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INVENTARIO NACIONAL DE ENERGÍAS RENOVABLES http://inere.energia.gob.mx

Elaborado por: COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD Ing. Victor Hugo Fernández Escamilla Lic. Héctor Ortega Flores Ing. José Damián Campos Noguez Ing. Tomas Grijalva Rodríguez Ing. Adrián Mendieta Cárdenas Ing. Erick Ricardo Goribar Ortega

México, D.F. 2014

Realizado con el apoyo de:

SECRETARÍA DE ENERGÍA

COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD

Secretario Lic. Pedro Joaquín Coldwell

Director General Dr. Enrique Ochoa Reza

Subsecretario de Planeación y Transición Energética Lic. Leonardo Beltrán Rodríguez

Director de Proyectos de Inversión Financiada Ing. Benjamín Granados Domínguez

Director General de Energías Limpias Lic. Efraín Villanueva Arcos

Gerente de Estudios de Ingeniería Civil Ing. Gustavo Arvizu Lara

Director General Adjunto de Energías Renovables Lic. José María Valenzuela Robles Linares

Subgerente de Estudios Hidrográficos Ing. Vicente Arévalo Mendoza

Director de Electrificación Rural Dr. Moisés Dávila Serrano

Jefe del Departamento de Infraestructura Sustentable Ing. Carlos Guillermo Villarreal Esquivel

Jefa del Departamento de Electrificación Rural Mtra. Rocío Farías Carrillo

PRÓLOGO México ha ratificado, a través de la reforma energética, que el país está listo para asumir los retos de asegurar el oportuno acceso a la energía para las empresas y las familias, que la energía sea asequible y contribuya a la competitividad de la economía y que ello se realice minimizando los impactos ambientales y maximizando los beneficios sociales. El aprovechamiento de las energías renovables contribuirá al cumplimiento de todos estos objetivos, al asegurar el abasto de energía con bajas emisiones contaminantes, con costos estables asociados a infraestructura de largo plazo en regiones con menores índices de actividad industrial. El desarrollo del sector energía y particularmente de las energías renovables, requiere de la participación del sector público y del privado, pero también de la academia y los ciudadanos en general. Uno de los principales compromisos de la reforma energética es la transparencia y el impulso a la participación social y comunitaria en el desarrollo local; ello requiere que los gobiernos locales, las empresas y los ciudadanos tengan más y mejor información sobre el sector energético en México y especialmente sobre los recursos disponibles en cada región del país, así como sobre las condicionantes que imperan para su desarrollo. La publicación del Inventario Nacional de Energías Renovables como una herramienta pública y de fácil acceso por internet, es una contribución significativa en el trabajo de la Secretaría de Energía con la transparencia y la provisión de más información para la toma de decisiones desde la sociedad. Esta publicación será un instrumento que permitirá potenciar aún más el uso de estas nuevas herramientas de acceso público, a través de un mejor entendimiento de las tecnologías para el aprovechamiento de las energías renovables y su relación con los recursos disponibles en cada región.

Lic. Pedro Joaquín Coldwell Secretario de Energía

CONTENIDO Antecedentes 1 1. ¿Qué son las Energías Renovables? 2 ¿Qué es la Energía Solar? 3 ¿Qué es la Energía de Biomasa? 8 ¿Qué es la Energía Eólica? 11 ¿Qué es la Energía Hidráulica? 13 ¿Qué es la Energía Geotérmica? 16 ¿Qué es la Energía Oceánica? 18 2. La energía eléctrica mediante recursos renovables en el Mundo

La Energía Solar 19 La Energía de Biomasa 21 La Energía Eólica 21 La Energía Hidráulica 23 La Energía Geotérmica 23 La Energía Oceánica 24 3. La energía eléctrica mediante recursos renovables en México

La Energía Solar 26 La Energía de Biomasa 27 La Energía Eólica 29 La Energía Hidráulica 30 La Energía Geotérmica 32 4. Potencial en recursos renovables para la producción de electricidad en México 33 Clasificación del potencial 33 Potencial de la Energía Renovable en México 33 La Energía Solar 33 La Energía de Biomasa 36 La Energía Eólica 43 La Energía Hidráulica 45 La Energía Geotérmica 47 La Energía Oceánica 50 Referencias bibliográficas 52 Glosario de términos 53 Glosario de unidades 55 Índice de figuras, tablas y fotografías 55 5

ANTECEDENTES Aprovechar los recursos renovables en México para producir y abastecer de energía limpia al país requiere de un profundo conocimiento de los recursos disponibles en el territorio nacional. La Secretaría de Energía tiene la responsabilidad de proveer la información que permita la mejor toma de decisiones en mercados competitivos, dentro de un marco regulatorio ambiental y social sólido; es por ello que la Secretaría asume el papel de asegurar que toda persona pueda acceder a información de alta calidad técnica y mediante las herramientas apropiadas respecto a los recursos renovables disponibles en el país. En diciembre de 2013, la Secretaría de Energía presentó ante el Consejo Consultivo para las Energías Renovables el Inventario Nacional de Energías Renovables (INERE) que se encuentra en el portal electrónico http://inere.energia.gob.mx, y que representa el esfuerzo concertado más importante en el país para presentar al público los recursos, las restricciones y las oportunidades asociadas a las energías renovables. Con el propósito de incrementar el alcance del INERE se desarrollarán iniciativas específicas, como la incorporación de la información sobre recursos renovables en el Mapa Digital de México del INEGI y la publicación de este documento, Recursos Renovables para la Producción de Electricidad en México. Este proyecto editorial se enmarca en las responsabilidades definidas para la Secretaría de Energía, en la Ley para el Aprovechamiento de Energías Renovables y el Financiamiento de la Transición Energética (LAERFTE). Derivado del trabajo conjunto entre la SENER, CFE y un conjunto mayor de instituciones públicas y privadas, el INERE integra información relevante sobre las energías renovables en México, específicamente sobre energía eólica, solar, geotérmica, hidráulica, oceánica y de bioenergéticos. Toda esta información ha sido la base para la elaboración de este documento, pero además en él se exponen los fundamentos sobre las energías renovables, las tecnologías existentes para su aprovechamiento en la producción de electricidad, la situación en otras partes del mundo, así como en México y el potencial existente en nuestro país. El Programa Especial para el Aprovechamiento de Energías Renovables estableció como una Estrategia el “Generar y difundir información relevante que permita acelerar y ordenar el desarrollo de proyectos renovables”, con el mandato de “Desarrollar herramientas para informar el debate público sobre el futuro del desarrollo de las energías renovables” (Línea de acción 1.4.4). Con base en este documento, los ciudadanos, los empresarios, la academia y los funcionarios del gobierno federal, de las entidades federativas y de los municipios, podrán tener un entendimiento común de las tecnologías para el aprovechamiento de las energías renovables y conocer el potencial en cada región del país.

1. ¿QUÉ SON LAS ENERGÍAS RENOVABLES? Las energías renovables son: “todas aquellas energías derivadas de un proceso natural, las cuales son renovadas en una escala de tiempo humana” [23]. Entre estas fuentes de energía están (figura 1): la hidráulica, la solar, la eólica, la geotérmica, la oceánica y la de biomasa, las cuales existen debido a la energía de la radiación solar, la atracción gravitacional de la luna, el sol y el calor interno de la Tierra.

Figura 1. Clasificación de la energía para la obtención de energía eléctrica y sus recursos energéticos. La energía se clasifica en renovable y no renovable, dentro del contexto de tiempo a escala humana. En el siguiente nivel tenemos el tipo de energía y finalmente tenemos los recursos naturales de donde se extrae la energía. Fuente: Elaboración propia.

Foto 1. Planeta Tierra. Fuente: NASA/NOAA/GSFC/Suomi NPP/VIIRS/Norman Kuring

Nota: Los números entre corchetes indican las referencias bibliográficas que pueden consultarse en la página 53

¿QUÉ ES LA ENERGÍA SOLAR? El sol es nuestra fuente de energía primaria y es el principal precursor de los procesos naturales como: la fotosíntesis en las plantas, las corrientes de aire, la evaporación de las aguas superficiales, la formación de nubes, las lluvias y por consiguiente, el origen de otras fuentes de energía renovable, como el viento, las olas o la biomasa. Su calor y su luz son la base de numerosas reacciones químicas indispensables para el desarrollo de las plantas, de los animales y, en definitiva, para que exista vida sobre la Tierra, por tanto, la principal fuente de energía para todos los procesos que tienen lugar en nuestro planeta. En un año la cantidad de energía solar que llega a la Tierra, atravesando la atmósfera, es de aproximadamente 33% de la energía total interceptada por la Tierra fuera de la atmósfera, y de esta, el 70% se concentra en los mares [1]. Sin embargo, la energía que incide durante un año sobre tierra firme, es igual a varios miles de veces el consumo energético mundial actual. En este documento al referirse a la energía solar, se hace alusión a la energía eléctrica obtenida mediante la transformación a calor, que a su vez es convertida a electricidad, o bien directamente a electricidad. La figura 2 describe los métodos empleados para convertir la energía solar en eléctrica.

ENERGÍA FOTOVOLTAICA Se aprovecha directamente la energía del sol para generar electricidad con base al fenómeno fotoeléctrico, a través del cual ciertos dispositivos fabricados con semiconductores son capaces de convertir la “luz” del sol en electricidad. Al dispositivo donde se realiza dicho fenómeno se le llama celda fotovoltaica [1]. Panel convencional Conjunto de celdas fotovoltaicas conectadas entre sí, que generan electricidad de corriente continua. Los paneles fotovoltaicos convencionales pueden ser divididos en dos grandes categorías: Silicio Cristalino, los cuales se subdividen en dos grandes categorías, I) Monocristalinos y II) Policristalinos; y Película Delgada, los cuales se subdividen en tres familias, I) Silicio amorfo y microamorfo, II) Telurio de Cadmio y III) Diseleniuro de indio y cadmio [1].

Figura 2. Clasificación de los métodos de conversión de energía solar en eléctrica. Fuente: Elaboración propia.

Figura 3. Modelo conceptual de un panel solar fotovoltaico convencional. Fuente: Elaboración propia.

Concentración fotovoltaica

ENERGÍATERMOSOLAR

La concentración de energía solar fotovoltaica consiste en una tecnología que utiliza un captador óptico para concentrar una gran cantidad de radiación solar en una celda fotovoltaica, entre 250 y 1,000 veces más que en una celda fotovoltaica convencional, utilizando solo 1 cm2 de celdas por unidad [2]. Es por esto que la eficiencia de este sistema es alta y su rendimiento no se ve afectado por el aumento de la temperatura.

La energía termosolar, también conocida como fototérmica o de concentración térmica genera energía eléctrica mediante el uso de espejos para concentrar la energía solar, de modo que se calienta un fluido, que posteriormente se emplea para generar vapor, que al pasar a través de una turbina genera electricidad [2].

Desde la década de 1970 esta tecnología está en etapa de investigación y desarrollo, sin embargo desde hace algunos años es posible encontrarla comercialmente a pesar de sus altos costos; no obstante, la investigación y el desarrollo actual está tratando de mejorar esta tecnología.

Figura 4. Modelo conceptual de una celda de concentración fotovoltaica. Fuente: Elaboración propia.

Actualmente, las tecnologías de generación eléctrica termosolar pueden agruparse en cuatro categorías principales; dependiendo de la manera en la que enfocan los rayos solares y la tecnología empleada para recibir la energía solar [2].

Foto 2. Celdas de concentración fotovoltaica. Fuente: SolFocus, www.smartplanet.com

Cilindro parabólico

Lineal fresnel

Consiste en un semi-cilindro de espejos que concentran los rayos solares sobre una tubería central por la cual circula un fluido que transporta el calor; frecuentemente un aceite sintético. Para la acumulación de la energía se utilizan sales fundidas. Los principales componentes de esta tecnología son los espejos o reflectores, el tubo receptor del sistema de conversión de energía, el sistema de enfriamiento y el fluido de trabajo [2].

