (t ierra) = 1800 CPEG

Potencial físico de energías renovables

Energía Eólica = 200 CPEG

Biomasa = 20 CPEG

Energía Geotérmica = 10 CPEGEnergía Oceánica y de Oleaje = 2 CPEGEnergía Hidráulica = 1 CPEG

Consumo Primario actual de Energía Global

Fuente: Nitsch, F. (2007): Technologische und energiewirtschaft l iche Perspektiven erneuerbarer Energien. Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt. Elaboración: N. Hernández

25 % Energía primaria obtenida de la naturaleza: 400 EJ anual = 62.2 x 10 9 BPE

El usuario f inal lo transforma y solo usa 150 EJ anual = 23.32 x 10 9

BPE

Entrega al usuario f inal: 300 EJ anual = 46.65 x 10 9

BPE

50 %

62.5 %

Eficiencia energética

EJ = Exa joule = 10 18 jouleElaboración: N. Hernández

Energías alternativasTransporte

Electricidad

Calentamiento

Biomasa

Solar

Eólica

Geotérmica

Maremotriz

Hidráulica

12056912321822400Total

MGSBEHTotal

4392770Alemania

8484Venezuela

328691Japón

15122137India

136136Noruega

1174175Rusia

1368369Canadá

1715552251376Estados Unidos

141371386Brasil

13563576China

Los 10 primeros en producción electr icidad por energías renovables( Twh)

Hidroelectricidad Eólica BiomasaSolar PV

Geotermal Maremotriz

El concepto de Biorefineria

Biomasa

Árboles

Malezas

Productos agrícolas

Residuos vegetales

Residuos animales

Desechos urbanos

Proceso de Conversión

Fermentación enzimática

Fermentación gas/l iquido

Hidról isis acida/fermentación

Gasif icación

Combustión

Co- combustión

Pirolisis

UsosCombustible

Etanol

Diesel

Potencia

Electricidad

Calor

Químicos Plásticos

Solventes

Fenoles

Adhesivos

Ácidos

Negro de Humo

Pinturas

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09

0.20

0.77

MMBDPE

1 barri l de etanol = 0.525 barri les de petróleo equivalente

Australia

China

BrasilEstados

Unidos

Alemania

Francia

Canadá

Tailandia

España

Colombia

10.47.6

4.6

4.03.2

2.2

409.0261.0

20.117.3

Mundo = 772 MBDPE

2009. Los 10 primeros en producción de etanol (MBDPE)

Producción de etanol

Fuente: BP Elaboración: N. Hernández

Febrero 2008. Boeing 747 de la línea Virgin Atlantic realiza el primer vuelo comercial (Londres - Amsterdan ) impulsado por biodiésel

Biodiesel en la aviación

Siembra de cien mil nuevas hectáreas de caña de azúcar y construcción de once nuevos centrales procesadoras de caña.

Venezuela. Proyecto de etanol

No satisface los requerimientos de 20 MBD de etanolSON NECESARIAS 260 MIL H

7.2 MBD

Checoslovaquia

Alemania

Francia

Bélgica

Otros

Japón

USA

Sur Corea

Italia

España

China

9677

365

363

305

2344

1646

1188

526

465

3423

2628

Total = 22930

2009. Los 10 primeros capacidad generación eléctr ica con base solar (MW)

Fuente: BP Elaboración: N. Hernández

Planta Solar Mojave, California, USA

La planta solar mas grande del mundo

Potencia de 900 MW para una población de 375 mil hogares

USA

Francia

Inglaterra

Portugal

Dinamarca

Otros

Alemania

España

Italia

India

China

35159

4340

3474

3408

22827

18764

10827

4845

4775

25853

25813

Total = 160085

2009. Los 10 primeros capacidad generación eléctr ica con base eolica (MW)

Fuente: BP Elaboración: N. Hernández

Beluga. Barco a vela

Ahorro hasta 40 % de la energía fósil

Bahrain World Trade Center, Golfo Pérsico

http://www.bahrainwtc.com/viewnavigatorfile.htm

Generación 1300 MWh al año (15 % del consumo total). Se elimina la emisión de 55 toneladas de CO2 anualmente

Proyecto Dubai: Torre rotativa Eólica Ver video en: http://www.youtube.com/watch?v=Sy-1QQPfEAo