Se basa en la concentración de los rayos solares utilizando largas filas de espejos planos, o levemente curvos que se orientan hacia un reflector secundario de manera que se reflejen los rayos solares en un receptor lineal fijo, en el cual circula un fluido de trabajo generando directamente vapor saturado.

Esta tecnología es la más madura y común de los sistemas termosolares disponibles en la actualidad; en muchos casos con grandes sistemas de almacenamiento, aunque sigue en desarrollo para lograr mejoras en su rendimiento.

La ventaja de esta tecnología es el diseño relativamente simple de los espejos, lo que puede implicar reducción de costos. Es uno de los conceptos más recientemente surgidos, por lo que no se ha alcanzado su pleno estado de madurez, aunque es posible encontrar su aplicación comercial.

Figura 5. Modelo conceptual del aprovechamiento térmico del cilindro parabólico. Fuente: Elaboración propia, Foto 3. Cilindros parabólicos. Fuente: Torresol Energy Investments, S.A.

Figura 6. Modelo conceptual del aprovechamiento térmico tipo lineal fresnel. Fuente: Elaboración propia, Foto 4. Tecnología lineal fresnel. Fuente: Asociación Española de la Industria Solar Termoeléctrica.

Torre de concentración Las torres solares, o sistemas de recepción central, utilizan cientos de miles de reflectores pequeños para concentrar los rayos solares en un receptor central ubicado en lo alto de una torre fija. Algunas plantas de torre en operación utilizan generación directa de vapor en sus receptores, mientras que otras emplean sales “molten” como el fluido de transferencia de calor y como medio de almacenamiento. El poder de concentración del concepto de torre alcanza temperaturas sumamente altas, aumentando así la eficiencia con la cual el calor es transformado en electricidad, reduciendo los costos de almacenamiento térmico [2]. Además, el diseño es altamente flexible, permitiendo a los diseñadores escoger entre una gran variedad de helióstatos, receptores, fluidos de transferencia y bloques de poder. Algunas plantas cuentan con varias torres que alimentan un bloque de potencia. Las partes básicas que conforman el sistema son los espejos, la torre de concentración, el sistema de conversión de energía térmica en eléctrica, el sistema de enfriamiento y el fluido de trabajo. Las perspectivas indican que los principales diseños están siendo propuestos considerando una o varias torres y alternativas de diseños de receptores, así como diversas opciones de fluidos transportadores de calor y sistemas de almacenamiento. Actualmente, los campos solares con miles de pequeños helióstatos son una alternativa de menor costo para el diseño de campos, aunque cuentan con la complejidad adicional asociada al sistema de seguimiento de espejos y los sistemas de emergencia para los cambios de temperatura del receptor.

Figura 7. Modelo conceptual de una central solar térmica tipo torre de concentración. Fuente: www.unesa.es

Foto 5. Central Térmica Solar PS10, Sevilla, España. Fuente: Abengoa Solar.

Disco Parabólico Los discos parabólicos concentran los rayos solares hacia un punto focal ubicado en su centro. El aparato completo sigue al sol, con el disco y el receptor moviéndose en conjunto ofreciendo la mayor eficiencia en sistemas de baja capacidad de generación. El calor es absorbido en un motor tipo Stirling de alta eficiencia con hidrógeno o helio y que cuenta con un sistema de enfriamiento que usa un fluido que trabaja en ciclo cerrado [2]. La mayoría de los discos cuentan con un generador independiente en el foco, lo que elimina la necesidad de un fluido de transferencia y agua de enfriamiento. Una serie de características, como su tamaño compacto, ausencia de agua de enfriamiento, entre otras, los ponen en competencia con módulos fotovoltaicos, así como también con otras tecnologías termosolares. Es una tecnología que se encuentra en etapa de desarrollo y mejoramiento, aunque algunos sistemas llevan 20 años en funcionamiento.

Foto 6. Disco parabólico. Fuente: www.volker-quaschning.de

¿QUÉ ES LA ENERGÍA DE BIOMASA?

También conocida como bioenergía, es la energía obtenida de la materia orgánica constitutiva de los seres vivos, sus excretas y sus restos no vivos [3]. La formación de biomasa se da partir de la energía solar, la cual se lleva a cabo por el proceso denominado fotosíntesis. Mediante la fotosíntesis, las plantas que contienen clorofila, transforman el dióxido de carbono y el agua de productos minerales sin valor energético, en materiales orgánicos con alto contenido energético y que a su vez sirven de alimento para otros seres vivos. Mediante este proceso se almacena la energía solar en forma de biomasa. La energía almacenada en el proceso fotosintético puede ser posteriormente transformada en energía térmica, eléctrica o como carburantes de origen vegetal. PROCESOS DE CONVERSIÓN DE LA BIOMASA EN ENERGÍA ELÉCTRICA Desde el punto de vista del aprovechamiento energético, la biomasa se caracteriza por tener un bajo contenido de carbono, un elevado contenido de oxígeno y compuestos volátiles [4]. El poder calórico de la biomasa depende mucho del tipo de biomasa considerada y de su humedad. Así, normalmente estos valores de poder calórico de la biomasa se pueden dar en base seca o en base húmeda. Cabe destacar que desde el punto de vista ambiental, el aprovechamiento energético de la biomasa no contribuye al aumento de los gases de efecto invernadero, dado que el balance global de las emisiones de CO2 a la atmósfera es neutro. Al contrario, en el caso de los combustibles fósiles, el carbono que se libera a la atmósfera es el que está fijo a la Tierra desde hace millones de años. Desde el punto de vista energético, resulta conveniente clasificar la biomasa en dos grandes grupos (figura 8).

Figura 8. Clasificación de los distintos tipos de biomasa disponibles. Fuente: Elaboración propia.

Hay que aclarar que esta clasificación es totalmente arbitraria, pero ayuda a visualizar la caracterización de los procesos de conversión. PROCESOS TERMOQUÍMICOS En un sentido general, la conversión termoquímica de la biomasa se refiere a la reacción química mediante la cual se libera energía directamente, o se convierte la biomasa en un combustible gaseoso o líquido [5]. Por tanto, comprenden básicamente la combustión directa, gasificación, pirólisis y licuefacción; encontrándose esta última aún en etapa de desarrollo.

La biomasa seca Es aquella que puede obtenerse en forma natural con un contenido de humedad menor al 60%, como la leña, paja, el bagazo de caña, etc. Esta puede ser utilizada mediante procesos termoquímicos, que producen directamente energía térmica o co-productos en la forma de combustibles sólidos, líquidos o gaseosos [4]. La biomasa húmeda Se denomina así cuando el porcentaje de humedad supera el 60% [4], por ejemplo en los vegetales, residuos animales, vegetación acuática, etc. Resulta especialmente adecuada para su tratamiento mediante procesos bioquímicos, o en algunos casos particulares, mediante simples procesos fisicoquímicos, obteniéndose combustibles líquidos y gaseosos.

Figura 9. Procesos termoquímicos de conversión de biomasa. Fuente: Elaboración propia.

PROCESOS BIOQUÍMICOS Los procesos bioquímicos se basan en la degradación de la biomasa por la acción de microorganismos y pueden dividirse en dos grandes grupos: los que se producen en ausencia de aire (anaeróbicos) y los que se producen en presencia de aire (aeróbicos). La digestión anaeróbica La digestión anaeróbica emplea residuos animales o vegetales con una baja relación carbono/ nitrógeno; la digestión se realiza en un recipiente cerrado llamado digestor y da origen a la producción de un gas combustible denominado como biogás [4]. El biogás constituido básicamente por metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2) [3], es un combustible que puede ser empleado de la misma forma que el gas natural.

Figura 10. Esquema de digestión anaeróbica para la obtención de biogás. Fuente: Elaboración propia.

La fermentación aeróbica La fermentación aeróbica de biomasa con alto contenido de azúcares o almidones, da origen a la formación de alcohol (etanol), que, además de los usos en medicina y licorería, es un combustible líquido de características similares a los que se obtienen por medio de la refinación del petróleo [4]. La materia prima más utilizada para la producción de alcohol es la caña de azúcar, yuca, sorgo dulce y maíz.

PROCESOS FISICOQUÍMICOS La ruta de conversión fisicoquímica produce un biocombustible líquido a partir de la biomasa que contiene aceite vegetal. Esta tecnología es similar a las rutas de conversión para producir aceite vegetal en la industria alimenticia. El aceite vegetal se produce al prensar y extraer el aceite de la semilla; de manera que solo se pueden usar oleaginosas como la semilla de colza, el girasol, el fríjol de soya, el aceite de palma, etc. Foto 7. Ganado bovino. Fuente: www.freeimages.com

Figura 11. Principales procesos de conversión de la biomasa en energía. Fuente: IES, “Cristóbal de Monroy“, Depto. de Tecnología.

Foto 8. Cultivo. Fuente: www.freeimages.com

¿QUÉ ES LA ENERGÍA EÓLICA?

La energía eólica se obtiene a partir de la energía cinética del viento generada gracias al movimiento de las corrientes de aire ocasionadas por el calentamiento no uniforme de la Tierra.

El viento incide sobre las palas del aerogenerador y lo hace girar, este movimiento de rotación se transmite al generador. El generador producirá una corriente eléctrica que se envía hasta las líneas de transmisión.

El viento se puede definir como una corriente de aire, resultante de las diferencias de presión en la atmósfera provocadas, en la mayoría de los casos, por variaciones de temperatura, debidas a las diferencias de la radiación solar en los distintos puntos de la Tierra [6].

Los elementos principales de un aerogenerador son los siguientes:

El aire tiene una masa, que aunque pequeña, es cuantificable y que por lo tanto, cuando está en movimiento posee la energía de todo cuerpo moviéndose y que se conoce como energía cinética.

• • • • •

Soporte o torre Palas o aspas Eje motriz de alta velocidad Multiplicador Generador

Desde hace siglos el ser humano ha aprovechado la energía eólica para diferentes usos; molinos, transporte marítimo mediante barcos de vela, serrerías, etc., pero es en la actualidad cuando su uso es casi exclusivo para la obtención de electricidad. LOS AEROGENERADORES Las turbinas eólicas o aerogeneradores son los dispositivos que transforman la energía cinética del viento en energía mecánica para impulsar un generador eléctrico.

Figura 13. Modelo conceptual de aerogenerador. Fuente: Elaboración propia.

Figura 12. Esquema de las causas de la energía eólica. Fuente: NASA (NOAA, 1984).

Actualmente existen dos tipos de aerogeneradores disponibles para convertir la energía cinética del viento en electricidad: Aerogenerador de eje horizontal Es el concepto para producir energía eólica que se ha implantado a lo largo de los años, consiste en colocar el eje del aerogenerador en paralelo a la trayectoria del viento y con las palas girando en un plano perpendicular al suelo.

Foto 9. Turbinas axiales de la central eoloeléctrica La Venta II. Fuente: CFE.

•

De potencia baja o media (<50 kW): Suele tener muchas palas (hasta veinticuatro). Se utiliza en el medio rural y como complemento para viviendas [7].

•

De alta potencia (>50 kW): Suele tener como máximo cuatro palas de perfil aerodinámico, aunque normalmente tiene tres. Necesita vientos de más de 5 m/s [7]. Tiene uso industrial, disponiéndose en parques o centrales eólicas.

Existen turbinas de muchas capacidades, desde 500 W, hasta más de 7 MW, las de mayor capacidad están destinadas principalmente a granjas eólicas marinas. Aerogenerador de eje vertical Su desarrollo tecnológico está menos avanzado que las de eje horizontal y su uso es escaso, aunque tiene perspectivas de crecimiento [7]. A diferencia del aerogenerador de eje horizontal, las palas de este aerogenerador giran en un plano paralelo al suelo. No necesitan orientación y ofrecen menos resistencia al viento. Así como otras fuentes de energía renovable, la energía eólica presenta ventajas importantes para cualquier matriz energética debido a sus costos de producción, ya que no produce emisiones de gases de efecto invernadero y no está sujeta a la volatilidad de los precios de los combustibles. En cambio, presenta desventajas en su intermitencia, la distancia entre las zonas de viento y las redes eléctricas, la contaminación visual y auditiva que produce y el impacto que puede tener sobre las aves que habitan en la zona, o utilizan este recurso como una guía en sus migraciones anuales. Sin embargo se ha invertido mucho en investigación y desarrollo en los últimos años para reducir las desventajas que en la actualidad presenta esta tecnología. Prueba de ello es que existen diversas estrategias para solucionar el problema de la intermitencia, como el desarrollo de modelos de pronósticos climatológicos o el respaldo con otras fuentes como la energía solar o hidráulica y el almacenamiento de energía.

Foto 10. Turbinas axiales marinas. Fuente: Wikimedia Commons / photo by Kim Hansen.

Foto 11. Aerogenerador de eje vertical. Fuente: www.energias.bienescomunes. org

¿QUÉ ES LA ENERGÍA HIDRÁULICA?

La energía hidráulica se obtiene a partir de la energía cinética y potencial del agua. El incio de la energía hidráulica ocurre principalmente por el “ciclo hidrológico” que tiene su origen a partir de la radiación del sol que incide sobre la tierra (figura 14). A medida que se calienta el agua de los mares se forman las nubes. La mayoría de las nubes descargan en forma de lluvia en el mar mientras que el viento mueve el resto hacia los continentes. La lluvia, al caer, se infiltra parcialmente en el subsuelo, mientras que otra parte se evapora y el resto escurre formando arroyos en las montañas, para posteriormente formar ríos y seguir su curso hasta el mar.

cantidades considerables de electricidad en forma constante durante ciertos períodos pero también causan impactos ambientales y sociales. Sin embargo, también existen sistemas a pequeña escala, las cuales son conocidas como centrales “al hilo del agua” ya que no requieren de un embalse, por lo tanto no causan estos problemas y pueden contribuir a brindar el servicio de electricidad en zonas no electrificadas y fortalecer la red interconectada.

Tabla 1. Clasificación de las centrales hidráulicas. Fuente: Valdez Ingenieros [9].

En la actualidad existen diversas clasificaciones para las hidroeléctricas en función de su uso y su capacidad instalada (tabla 1), sin embargo la legislación en México, a través de la última reforma a la Ley para el Aprovechamiento de Energías y Renovables y el Financiamiento de la Transición Energética, solo considera como renovables aquellas centrales menores o iguales a 30 MW o aunque superen dicha capacidad pero que [25]:

Figura 14. Ciclo hidrológico. Fuente: Elaboración propia.

Por lo tanto, la energía hidráulica se obtiene a partir de la energía cinética y potencial de un río o arroyo, formado por el flujo de una masa de agua que escurre por su cauce, desde las partes altas o montañosas hasta las planicies costeras. Esta energía se transforma en electricidad al circular agua a presión a través de una turbina para producir energía mecánica. Las turbinas transmiten la energía mecánica de su rotación, mediante un eje, a un generador de electricidad [8]. La generación de energía a partir de una corriente de agua es la forma de energía renovable más usada en el mundo para generar electricidad. La mayoría es producida con centrales de gran escala que utilizan presas y embalses grandes los cuales pueden almacenar una gran cantidad de agua para regular la generación. Estas centrales tienen la capacidad de generar

a) Utilicen un almacenamiento menor a 50 mil metros cúbicos de agua o que tengan un embalse con superficie menor a una hectárea y no rebase dicha capacidad de almacenamiento de agua. Estos embalses deben estar ubicados dentro del inmueble sobre el cual el generador tenga un derecho real. b) Se trate de embalses ya existentes, aún de una capacidad mayor, que sean aptos para generar electricidad. c) Su densidad de potencia, definida como la relación entre capacidad de generación y superficie del embalse, sea superior a 10 watts/m2. Existen tres principales tipos de turbinas para las diferentes características de los flujos hídricos [10]: • • •

Turbina Pelton: Gran caída y bajo caudal. Turbina Francis: Media caída y medio caudal. Turbina Kaplan: Baja caída y gran caudal. 13

GRANDES CENTRALES HIDROELÉCTRICAS Las grandes centrales hidroeléctricas acumulan grandes cantidades de agua por medio de presas. Estas normalmente se utilizan para la generación en horas pico, debido a que pueden garantizar cantidades considerables de electricidad de forma constante durante ciertos periodos. La constitución típica de este tipo de centrales se muestra en la figura 15 y se compone de las siguientes partes: • • •

Una presa, construida de diversos materiales, que puede tener de una altura de 50 a 200 metros y almacenar grandes volúmenes de agua. Una casa de máquinas, ubicada al pie de la presa, en donde se localizan las turbinas y los generadores, controles y sistemas de protección. Una subestación elevadora para alimentar una o varias líneas de transmisión de alta tensión.

Foto 12. Central hidroeléctrica El Cajón, Nayarit. Fuente: CFE.

cuenca (figura 16). Estos proyectos generalmente desvían temporalmente una parte del caudal del río para la producción de energía hidroeléctrica [11]. Las partes principales de una pequeña central hidroeléctrica son [10]:

Figura 15. Componentes de una central hidroeléctrica grande. Fuente: Proyectos y Desarrollos Hídricos.

PEQUEÑAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS Las pequeñas centrales hidroeléctricas se localizan normalmente en lugares de caudales moderados y saltos pequeños. Estas centrales se pueden definir en base a criterios de funcionamiento, obra civil o de potencia y su diseño varía de acuerdo a la topografía de la

1. La presa derivadora: Sirve para desviar parte del flujo del río hacia la planta. 2. El canal y/o túnel: Se utiliza para conducir el flujo captado por la presa. 3. Un tanque de carga: Se utiliza para controlar el agua que llega del canal y permite operar satisfactoriamente la tubería a presión. 4. Tubería de presión: Este elemento se ubica entre el tanque de carga y la casa de máquinas, es decir a lo largo de la caída o desnivel del terreno. 5. La casa de máquinas: Es la construcción que sirve para instalar la(s) turbina(s) y generador(es) eléctricos. Incluye la subestación. 6. La línea de transmisión: La instalación que se utiliza para enviar la electricidad al centro de consumo.

La principal ventaja de las pequeñas centrales es que no agotan la fuente primaria al ser explotadas, ya que el agua, después de haber entregado su energía cinética regresa al río o arroyo por medio del canal de desfogue y además no implican la emisión de contaminantes o residuos.

Figura 16. Esquemas de los diversos tipos de pequeñas centrales hidroeléctricas. Fuente: Manual de Mini y Micro Centrales Hidráulicas [12].

Figura 17. Componentes importantes de una pequeña central hidroeléctrica. Fuente: Manual de Mini y Micro Centrales Hidráulicas [12].

¿QUÉ ES LA ENERGÍA GEOTÉRMICA?

La energía geotérmica se obtiene mediante el aprovechamiento del calor interno de la Tierra [13]. Este calor se encuentra concentrado en sistemas o yacimientos geotérmicos. Éstos suelen manifestarse en la superficie en formas de manantiales termales, suelos calientes, volcanes de lodo, fumarolas, géiseres y zonas de alteración hidrotermal.

LOS SISTEMAS GEOTÉRMICOS

Los sistemas geotérmicos se forman en los límites de las placas tectónicas, donde también suelen ocurrir fenómenos de vulcanismo y sismicidad [13]. Un sistema geotérmico típico se compone de una fuente de calor, un acuífero y la capa sello [13]. Los sistemas geotérmicos pueden ser de tres tipos: hidrotermales, de roca seca caliente y convectivos o geopresurizados [13]. Hidrotermales: Éstos incluyen la presencia natural de fluidos calientes o fluidos hidrotermales, de la fuente de calor y la capa sello. Se subdividen a su vez en sistemas hidrotermales continentales y submarinos, según su ubicación [13]. Roca Caliente: También conocidos como sistemas geotérmicos mejorados (Enhanced Geothermal Systems), carecen de fluidos y consisten únicamente de una fuente de calor [13]. Para aprovecharlos es preciso introducir agua al subsuelo mediante un pozo inyector donde el agua se va calentando a medida que desciende, recolectándose el fluido caliente mediante un pozo productor. Geopresurizados: Estos sistemas carecen de una fuente de calor individual; en ellos, el agua meteórica es infiltrada desde la superficie y calentada por el gradiente geotérmico del subsuelo, que es de aproximadamente un grado centígrado por cada 33 metros de profundidad [13]. Los sistemas geotérmicos que se pueden aprovechar para la generación de energía eléctrica en la actualidad, son los hidrotermales de tipo continental; éstos suelen clasificarse en sistemas de líquido dominante, de vapor dominante o de vapor seco, en función de la proporción de agua y vapor que contengan. También se clasifican por temperatura, en alta entalpía (más de 200 °C), media entalpía (entre 150 y 200 °C) y baja entalpía (entre 90 y 150 °C) [14]. LAS PLANTAS GEOTERMOELÉCTRICAS Una planta geotermoeléctrica funciona de manera similar a una planta termoeléctrica convencional como las que generan tres cuartas partes de la energía eléctrica que se consume en México. Consta básicamente de cuatro elementos fundamentales: una caldera, para hervir agua y generar vapor con alta presión y temperatura; una turbina, cuyas hojas o álabes se mueven al ser impulsados por ese vapor; un generador, que recibe el movimiento de los álabes de la turbina y que convierte la energía mecánica en energía eléctrica y una subestación eléctrica, cuyo transformador eléctrico eleva el voltaje de la energía producida en el generador, hasta alcanzar la tensión requerida para sus transmisión [13].

Figura 18. Modelo conceptual de un yacimiento geotérmico. Fuente: CFE (GPG).

A diferencia de las termoeléctricas convencionales que utilizan combustible como combustóleo, diésel, gas o carbón, las plantas geotermoeléctricas no requieren de ningún combustible fósil o nuclear, ni requieren de una caldera para producir vapor de agua, sino que aprovechan el producido por los yacimientos geotérmicos (figura 19) [14].

Figura 19. Componentes de una central geotermoeléctrica. Fuente; UNU-GTP and LaGeo, 2011.

Foto 13. Central geotérmica Los Azufres, Michoacán. Fuente: CFE.

¿QUÉ ES LA ENERGÍA OCEÁNICA? Los océanos contienen una enorme cantidad de energía de diferentes maneras. Actualmente existe una gran variedad de tecnologías para aprovechar esta energía, lo que podría proporcionar energía confiable, sostenible y económicamente viable en un futuro cercano, gracias al importante desarrollo alcanzado en los últimos años [16]. Existen cinco diferentes tecnologías en desarrollo, cuyo objetivo es extraer energía de los océanos [19]. •

La energía de las mareas: la energía potencial asociada con las mareas puede ser aprovechada mediante la construcción de una presa u otras formas de construcción como puede ser a través de un estuario.

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La energía de las corrientes marinas: Es una forma de energía generada por el movimiento continuo de las aguas cercanas a la superficie, impulsada principalmente por el viento y por el calentamiento solar de los océanos. La energía cinética asociada a las corrientes marinas (tidal currents) puede ser aprovechada mediante sistemas modulares, o por sistemas similares a las turbinas que se usan para generar energía mediante el aire.

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La energía de las olas: Es una forma de energía solar de concentración que se transfiere a través de complejas interacciones entre las olas y el viento. Los efectos de la variación de la temperatura se deben al calentamiento solar de la Tierra, junto con una multitud de fenómenos atmosféricos, lo que genera corrientes de viento y por consecuencia las olas del mar.

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Los gradientes de temperatura: Es la energía térmica del mar debido al gradiente de temperatura entre el agua de la superficie y de las profundidades que se puede aprovechar mediante la conversión de energía térmica diferente.