USA

Islandia

Japón

El Salvador

Otros

Indonesia

México

N. Zelandia

Italia

Filipinas

Kenya

3087

536

204

167

611

958

843

628

575

1904

1197

Total = 10710

2009. Los 10 primeros capacidad generación eléctrica con base Geotermica (MW)

Fuente: BP Elaboración: N. Hernández

Sumergidas Superficie

Turbinas maremotriz

Ver video de las sumergidas en: http://www.youtube.com/watch?v=s-FiCLc5-dI

100.0450Total

20.894Hidráulica

5.826Maremotriz

1.88Geotermal

15.670Eólica

50.6228Solar

3.817Bio Energía

1.67Mini Hidráulicas

%Millones de TPE

2009. Potencial energético estimado de Venezuela

Fuentes:

(1) Tomadas del informe BP 2010 (http://www.bp.com/productlanding.do?categoryId=6929&contentId=7044622)

(2) “Energías Renovables: potencial energético de recursos aprovechables”. División de Alternativas Energéticas, MEM (2001) MARTÍNEZ, A.

(3) Venezuela en el Juego Nuclear (http://plumacandente.blogspot.com/2009/10/venezuela-en-el-juego-nuclear.html)

Elaboración: N. Hernández

29965

560

450

300

5190

23465

Mil lones de TPE

100.0Total

1.9Nuclear (3)

1.5Renovables (2)

1.0Carbón (1)

17.3Gas (1)

78.3Petróleo (1)

%

TPE = 7.33 Barriles Petróleo Equivalente

Venezuela. Potencial energía solar

Venezuela. Potencial energía eólica

Energía eólica en Venezuela (proyectos)

Potencialidad Promedio de velocidad del viento de 11 m/seg. (excelente) Gran extensión de costas

Ubicación Potencial Geotérmico en Venezuela

Fuente: Electric Power Research Institute

Desarrollo tecnológico de energías renovables

Eólica Solar Etanol Bio diesel

5.15

3.18

0.90

0.12

Elaboración: Nelson Hernandez

Rendimiento (Kwh / m 2)

Hidroeléctrica

Solar PV

Solar Concentrada (PV)

Planta a Gas

Torre Solar

Torre Solar + Paneles PV

Nuclear

Parque Eólico

0.0440.016

0.0520.131

0.1430.143

Geotérmica 0.153Maremotriz 0.156

Fuel Oil/Orimulsión 0.158Planta a Carbón 0.161

0.2500.263

Carbón (75 % de secuestro) 0.265

1500

8250

715

1300

3750

67506165

1000

7935

5200

4140

$/Kw instalado

2900

12000

Costo* Generación de Electr icidad ($/Kwh)

Elaboración: Nelson Hernández

(*) Considera costo de la tonelada de emisión de CO2 (50 $/tonelada)

Venezuela. Conclusiones

Venezuela t iene alto potencial para desarrollar la energía eólica y la solar

El uso de estas fuentes energéticas han sido esporádicas, y como proyectos pilotos o esnobismo

No existe una polít ica para incorporarlas a la matriz energética venezolana

Los precios bajos de las energías convencionales son barreras para su desarrollo

Lecciones aprendidas

• Por razones ambientales, geopolít icas y económicas es necesario y prioritario el desarrollo de las energías alternativas (EA)

• Las energías fósi les serán sustituidas, paulat inamente, por las EA en los próximos 30 años

• El mayor uso de las EA es en la generación de electr icidad.

• Los bio combustibles “celulósicos” serán los dominantes

• La solar espacial luce como la energía solar dominante en el largo plazo

• Existe alta probabil idad de cambiar el paradigma de motor a combustión interna

• Los países desarrollados (G20) son los abanderados en el desarrollo y aplicación de las EA

• Los países lat inoamericanos, exceptuando Brasil y México, están desfasados en el uso de las EA

Foto NASA: La Florida

Lo que tu hagas cuenta…

Negros, blancos o amaril los; pobres o ricos; desarrollados y no desarrollados; obreros o profesionales; creyentes o no creyentes… tenemos un solo hogar: El Planeta Azul

Trabajemos para que la vida no desaparezca de su faz

IV Convención de Ingeniería: Petróleo y Gerencia de Hidrocarburos

Energías Alternativas

Ing. Nelson Hernández

Blog: Gerencia y Energia

Twitter: @energia21 Noviembre 2010

… Muchas Gracias