•

Los gradientes de salinidad: Esta energía se encuentra en la desembocadura de los ríos, donde el agua dulce se mezcla con agua salada; la energía asociada con el gradiente de salinidad puede ser aprovechada mediante el proceso inverso a la presión retardada por ósmosis y las tecnologías asociadas de conversión.

Según la Agencia Internacional de Energía (AIE) ninguna de las tecnologías para el aprovechamiento de la energía oceánica ha alcanzado su máximo desarrollo, pero evidentemente existe un gran potencial en el océano [16]. La AIE considera que estas tecnologías podrían comenzar a desempeñar un papel importante en el mercado eléctrico a partir del 2030 [16].

Figura 20. Clasificación de la energía oceánica. Fuente: Agencia Internacional de Energía [16].

2. LA ENERGÍA ELÉCTRICA MEDIANTE RECURSOS RENOVABLES EN EL MUNDO Las energías renovables han tenido una gran aceptación a nivel mundial y la tendencia nos indica que en un futuro cercano, gran parte de la electricidad será producida por medio de dichas fuentes de energías. Durante el año 2012 a nivel mundial, la capacidad instalada, empleando energías renovables superó los 1,470 GW, que representa el 26% del total estimado en 5,640 GW (figura 21). Sin embargo, sin contemplar las hidroeléctricas dentro de las energías renovables apenas superaría los 480 GW, lo que significa un 8.9% del total mundial [17].

Figura 22. Capacidad instalada global por tipo de energía renovable. Fuente: REN21, 2013.

Las energías renovables están ganando aceptación a través de Asia, América Latina, Medio Oriente y África; con mayores inversiones en todas las tecnologías [17]. Los países con mayor capacidad instalada con energía renovable, para finales de 2012 fueron: China, Estados Unidos de América, Brasil, Canadá y Alemania [17]. Los países con mayor capacidad, sin contar la hidráulica, son China, Estados Unidos de América y Alemania, seguidos por España, Italia y la India [17]. Figura 21. Capacidad instalada de energía eléctrica global. Fuente: REN21, 2013.

Las perspectivas para las fuentes renovables de energía son muy alentadoras, pues éstas crecen con una tasa promedio de 1.8%, las cuales son, incluso más altas que la generación eléctrica total. Se espera que en el año 2016, las energías renovables lleguen a ser la segunda fuente más importante en la producción de electricidad, después del carbón [20]. Tabla 2. Capacidad instalada y producción eléctrica global en 2012 por tipo de energía renovable. Fuente: [17] y [24].

La energía solar La energía solar tiene un gran papel que desempeñar en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero en el futuro y la garantía de un futuro energético sostenible. Esta energía es tan abundante que se puede utilizar para la calefacción, la refrigeración, la iluminación, la energía eléctrica, el transporte, e incluso la limpieza ambiental. Si solo el 0.1 %, de esta energía que llega a la Tierra fuera convertida con una eficiencia del 10%, sería cuatro veces más grande que la generación de electricidad mundial [21]. La capacidad instalada en energía solar tuvo un gran incremento durante el 2012, alcanzando una capacidad fotovoltaica de 100 GW y una capacidad de concentración solar térmica de 2.5 GW (tabla 3 y figura 23) [17].

Tabla 3. Capacidad mundial instalada de energía solar para generación de electricidad. Fuente: REN 21.

Foto 14. Paneles solares instalados en viviendas, Mexicali, Baja California. Fuente: CFE.

Figura 24. Distribución de la capacidad solar FV en el mundo. Fuente: REN 21, 2013.

Figura 23. Tendencia de la capacidad mundial fotovoltaica. Fuente: REN 21, 2013.

Alemania tuvo la mayor capacidad en sistemas fotovoltaicos durante el 2012, representando el 32% de la capacidad mundial; en ese país existe el parque solar más grande, llamado Neuhardenberg Solar Park [17]. Por otra parte, Italia es el 2° país con la mayor capacidad instalada, debido principalmente al incentivo Conto Energía el cual disponía de un presupuesto de 6,700 millones de euros [17]. Estados Unidos tiene el 7.2% de la capacidad mundial instalada, pero se espera que esta cifra aumente debido a los soleados desiertos de los estados de Arizona, California y Nevada [17]. Durante el año de 2012 la energía de concentración solar térmica aumentó más del 60%, llegando a alrededor de 2.55 GW (figura 25) [17]. Desde finales de 2007 hasta el año 2012, la capacidad total mundial creció con una tasa promedio anual del 43% (figura 25).

Figura 25. Tendencia de la capacidad mundial de la concentración de energía solar térmica. Fuente: REN 21, 2013.

La energía de la biomasa El mayor uso de la energía de biomasa en el mundo es mediante la combustión directa para cocinar, calefacción, producción de biocombustibles y producción de electricidad. En el año 2012 la capacidad instalada de la biomasa para la generación eléctrica ascendió a 83 GW generando alrededor de 350 TWh en todo el mundo, aumentando un 5% con respecto al año anterior [17]. Las principales plantas de electricidad de biomasa son de combustión directa y casi 90% de la electricidad producida a partir de biomasa es a partir de biomasa sólida, es decir solo el 10% es generada a partir de biogás [17]. Promediando los resultados nacionales de generación de electricidad por medio de biomasa sobre el período 2010-2012, Estados Unidos de América tuvo una ventaja sustancial, Alemania en segundo lugar, seguido de cerca por Brasil y China (Figura 26) [17].

Estos países han apostado fuertemente a la generación de electricidad a partir de biomasa. En Estados Unidos de América se pusieron en marcha 100 proyectos de generación eléctrica a partir de biomasa durante el año 2012 (543 MW), con lo que la capacidad instalada total aumentó a 15 GW [17]. Alemania es el mayor productor de bioenergía de Europa y el segundo a nivel mundial al aumentar su capacidad instalada en un 11% (300 MW), con lo que llego a más de 7.6 GW, con más de la mitad de dichas plantas a partir de biogás [17]. Brasil aumento su capacidad de bioenergía en un 8% durante el año 2012 para alcanzar los 9.6 GW y la generación se elevó alrededor de 40 TWh [17]. China aumentó su capacidad en aproximadamente un 14%, lo que lo llevo a 8 GW a finales del año 2012, aumentando su generación en un 21% [17]. La energía eólica La energía eólica está disponible prácticamente en todas las partes de la Tierra, pero hay grandes variaciones en la fuerza del viento y la intermitencia. Una estimación sugiere que hay 1 millón de GW de energía eólica disponible en la cobertura total de la Tierra [21]. La energía eólica, después de la hidráulica, es la más utilizada para producción de electricidad. En el año 2012 la energía eólica alcanzó una capacidad instalada global de 283 GW, aumentando casi 45 GW en ese año (figura 27) [17]. Esto fue un récord para la energía eólica, que añadió mayor capacidad que cualquier otra tecnología. La producción eléctrica a través del viento en este año fue de 100.4 billones de kWh, el 37% respecto a 2011; superando a la generación nuclear por primera vez [18]. En China, la producción con energía eólica aumentó más que la generación a partir del carbón y que la energía nuclear [17]. En la Unión Europea las energías renovables representaron casi el 70% de las adiciones a la capacidad eléctrica del 2012, sobre todo a partir de la energía solar fotovoltaica y la energía eólica [17]. Los Estados Unidos de América añadieron más capacidad con energía eólica que con cualquier otra tecnología [18].

Figura 26. Generación eléctrica por biomasa de los veinte países principales, promedio anual 2010 - 2012. Fuente: REN21, 2013.

Foto 15. Aerogeneradores. Fuente: CFE.

Como se puede observar en la figura 28 el país que tiene la mayor capacidad instalada en energía eólica es China, aunque Estados Unidos de América (ubicado en 2º lugar) tiene los parques eólicos más grandes, por ejemplo, Horse Hollow Wind Energy Center o Tehachapi Pass Wind Farm [17]. China se caracteriza por pequeños proyectos instalados en lugares con pocos aerogeneradores pero con una gran presencia en su territorio. Por su parte, Alemania está apostando por esta forma de generación y está sustituyendo las centrales nucleoeléctricas que aún están en operación, con el objetivo de que su última central nuclear cierre en el año 2020 [17]. En esta clasificación el 4º lugar le pertenece a España, siendo esta nación dueña de uno de los parques eólicos más grandes del mundo, el Parque Eólico Maranchón que se encuentra en el noreste de la provincia de Guadalajara [17]. En cuanto a empresas productoras, en 2012 GE Wind (EUA) generó el 15.5% del total y Vestas (Dinamarca) el 14%. Por su parte, China cuenta con importantes empresas que sumando sus porcentajes llegaron al 16.6% (figura 29) [17]. Figura 27. Tendencia de la capacidad mundial de energía eólica. Fuente: REN21, 2013.

Figura 29. Distribución de las empresas productoras de energía eólica. Fuente: REN 21, 2013.

La mayor parte de la energía eólica se obtiene actualmente en tierra, aunque los parques eólicos marinos son cada vez más populares ya que se tiene un área más grande de recursos de bajo impacto ambiental (especialmente la contaminación acústica y visual). Figura 28. Países líderes en capacidad de energía eólica. Fuente: REN21, 2013.

La energía hidráulica

La energía geotérmica

La energía hidráulica ha ido en aumento a través de los años; hasta el año 2012 se tenían 990 GW [17]. A nivel mundial, la energía hidroeléctrica, generó un estimado de 3,700 TWh durante el 2012 [17]. Los líderes en esta forma de generación se ven en la figura 30, tan solo China, Brasil, Estados Unidos, Canadá y Rusia, representan el 52% de la capacidad total instalada en el mundo [17]. Por otra parte, es importante mencionar que Noruega y la India tienen la generación mediante hidroeléctricas más importante con relación a su tamaño y suministro total de electricidad.

La energía geotérmica posee una versatilidad que hace posible su utilización tanto para producción de electricidad como para su uso directo en procesos industriales, sistemas de calefacción y aire acondicionado. En el año 2012, al menos 78 países aprovecharon sus recursos geotérmicos para la producción de electricidad y es por ello que la capacidad de generación de energía eléctrica creció un estimado de 300 MW, con lo que se alcanzó una capacidad instalada total mundial de 11.7 GW, generando aproximadamente 72 TWh en ese año [17]. Los países con mayor capacidad instalada en energía eléctrica por medio de la geotermia son los siguientes: Estados Unidos de América con 3.4 GW, Filipinas con 1.9 GW, Indonesia con 1.3 GW, México con 1.0 GW, Italia con 0.9 GW, Nueva Zelanda con 0.8 GW, Islandia con 0.7 GW, y Japón con 0.5 GW (figura 31) [17]. Los Estados Unidos de América añadieron 147 MW de generación de energía geotérmica durante el año 2012 y con esto aumentó la capacidad total en un 5% llegando a los 3.4 GW mencionados anteriormente [16]. Lo que representó el segundo mayor incremento de la energía geotérmica desde 2005 [17].

Figura 30. Principales productores de energía hidráulica. Fuente: REN21, 2013.

Se estima que la energía geotérmica podría cubrir hasta el 8.3% de la demanda mundial de electricidad y que 39 países podrían satisfacer sus necesidades de energía eléctrica a través de los recursos geotérmicos [16].

China es líder en la producción de energía con hidroeléctricas; en parte se debe a que cuentan con una de las centrales hidroeléctricas más grandes del mundo; ubicada sobre el río Yangtsé, con una presa de 2.3 Km de ancho y 185 m de alto [17]. Después de China, Brasil es el segundo en encabezar esta lista; cuenta con grandes presas, pero la que tiene mayor relevancia es la gigantesca Itaipú, que representa el 11% de la potencia instalada de este país [17]. Canadá se ubica en cuarta posición en cuanto a capacidad instalada, superado por Estados Unidos de América, pero hablando de producción, Canadá está una posición arriba de su país vecino [17].

Figura 31. Principales países productores de energía geotermoeléctrica. Fuente: REN21, 2013.

La energía oceánica El aprovechamiento de la energía oceánica en la generación de electricidad es muy poca aún, pues en su mayoría las centrales existentes son con efectos de investigación, sin embargo ya existen algunas centrales a nivel comercial. En el año 2011 se introdujo una central mareomotriz en Corea del Sur de 254 MW y una de 300 kW en España [17]. En septiembre de 2012 el proyecto Cobscook BayTidal Energy en la costa de Maine EE.UU. comenzó a entregar electricidad a la red. Esta es una de las plantas de energía de las mareas más sólidas del mundo. Cada día hay 100 mil millones de toneladas de flujo de agua dentro y fuera de la bahía, con la fuerza de 8,000 locomotoras y con una amplitud de marea de hasta 15 metros o más [17]. En cuanto a la energía de las olas, en la costa de Portugal, AW Energía (Finlandia) desplegó tres convertidores de olas de 100 kW, que ellos llaman “Wave Roller” [17]. Estos convertidores están diseñados para aplicaciones cercanas a la costa y se colocan en el fondo del océano a una profundidad de 8.2 metros. Por otra parte, la empresa Tid Gen The Ocean Renewable Power cuenta con una central undimotriz de una potencia máxima de 180 kW [17]. Otros países que cuentan con plantas de energía oceánica en funcionamiento son: Nueva Escocia con 240 MW, Canadá con 20 MW, China con 3.9 MW y El Reino Unido con 9 MW [17]. Durante el 2010, se generaron 554 GWh mediante mareas, olas y el movimiento de los océanos, en Francia y Canadá [17]. A pesar de que en el año 2012 se añadió poca capacidad, la energía oceánica comercial es de alrededor de 527 MW [17]. Foto 16. Energía oceánica. Fuente: www.freeimages.com

3. LA ENERGÍA ELÉCTRICA MEDIANTE RECURSOS RENOVABLES EN MÉXICO

Tabla 4. Número de centrales, capacidad instalada y generación eléctrica mediante energías renovables en México. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE y la CFE (CENACE), 31 de diciembre de 2013.

El sistema eléctrico mexicano se basa principalmente en los combustibles fósiles, los cuales además de incrementar constantemente su precio contaminan en gran medida el medio ambiente. En diciembre del 2013 la capacidad efectiva instalada en el sistema eléctrico nacional fue de 61,411.29 MW.

Figura 32. Capacidad instalada en México por tipo de tecnología. La gráfica se clasifica en renovable, fósil y nuclear. La cifra incluye todas las centrales de CFE y Privadas (autoabastecimiento, cogeneración, exportación, pequeña producción y producción independiente). Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE y la CFE (CENACE), 31 de diciembre de 2013.

Los combustibles fósiles, tales como el gas, el petróleo y el carbón, han sido fundamentales para el desarrollo de México y los pronósticos indican que éstos seguirán ocupando una participación destacada en la generación de electricidad en las próximas décadas. Sin embargo, gracias a la reforma de la Ley del Servicio Público de Energía Eléctrica (LSPEE), publicada en el año de 1992, la cual permite la participación del sector privado en la generación de energía eléctrica y la reforma a la Ley para el Aprovechamiento de Energías Renovables y la Transición Energética (LAERFTE), publicada en el año de 2008, la cual establece un marco más específico y más favorable para las energías renovables; estas han alcanzado una participación importante en el sector.

Figura 33. Distribución de la capacidad instalada por tipo de energía renovable. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE y la CFE (CENACE), 31 de diciembre de 2013. Tabla 5. Capacidad instalada y generación eléctrica por tipo de productor. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE y la CFE (CENACE), 31 de diciembre de 2013.

Para finales del año 2013, en México se contaba con 180 centrales eléctricas renovables, sumando una capacidad instalada de 15,569.29 MW con una producción total de 39,414.67 GWh durante dicho año. En la figura 34 podemos observar que la mayor parte de la energía eléctrica renovable producida en México es producida por la CFE y en su mayoría, mediante la energía hidráulica, seguida de la Geotérmica y la Eólica.

Nota. Todos los datos expuestos en el presente capítulo corresponden al mes de diciembre del 2013 y provienen de la CRE y la CFE (CENACE).

Figura 34. Distribución de la capacidad instalada por tipo de productor. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE y la CFE (CENACE), 31 de diciembre de 2013.

LA ENERGÍA SOLAR

A pesar del gran potencial de energía solar existente en el país, este aún no ha sido explotado para la producción de energía eléctrica a gran escala (>500 kW). En este sentido, México cuenta con cinco centrales fotovoltaicas convencionales en operación; tres pertenecen al sector privado y dos a la CFE. En su conjunto la capacidad instalada es de 46.32 MW, aunque esta capacidad es baja, se cree tendrá un crecimiento acelerado durante los próximos años. La primera central fotovoltaica instalada en el país pertenece al sector privado; ésta cuenta con 16,889 paneles fotovoltaicos e inició su operación el 17 de marzo de 2011. Las centrales pertenecientes a la CFE se instalaron principalmente para investigación, ubicándose en Baja California y Baja California Sur.

Tabla 6. Centrales fotovoltaicas en operación en el país. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE y la CFE (CENACE), 31 de diciembre de 2013.

Figura 35. Ubicación geográfica de las centrales solares en el país. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE y la CFE (CENACE), 31 de diciembre de 2013.

LA ENERGÍA DE BIOMASA

De manera general, los tipos de biomasas que se aprovechan en el país para la producción de energía eléctrica son: lodos de aguas residuales, residuos agropecuarios (principalmente la excreta bovina y porcina), residuos industriales, residuos sólidos urbanos, bagazo de caña y licor negro. A la fecha en México la producción de electricidad por medio de biomasa solo proviene del sector privado, sumando un total de 67 centrales, con una capacidad instalada de 641.63 MW. De la energía eléctrica producida por medio de biomasa, el 12% es producido por medio de biogás.

Tabla 7. Capacidad instalada de centrales de biomasa. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE y la CFE (CENACE), 31 de diciembre de 2013.

Figura 36. Ubicación de las centrales eléctricas de biogás en el país. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE y la CFE (CENACE), 31 de diciembre de 2013.

De las centrales eléctricas a partir de biogás, nueve operan en la modalidad de autoabastecimiento, encontrándose en los estados de Aguascalientes, Chihuahua, Guanajuato, Nuevo León, Coahuila, Querétaro y Puebla y cuatro operan en la modalidad de cogeneración, las cuales se encuentran en los estados de Jalisco, Nuevo León, México y Querétaro. En conjunto representan una capacidad instalada de 48.19 MW, aportando en el año 2013 una producción eléctrica de 155.76 GWh. El 20 de mayo del 2011 fue inaugurada una de estas plantas en el relleno sanitario de Ciudad Juárez, Chihuahua; misma que cuenta con una capacidad autorizada de 6.4 MW, y una producción autorizada de 39.2 GWh/año. Figura 37. Distribución de la capacidad instalada de centrales eléctricas de biogás por tipo de residuo. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE y la CFE (CENACE), 31 de diciembre de 2013.

A nivel nacional se han ubicado 58 fuentes generadoras de biomasa residual de la industria azucarera. La producción nacional de caña molida en la zafra 2012-2013 fue de 6,859,355.00 toneladas de caña; con una composición de 29% en bagazo, por lo tanto su producción se estimó en 17,689,266.40 ton/año. Sin embargo, únicamente 52 ingenios se encuentran generando energía eléctrica con permiso vigente de la CRE, los cuales tienen un total de 567.94 MW de capacidad instalada aportando en el año 2013 una producción eléctrica de 1,124.24 GWh. Por otra parte, existen dos centrales en el país que usan licor negro como combustible para la generación de electricidad, las cuales se ubican en los estados de Veracruz y Jalisco y suman un total de 25.50 MW de capacidad instalada, con una aportación durante el año de 2013 de 31.88 GWh.

Figura 38. Ubicación de las centrales eléctricas de biomasa por combustión directa en el país. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE y la CFE (CENACE), 31 de diciembre de 2013.

Foto 17. Residuos de caña de azúcar. Fuente: www.freeimages.com

LA ENERGÍA EÓLICA

México cuenta con 22 centrales eólicas, que suman en conjunto una capacidad instalada de 1,611.35 MW, solo 86.75 MW pertenecen a la CFE; estas centrales están ubicadas en los estados de Oaxaca, Baja California, Chiapas, Nuevo León, Jalisco y Quintana Roo. La figura 39 muestra la ubicación de las centrales eólicas instaladas en el país hasta el año 2013.

En el año 2007, la inauguración de la primera granja eólica a gran escala (La Venta II con 83 MW) marcó un gran avance en la materia. A partir de la puesta en marcha de esta central, existe una tasa de crecimiento importante en la capacidad instalada, principalmente en los últimos 5 años (figura 40). En la actualidad se cuenta con 1,483 aerogeneradores en funcionamiento en el país, mismos que aportaron un total de 4,098.42 GWh durante el año 2013.

Figura 40. Capacidad eólica instalada en México para el periodo 2009-2013. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE, 31 de diciembre de 2013. Figura 39. Ubicación de las centrales eoloeléctricas en el país. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE y la CFE (CENACE), 31 de diciembre de 2013.

LA ENERGÍA HIDRÁULICA

La energía hidráulica es la fuente de energía renovable más explotada en México, la cual se divide en dos categorías: Grandes Centrales (>30MW) y Pequeñas Centrales (<= 30MW). La primera central hidroeléctrica en el país, aún en funcionamiento, es Necaxa; instalada en el año de 1905 y que actualmente cuenta con 109 MW de capacidad instalada, aportando durante el año 2013 una producción de 418.42 GWh.

Figura 41. Ubicación geográfica de grandes centrales hidroeléctricas en el país. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE y la CFE (CENACE), 31 de diciembre de 2013.

En la actualidad existen 79 centrales hidroeléctricas, lo que representa una capacidad instalada de 12,446.60 MW. Estas centrales se encuentran localizadas en 18 estados: Chiapas, Chihuahua, Coahuila, Durango, Estado de México, Guanajuato, Guerrero, Hidalgo, Jalisco, Michoacán, Nayarit, Oaxaca, Puebla, San Luis Potosí, Sinaloa, Sonora, Tamaulipas y Veracruz. Las grandes centrales se encuentran principalmente en los estados de Sinaloa, Chiapas, Michoacán y Puebla, y las pequeñas se encuentran principalmente en Veracruz, Michoacán y Jalisco.

Figura 42. Ubicación geográfica de pequeñas centrales hidroeléctricas del país. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE y la CFE (CENACE), 31 de diciembre de 2013.

De estas centrales, 31 son grandes centrales hidroeléctricas, todas pertenecientes a la Comisión Federal de Electricidad (CFE). De las restantes 48 pequeñas centrales hidroeléctricas, 17 pertenecen al sector privado (tabla 8). Tabla 8. Centrales hidráulicas para la generación de electricidad. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE y la CFE (CENACE), 31 de diciembre de 2013.

En nuestro país se encuentran algunas de las centrales hidroeléctricas más grandes de Latinoamérica. En la tabla 9 se describen las tres centrales más grandes de México. Tabla 9. Centrales hidroeléctricas con mayor capacidad instalada en el país. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (CENACE), 31 de diciembre de 2013.

Foto 18. Hidroeléctrica Zimapán, Hidalgo. Fuente: CFE.

LA ENERGÍA GEOTÉRMICA

En México hay cuatro campos geotérmicos bajo explotación: Cerro Prieto en Baja California, Las Tres Vírgenes en Baja California Sur, Los Azufres en Michoacán y Los Humeros en Puebla. Durante el año de 2008, México ocupó el tercer lugar entre los países con mayor capacidad instalada mediante energía geotérmica. Actualmente en el país se cuenta con 823.40 MW de capacidad efectiva instalada, con lo cual se produjo un total de 6,069.72 GWh durante el año 2013.

Tabla 10. Inventario del aprovechamiento de energía geotérmica. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (CENACE), 31 de diciembre de 2013.

Estas plantas geotermoeléctricas tienen el nivel más alto de eficiencia en el mundo, lo que ha sido motivo suficiente para el reconocimiento de la CFE en foros internacionales. En estos cuatro campos geotérmicos, la Gerencia de Proyectos Geotermoeléctricos de la CFE: • • •

Opera cotidianamente un promedio de 230 pozos geotérmicos productores, con profundidades que van de los 600 a los 4,400 metros. Produce más de 72 millones de toneladas de vapor por año, a un ritmo promedio de 8,300 toneladas por hora, para alimentar a las 38 unidades geotermoeléctricas en operación. Opera 25 pozos inyectores de agua y una laguna de evaporación solar, que suministra agua para los inyectores.

La producción eléctrica mediante la tecnología geotérmica no ha experimentado un crecimiento significativo entre los años de 1990 y 2010. La tasa de crecimiento anual fue de tan solo 2.1%; es decir, de 28.6 TWh a 43.0 TWh. Actualmente, se desaprovechan los recursos de baja temperatura. Esta fuente de energía, no ha tenido mayor empuje debido a los altos costos requeridos tanto en la infraestructura y equipo especializado, necesario para la realización de los pozos en rocas volcánicas, en áreas extremadamente calientes (Quijano L., 2005). Figura 43. Ubicación geográfica de las centrales geotermoeléctricas en el país. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (GPG), 31 de diciembre de 2013.

4. POTENCIAL EN RECURSOS RENOVABLES PARA LA PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD EN MÉXICO

• Recurso: Potencial teórico del recurso sin considerar ninguna restricción técnica, económica, social ni ambiental; resultado de una metodología de aceptación general de acuerdo a los estándares internacionales.

Clasificación del potencial

• Posible: Potencial teórico de capacidad instalable y de generación eléctrica de acuerdo a estudios indirectos, utilizando supuestos, sin estudios de campo que permitan comprobar su factibilidad técnica y económica.

México cuenta con una amplia gama de recursos renovables de energía, algunos de ellos muy abundantes en comparación con otros países, lo cual no significa que su aprovechamiento es técnica y económicamente viable. Existen diversos estudios que han intentado calcular el potencial de aprovechamiento de estos recursos, sin embargo, algunos carecen de un rigor metodológico que permita obtener una aproximación real del potencial que pueda convertirse en energía eléctrica viable en el corto y el mediano plazo. Este tipo de estudios aislados pueden generar una idea confusa que además dificulte la comprensión de la realidad en la opinión pública. La SENER y la CFE han establecido una serie de criterios generales para establecer un lenguaje común entre las partes involucradas en el sector eléctrico de nuestro país, en materia de identificación del potencial real para el aprovechamiento de los recursos renovables.

• Probable: Indica que se cuenta con estudios directos e indirectos de campo, pero que no cuenta con suficientes estudios que comprueben su factibilidad técnica y económica. • Probado: Indica que cuenta con suficientes estudios técnicos y económicos, que comprueban su factibilidad para generación eléctrica. Se consideran todas las centrales en construcción o todos aquellos sitios que cuentan con permisos de la Comisión Reguladora de Energía (CRE) para la producción de energía eléctrica. Potencial de la energía renovable en México La energía solar La situación geográfica de México es favorable para el empleo de la energía solar, ya que tiene una de las más grandes radiaciones del planeta; sin embargo, pese al gran potencial que se tiene no existe un aprovechamiento alto de este recurso en la producción de energía eléctrica. La CFE a través de la Gerencia de Proyectos Geotermoeléctricos ha llevado a cabo diversos estudios para la estimación y evaluación del recurso solar en México, parte de esos esfuerzos se han cristalizado en un estudio que emplea diversos modelos matemáticos y técnicas satelitales, a través de la aplicación de Sistemas de Información Geográfica. Este estudio origina datos horarios de irradiación en sus componentes: global, directa y difusa para un periodo de 10 años (1998-2007), con una resolución espacial de 10 x10 km (figuras 45, 46 y 47). Como potencial del recurso solar en México, el 95% del territorio recibe un promedio anual mayor de 5 kWh/m2 de irradiación global horizontal al día. Las mejores zonas para el aprovechamiento de este recurso se encuentran en el noroeste de nuestro país, obteniendo en algunos sitios un promedio anual de hasta 6.5 kWh/m2/día, con promedios mensuales de hasta 8.5 kWh/m2/día (figura 45).

Figura 44. Clasificación del potencial de las energías renovables. Fuente: Elaboración propia, basado en la metodología de National Renewable Energy Laboratory (NREL).

Figura 45. Mapa de irradiación global horizontal de México. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (GPG).

México cuenta con un promedio anual de 6.2 kWh/m2/día de irradiación directa normal, con sitios de hasta 8.3 kWh/m2/día en promedio anual. Por su parte, el promedio anual de irradiación difusa horizontal es de 1.7 kWh/m2/día, e incluso en algunos sitios se tiene un promedio anual de hasta 2.4 kWh/m2/día (figuras 46 y 47).

Foto 19. Paneles solares. Fuente: CFE.

Figura 46. Mapa de irradiación directa normal de México. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (GPG).

Los principales estados de la República Mexicana en los que se aprovechará la energía del sol para la producción de electricidad son; Sonora, Durango y Baja California Sur (tabla 12). Tabla 12. Potencial solar probado por Estado. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE, 31 de diciembre de 2013.

Figura 47. Mapa de irradiación difusa horizontal de México. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (GPG).

El potencial solar posible, considerado por PricewaterhouseCoopers (PwC) en el “Plan Integral para el Desarrollo de las Energías Renovables en México 2013-2018; Propuestas de Escenarios y Acciones Necesarias para su Desarrollo”, se estima en 6,500 TWh/a; considerando la tecnología fotovoltaica, solamente el 1.5% del territorio nacional y el 10% de eficiencia energética. El potencial solar probado es de 926.97 MW de capacidad instalable, equivalente a 1,824.68 GWh/a de generación eléctrica aproximada (tabla 12). En México existen 41 sitios en construcción para el aprovechamiento solar en la generación de energía eléctrica, en su mayoría mediante la tecnología fotovoltaica, no obstante existe un proyecto termosolar de canales parabólicos en construcción el cual formará parte de la central híbrida 171 CC Agua Prieta II. Tabla 11. Potencial solar probado por tecnología. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE y la CFE (SDG), 31 de diciembre de 2013.

Figura 48. Ubicación geográfica de sitios con potencial solar probado. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE, 31 de diciembre de 2013.

La energía de la biomasa La Secretaría de Energía junto con la Comisión Federal de Electricidad evaluaron el recurso de la biomasa que podría ser utilizada sosteniblemente para fines energéticos, considerando la biomasa residual y la biomasa producidas con fines energéticos, obteniendo 6 grandes grupos de biomasa: Residual agrícola y forestal, residual industrial, residual urbana, residual pecuaria, cultivos especializados, y bosques (tala sustentable). Para su estudio las seis fuentes generadoras se dividieron en 24 fuentes generadoras específicas de biomasas (22 en residual y dos para energía). En la tabla 13 y figura 49 se presentan las fuentes generadoras.

Figura 49. Clasificación de la biomasa aprovechable para fines energéticos. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (GEIC).

Tabla 13. Fuentes generadoras objeto de estudio. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (GEIC), 31 de diciembre de 2013.

Los tipos de biomasa estudiados consistieron en: bagazo, vinaza, licor negro, astilla, aserrín, hojas, ramas, raíces, agua residual, biogás, residuos sólidos urbanos, fibras, cáscaras, orujo de uva, madera, cultivos, etc. La Biomasa residual se estimó en 114,576,632 t/a, el agua residual en 3,058,498,152 m3/a y la biomasa producida para energía se estimó en 154,339,309 t/a. El total de las dos clases de biomasa se estimó en 268,915,941 t/a y su potencial energético en 2,976 PJ/a.

Tabla 14. Resultados de potenciales energéticos y biomasa. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (GEIC), 31 de diciembre de 2013.

Foto 20. Viñedo. Fuente: www.freeimages.com

Tabla 15. Potencial energético nacional. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (GEIC), 31 de diciembre de 2013.

Para una apreciación geográfica se elaboró un mapa por cada clasificación, indicando mediante la intensidad del color, el potencial energético. A continuación se describe cada clasificación: Biomasa agrícola y forestal: Incluye los residuos que se generan durante la cosecha de los principales cultivos en México; se seleccionaron 41 cultivos que para el año de 2012, representaron el 99% de la producción total de ese año a nivel estatal y municipal.

Figura 50. Clasificación del potencial energético de residuos forestales por estados. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (GEIC).

Como resultado se identificó que el mayor potencial energético de residuos agrícolas y forestales se encuentra en los estados de Jalisco y Sinaloa, seguidos de los estados de Nuevo León y Guanajuato.

Biomasa de origen pecuario: Se contemplan las unidades ganaderas (bovinas, porcinas y avícolas). Debido a la limitada disponibilidad de la información, únicamente se contabilizó el potencial correspondiente al 20% de las unidades productivas de los bovinos lecheros, el 50% de las porcinas y solo las granjas avícolas del estado de Puebla. Los potenciales energéticos se localizan a nivel municipal y estatal.

Biomasa de origen urbano: Considerando la biomasa procedente de las actividades urbanas cotidianas, incluyendo los sitios de disposición final de residuos sólidos urbanos con potencial en cuanto al contenido de materia orgánica y a los afluentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales. Para este caso sí se logró capturar el 100% de los sitios.

Figura 51. Resultados de potenciales energéticos y biomasa. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (GEIC).

Figura 52. Clasificación del potencial energético de residuos urbanos por estados. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (GEIC).

El mayor potencial energético de residuos pecuarios se encuentra en los estados de Sonora, Durango, Puebla y Jalisco; con intervalos de 1,801 – 3,100 TJ/a, seguidos por Coahuila con 1,565 TJ/a.

El mayor potencial energético de residuos urbanos evidentemente se encuentra en el estado de México con 8,056 TJ/a, seguido de Nuevo León, Durango y Veracruz, todos ellos en el intervalo de 5,001 – 6,500 TJ/a.

Biomasa de origen industrial: Dentro de las actividades industriales, se consideran únicamente aquellas en la que se genera biomasa como un residuo en una o varias etapas de sus procesos productivos; por lo tanto se consideran las agroindustrias y la industria papelera. Los distintos procesos conllevan una gran variedad de tipos de biomasa sólidos y líquidos. Por lo anterior se requiere un proceso de acondicionamiento de la materia para lograr el aprovechamiento térmico de la misma, se requieren procesos previos como la digestión anaerobia.

Biomasa de cultivos especializados: Se consideraron los cultivos empleados en la producción de biocombustibles líquidos como el bioetanol y biodiesel.

Figura 53. Clasificación del potencial energético de residuos industriales por estados. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (GEIC).

Figura 54. Clasificación del potencial energético cultivos especializados por estados. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (GEIC).

El mayor potencial energético de los residuos industriales se encuentra en los estados de Veracruz, Jalisco y San Luis Potosí, con 50,115 TJ/a, 45,680 TJ/a y 13,243 TJ/a, respectivamente.

Tamaulipas es el estado con el mayor potencial energético en cultivos especializados, con un potencial de 21,556 TJ/a, seguido de Guanajuato y Michoacán con 11,143 TJ/a y 5,535 TJ/a, respectivamente.

Tala sustentable (bosques): Representa los bosques nativo y eucalipto que pueden ser aprovechados de manera técnica y sustentable con fines energéticos.

término todos aquellos establecimientos pecuarios que obtuvieron un financiamiento a través del Fideicomiso de Riesgo Compartido (FIRCO) en el periodo 2008 - 2011 para la adquisición ya sea de un biodigestor o un motogenerador, en segundo término los que obtuvieron un financiamiento en 2012 para los mismos fines y en tercer término todas las granjas con un número apropiado de animales que pudiesen generar suficiente excreta para la producción de biogás. Este potencial ha sido estimado en 67 MW, 2.3 MW y 418 MW, respectivamente, sumando un total de 488 MW, lo que representa aproximadamente 3,000 GWh/a considerando un factor de planta del 70% (tabla 16 y figura 56).

Tabla 16. Potencial Probable de Residuos Pecuarios en México. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (GEIC) y FIRCO, 31 de diciembre de 2013.

Figura 55. Clasificación del potencial energético bosques de tala sustentable por estados. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (GEIC).

El mayor potencial energético de la tala sustentable de bosques se encuentra en los estados de Sonora, Chihuahua, Guerrero, Oaxaca, Yucatán y Quintana Roo, todos ellos en el intervalo de 130,001 – 160,000 TJ/a. El potencial posible de la biomasa se ha estimado por PwC en 3,642 MW de capacidad instalable, sin embargo, debido a la gran diversidad en fuentes específicas del recurso y tecnologías existentes para el aprovechamiento de estas, este dato podría variar significativamente. El potencial probable considera solamente la biomasa de origen pecuario, mediante la producción de biogás a partir de los residuos pecuarios. Esta evaluación considera en primer

Figura 56. Potencial probable de residuos pecuarios en México. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (GEIC) y FIRCO, 31 de diciembre de 2013.

Aquellos sitios que obtuvieron un financiamiento a través de FIRCO en el periodo 2008-2011 para la adquisición de un biodigestor o un motogenerador, se considera con potencial probable a corto plazo, debido a que ya cuentan con la infraestructura requerida. Estas granjas se encuentran ubicadas principalmente en Yucatán, Durango, Jalisco, Coahuila, Guanajuato, Nuevo León y Aguascalientes.

Estas suman un total de 15 centrales en construcción, de las cuales 13 funcionarán principalmente mediante biogás de residuos produciendo aproximadamente 462.01 GWh/a. La mayor producción eléctrica ocurrirá en los estados de Hidalgo, Coahuila y Nayarit (tabla 18).

Figura 57. Ubicación geográfica de potencial probable de residuos pecuarios. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (GEIC) y FIRCO, 31 de diciembre de 2013.

El potencial probado de biomasa asciende a 120 MW de capacidad instalable (tabla 17). Estas centrales aprovecharán como recursos energéticos: el bagazo de caña, lodos de aguas residuales, residuos de la industria y residuos sólidos urbanos.

Figura 58. Ubicación geográfica de sitios con potencial de biomasa probado. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE, 31 de diciembre de 2013.

Tabla 17. Potencial probado clasificado por recurso. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE, 31 de diciembre de 2013.

Foto 21. Planta de biogás SIMEPRODE. Fuente: www.greenambiental.com

Tabla 18. Potencial probado de biomasa por estado y método de aprovechamiento. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE. 31 de diciembre de 2013.

La energía eólica México es afortunado en materia de potencial eólico, pues su geografía permite que existan zonas de alto potencial para el desarrollo de esta forma de generación eléctrica. En el año de 2013, la SENER en conjunto con la CFE y la empresa Vestas Wind Systems presentaron el Atlas Nacional Eólico (primera etapa), resultado de un análisis obtenido mediante modelos numéricos de la atmósfera. Los datos de viento utilizados en este informe fueron obtenidos a partir de imágenes satelitales mediante simulaciones a mesoescala de los últimos 13 años (2000 - 2013) con 3 kilómetros de resolución horizontal. El Atlas Nacional Eólico presenta mapas de promedio anual y mensual de velocidad del viento y la densidad de potencia a 50, 80 y 120 metros sobre el nivel del suelo. La segunda etapa se encuentra en desarrollo, la cual involucra mediciones in situ a lo largo de la república mexicana para mejorar precisión de los resultados. En esta primera evaluación se muestra claramente que la región de Oaxaca es donde se tienen factores de carga superiores al 40% compitiendo con los más altos a nivel mundial. Por otra parte también se identifican diversas zonas que superan velocidades del viento de 8 m/s y densidades de potencia de 500 W/m2 a 80 metros de altura, en los estados de Baja California, Tamaulipas, Nuevo León, Coahuila, Chihuahua, Zacatecas, San Luis Potosí, Guanajuato, Puebla, Veracruz y Chiapas.

Figura 59. Mapa de velocidad de viento a 80 metros de altura. Fuente: Elaboración propia, con datos de la empresa Vestas Wind Systems.

El potencial eólico posible con el que se cuenta en México, de acuerdo con el 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%, lo que representaría un total de87,600 GWh/a de generación eléctrica. Por su parte el Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE) tambiénha realizado estudios con resultados semejantes e identificando las zonas con mayor potencial eólico, las cuales son: • • • •

Oaxaca con 9 GW. Zona Norte con 10 GW (Tamaulipas, Nuevo León, Coahuila y Chihuahua). Baja California con 2 GW. El resto del país con 30 GW.

El potencial eólico probado asciende a 3,450 MW de capacidad instalable. Considerando un factor de planta promedio de 38% se estarán produciendo en el corto plazo aproximadamente 11,621 GWh/a. Los principales estados que aprovecharán la energía del viento en la producción de electricidad serán Oaxaca, Baja California, Coahuila, Tamaulipas y Nuevo León (figura 61). 43

Figura 60. Mapa de densidad de potencia eólica a 80 metros de altura. Fuente: Elaboración propia, con datos de la empresa Vestas Wind Systems.

Figura 61. Ubicación geográfica de sitios con potencial eólico probado. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE, 2013.

Tabla 19. Potencial eólico probado por estado. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE, 31 de diciembre de 2013.

Foto 22. Turbinas eólicas. Fuente: CFE.

La energía hidráulica

Tabla 20. Potencial hidroeléctrico probable por tipo de central. Fuente: Elaboración propia, con datos del CMM, 31 de diciembre de 2013.

Las vertientes del Golfo de México son las regiones con mayor capacidad para generación hidroeléctrica, con un 70% del caudal en México, debido al predominio de grandes ríos en el suroeste del país.

El mayor potencial probable se ubica principalmente en Chiapas con 89 sitios y una capacidad instalable acumulada de 1,195.03 MW, seguido de Oaxaca, Veracruz y Guerrero con 68, 57 y 62 sitios respectivamente; con un potencial probable de capacidad instalable de 364.03 MW, 333.95 MW y 287.52 MW respectivamente (tabla 21).

Figura 62. Distribución geográfica de los principales ríos de México y su escurrimiento medio anual histórico. Fuente: PwC, 2012.

La CFE ha desarrollado en años recientes un análisis de sitios específicos cuyos datos han constituido la base para el análisis del potencial hidroeléctrico posible. Este análisis se realizó entre PricewaterhouseCoopers (PwC) y la Asociación Mexicana de Energía Hidroeléctrica A.C, quienes han determinado que el potencial posible total de los emplazamientos identificados a nivel nacional supera los 6,300 MW. Por otro lado, el potencial hidroeléctrico probable determinado por el Centro Mario Molina (CMM), ha sido estimado en 3,303.76 MW, identificando 505 sitios potenciales para el aprovechamiento de este recurso, de los cuales 19 sitios cuentan con las características para la construcción de grandes hidroeléctricas y el resto para pequeñas hidroeléctricas.

Figura 63. Ubicación geográfica de sitios con potencial hidráulico probable. Fuente: Elaboración propia, con datos del CMM, 31 de diciembre de 2013.

Tabla 21. Potencial hidroeléctrico probable por estados. Fuente: Elaboración propia, con datos del CMM, 31 de diciembre de 2013.

El potencial hidráulico probado para generación eléctrica es de 3,497.50 GWh/a, repartidos prácticamente a la mitad entre pequeñas y grandes centrales (tabla 22). El principal estado en el que se aprovechará la energía hidráulica es el estado de Veracruz, con 14 nuevas centrales, 538 MW de capacidad instalada y 1,796.63 GWh/a de producción eléctrica (tabla 23).

Tabla 22. Potencial hidroeléctrico probado por tipo de central. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE, 31 de diciembre de 2013.

Figura 64. Ubicación geográfica de sitios con potencial hidráulico probado. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE, 31 de diciembre de 2013.

Tabla 23. Potencial hidroeléctrico probado por estados. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE, 31 de diciembre de 2013.

La energía geotérmica La Gerencia de Proyectos Geotermoeléctricos (GPG) de la CFE, con la finalidad de identificar y evaluar los recursos de aprovechamiento geotérmico, ha recolectado muestras de parámetros químicos de todos los manantiales termales del país, como lo es la concentración del sodio, potasio, calcio, magnesio, cloruros, sulfatos, sílice, entre otros, para determinar el origen y clasificación de las aguas y para el cálculo de las temperaturas de equilibrio para el sistema químico agua-roca, como indicativo de las temperaturas probables en el subsuelo. Como resultado de este estudio se ha realizado un mapa que permite priorizar las zonas por su importancia relativa a fin de canalizar hacia los mejores prospectos los recursos humanos, técnicos y económicos para la prospección geotérmica de detalle. El mapa se efectuó de acuerdo a los criterios del procedimiento “Metodologías para el uso de geotermómetros de fase líquida” Quijano León, 1983, para posteriormente aplicar el geotermómetro de Na-K-Ca de Fournier y Truesdell (1973). De acuerdo a este mapa el potencial del recurso geotérmico se encuentra principalmente en la parte central del país, dentro de la Faja Volcánica Mexicana.

Figura 65. Mapa de temperatura probable de subsuelo. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (GPG) 31 de diciembre de 2013.

del potencial geotérmico se hizo con base en la clasificación de estas manifestaciones por rangos de temperatura geotermométrica, clasificándose así recursos en alta, media y baja entalpía. Posteriormente se utilizó el método volumétrico para obtener el potencial geotérmico posible nacional. Los resultados indicaron que para las reservas posibles los recursos de alta entalpía ascienden a 5,691 MW, para los de media entalpía son de 881 MW y los de baja entalpía de 849 MW con un total de 7,422 MW (tabla 24). Tabla 24. Potencial geotérmico posible nacional. Fuente: CFE (GPG), 2009.

En el año 2009, se realizó una estimación volumétrica del potencial geotérmico total de México, con base en un catálogo de 1,380 manifestaciones termales (figura 65). El cálculo

Figura 67. Ubicación geográfica de sitios con potencial geotérmico probable. Fuente: Elaboración propia, con datos del Instituto de Geofísica de la UNAM, 31 de diciembre de 2013. Figura 66. Identificación geográfica del potencial geotérmico posible por tipo de entalpia. Fuente: CFE (GPG).

Debido a la naturaleza de esta información, se considera oficialmente a las reservas posibles estimadas en 7,422 MW, como el potencial geotérmico posible de México, que son aquellos volúmenes cuya información geológica y de diseño sugiere que es menos segura su recuperación comercial. Por su parte, el Instituto de Geofísica de la UNAM, ha estimado el potencial geotérmico probable identificando 267 sitios aptos para la producción eléctrica, los cuales en su conjunto poseen una capacidad instalable de 5,730.10 MW. En esta evaluación se identificó que el estado de Baja California como el estado con mayor potencial seguido de Nayarit, Puebla, Chiapas y Baja California Sur.

Foto 23. Central Geotérmica Los Azufres, Michoacán. Fuente: SENER.

Tabla 25. Potencial geotérmico probable por estados. Fuente: Elaboración propia, con datos del Instituto de Geofísica de la UNAM. 31 de diciembre de 2013.

Figura 68. Ubicación geográfica de sitios con potencial geotérmico probado. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE y la CFE (GPG), 31 de diciembre de 2013. Tabla 26. Potencial geotérmico probado. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CRE y la CFE (GPG), 2013.

El potencial geotérmico probado asciende a 251 MW de capacidad instalable. De estos seis sitios, dos se encuentran en construcción y se espera que entren en operación durante el año 2016, los restantes cuatro fueron identificados por la CFE y se espera inicien sus construcciones durante el año 2015.

La energía oceánica La ubicación geográfica favorece a nuestro país con recursos oceánicos dotándole de un litoral de 11,122 km, una superficie de 357,795 km2 de plataforma continental y una zona económica exclusiva de 2,946,825 km2. Aunque no todos los recursos oceánicos han sido evaluados aún, recientemente la CFE en conjunto con la SENER evaluó el potencial energético del oleaje (primera etapa), identificando la altura de ola significativa, el periodo medio espectral, y el potencial energético del oleaje en mapas que abarcan el Golfo de México, Mar Caribe, Golfo de California y Océano Pacífico dentro de la zona económica exclusiva de México (figuras 69, 70, 71). Esta evaluación considera datos del año 1979 al año 2013, los cuales fueron simulados mediante el modelo numérico de oleaje WAVEWATCH III.

Figura 70. Altura significativa media anual (1979-2013). Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (GEIC).

Figura 69. Densidad de potencia media anual (1979-2013). Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (GEIC).

Foto 24. Olas. Fuente: www.freeimages.com

Desde finales del año 2006 a finales del año 2011, la Comisión Federal de Electricidad, a través de la Subdirección de Construcción desarrolló un proyecto para evaluar la viabilidad para el desarrollo de centrales undimotrices en Baja California; con el propósito de seleccionar el sitio más adecuado para este proyecto, se realizaron estudios de clima de oleaje, batimetrías y levantamientos sismo acústicos de las zonas de estudio, a partir de los cuales se definió a Rosarito como la mejor ubicación. Durante el año 2012 la CFE licitó la primera central undimotriz piloto de 3 MW de capacidad, para ser construida en el rompeolas de la CT. Presidente Juárez en Rosarito, la cual fue adjudicada a la empresa MARERSA (Mareomotrices de Energía Renovable). Asi mismo, en diciembre de 2012 la CFE, a través de la Gerencia de Estudios de Ingeniería Civil estableció un convenio de colaboración con la Autoridad Portuaria Integral de Ensenada (API) para crear un sitio de pruebas tecnológicas para el aprovechamiento de la energía del oleaje, utilizando los rompeolas de los puertos de Ensenada y el Sauzal. De parte de ambos se apoyará a estas empresas con el préstamo de la infraestructura portuaria, permisos ambientales y estudios oceanográficos. De parte de la CFE se dará seguimiento a las pruebas de generación de electricidad de los convertidores de energía del oleaje, instalados con el propósito de evaluar la viabilidad técnica de los dispositivos.

Tabla 27. Sitios con potencial oceánico posible en estudios. Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (GEIC), 31 de diciembre de 2013. Figura 71. Periodo espectral medio anual (1979-2013). Fuente: Elaboración propia, con datos de la CFE (GEIC).

Los sitios que podrían ser viables para producir electricidad a través de la energía de las olas fueron principalmente la zona norte de Baja California y la zona costera de Oaxaca. En estos sitios podemos encontrar una densidad de potencia por arriba de 15 kW/m. Por otra parte, la CFE ha estudiado algunos sitios los cuales se muestran en la tabla 27.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

GLOSARIO DE TÉRMINOS

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Áreas Naturales Protegidas (ANP): Son áreas determinadas por el Estado, sujeto a un marco legal e institucional definido para garantizar la conservación de sus particularidades y riquezas medioambientales y culturales. Bagazo de caña: Residuo de materia después de extraer el jugo de la caña. En estado fresco estos bagazos contienen un 40% de agua. Suelen utilizarse como combustible de las propias azucareras. Batimetrías: Es el estudio de la profundidad marina, el cual muestra el relieve del fondo o terreno como isógramas. Bioenergéticos: Combustibles obtenidos de la biomasa provenientes de materia orgánica de las actividades, agrícola, pecuaria, silvícola, acuacultura, algacultura, residuos de la pesca, domésticas, comerciales, industriales, de microorganismos y de enzimas, así como sus derivados producidos por procesos tecnológicos sustentables que cumplan con las especificaciones y normas de calidad establecidas por la autoridad competente en los términos de la Ley de Promoción y Desarrollo de los Biocombustibles. Biodigestor: Contenedor cerrado, hermético e impermeable, dentro del cual se deposita el material orgánico, para que a través de la fermentación anaerobia se produzca el biocombustible. Biogás: Es el combustible que resulta de la digestión de la biomasa húmeda, por acción de microorganismos, en un ambiente sin oxígeno (anaeróbico), este producto está principalmente compuesto de metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2). Capacidad Instalada: Es la capacidad de energía que puede generar y entregar una central eléctrica por una unidad de tiempo en condiciones ideales. Capacidad Instalable: Cantidad de energía que podría ser generada por una central eléctrica por una unidad de tiempo en condiciones ideales. Central Eléctrica: Instalación capaz de transformar la energía primaria (térmica, nuclear, solar, eólica, hidráulica, etc.) en energía eléctrica. Combustión Directa: Proceso por el que la biomasa directamente o sus biocombustibles derivados son oxidados hasta dióxido de carbono (CO2) y agua. Comisión Federal de Electricidad (CFE): Empresa del gobierno mexicano encargada de generar, transmitir, distribuir y comercializar la energía eléctrica. Comisión Reguladora de Energía (CRE): Es un órgano administrativo desconcentrado de la Secretaría de Energía que regula la industria del gas natural y electricidad. Otorga los permisos para la generación de energía eléctrica a través de proyectos con participación privada y expide los instrumentos regulatorios (contratos, convenios y metodologías) para la actividad de interconexión, transmisión y el cálculo de las contraprestaciones que reciben los generadores privados de energía. Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía (CONUEE): Es un órgano administrativo desconcentrado de la Secretaria de Energía, que cuenta con autonomía técnica y operativa. Tiene por objeto promover la eficiencia y constituirse como órgano de carácter técnico, en materia de aprovechamiento sustentable de la energía. Digestión anaerobia: Proceso de degradación de la materia orgánica que por acción de microorganismos en ausencia de oxígeno. Este proceso genera diversos gases, entre los cuales el dióxido de carbono y el metano son los más abundantes. La producción de dichos gases en digestores anaerobios, se aprovecha como combustible. La intensidad y duración del proceso anaerobio, varía dependiendo de diversos factores, entre los que destacan la temperatura y el pH del material biodegradado. Energía Eléctrica: Producto de la existencia del diferencial de potenciales eléctricos entre dos puntos, lo

que permite el flujo de corriente eléctrica entre ambos, a través de un material conductor, es decir, que permita el tránsito de electrones a través de este. Entalpia: Este término se utiliza para expresar el contenido de calor (energía térmica) de los fluidos y da una idea de su “valor”. Los recursos geotérmicos se dividen en baja, media y alta entalpía (o temperatura), de acuerdo con criterios basados generalmente en la energía contenida en los fluidos y en sus posibles formas de utilización. Estuario: Son cuerpos de agua donde la desembocadura de un río se abre a un ecosistema marino, con una salinidad entre dulce y salada. Factor de Planta: Se define como la relación entre la energía eléctrica producida por un generador, durante un intervalo de tiempo determinado (por ejemplo un año) y la energía que habría sido producida si este generador hubiese funcionado durante dicho intervalo a su máxima potencia disponible. Se expresa en porcentaje. FIRCO: Fideicomiso de Riesgo Compartido, fue creado en 1981 como un instrumento operativofinanciero de la entonces SARH, hoy SAGARPA. Tiene encomendado el seguimiento y operación de diversos proyectos de inversión, emanados de los programas que tiene autorizados la SAGARPA. Gases de Efecto Invernadero (GEI): Son Aquellos gases, que son componentes de la atmosfera, que retienen parte de la energía recibida por la radiación estelar. Este fenómeno evita que la energía recibida constantemente vuelva inmediatamente al espacio, produciendo a escala planetaria un efecto similar al observado en un invernadero. Los principales gases de efecto invernadero son el vapor de agua, el dióxido de carbono, el ozono, el metano, el óxido nitroso y los halocarbonos y otros gases industriales. Generación Anual: Energía eléctrica generada por una central eléctrica durante un año. Gerencia de Estudios de Ingeniería Civil (GEIC): Gerencia perteneciente a la Comisión Federal de Electricidad encargada de proporcionar soluciones integrales de ingeniería civil y ciencias de la tierra para dar certeza, viabilidad y confiabilidad al desarrollo y conservación de obras de infraestructura, a la Comisión Federal de Electricidad, organismos externos, empresas nacionales del sector público, privado y organizaciones extrajeras. Gigawatt hora (GWh): Es una medida de energía eléctrica equivalente a la potencia suministrada por un gigawatt en una hora; esta unidad de medida es utilizada para expresar la cantidad de energía eléctrica generada en una hora. Helióstatos: Conjunto de espejos que se mueven sobre dos ejes normalmente en montura de caballo, lo que permite, con los movimientos apropiados, mantener el reflejo de los rayos solares que inciden sobre él en todo momento en un punto o pequeña superficie, deshaciendo en el rayo reflejado el movimiento diurno terrestre. Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI): Instituto del gobierno mexicano que ofrece acceso a la información estadística y geográfica de una gran diversidad temática y con distintos niveles de desagregación a través de productos impresos y digitales, tanto en forma gratuita como en venta. Irradiación Directa: Es la radiación solar que llega a la superficie de la tierra directamente del disco solar (en línea recta), pero atenuada en su intensidad por la acción de la atmósfera. La medición de esta se logra utilizando un instrumento conocido como pirheliómetro. Irradiación Difusa: Es la componente de la radiación solar percibida al ser difuminada por partículas contenidas en el aire y que desvían los rayos solares. La medición de esta se logra mediante un instrumento conocido como piranómetro. Irradiación Global: Es la suma de la radiación directa y la difusa incidente sobre una superficie durante un año.

Irradiación Directa Normal: La radiación directa normal se mide sobre una superficie orientada hacia el sol, de tal manera que los rayos solares resultan siempre perpendiculares a dicha superficie. Cuando el sol se mueve de manera aparente a través del cielo, dicha superficie también se mueve para mantener la relación normal. La radiación directa normal generalmente se mide con un pirheliómetro, el cual contiene un sensor termoeléctrico ubicado en el fondo de un tubo relativamente largo (para evitar la incidencia de la radiación difusa) que se mueve mecánicamente para orientarse siempre hacia el sol. Irradiación Directa Horizontal: La diferencia de la normal, la radiación directa horizontal se mide al incidir sobre un plano horizontal (en relación con la superficie terrestre). Licor Negro: Este residuo se obtiene cuando se convierte madera en pulpa de celulosa durante el proceso de Kraft de la industria papelera y es utilizado actualmente como combustible para la generación de electricidad. Megawatt (MW): Es una unidad de potencia en el Sistema Internacional. Es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo, es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. Esta unidad de medida es utilizada para expresar la capacidad instalada de una central de generación eléctrica. Mesoescala: Es el estudio de sistemas del atmosférico. El análisis mesoescala utiliza las herramientas de simulación atmosférica más avanzadas para obtener una serie temporal de datos meteorológicos. Oleaginosas: Son vegetales de cuya semilla o fruto puede extraerse aceite, en algunos casos comestibles y en otros casos de uso industrial. Pirolisis: Se puede definir como la descomposición térmica de un material en ausencia de oxígeno o cualquier otro reactante. Esta descomposición se produce a través de una serie compleja de reacciones químicas y de procesos de transferencia de materia y calor. Potencial de Generación: Energía eléctrica que podría ser generada por una central eléctrica durante un año. PwC: Es una red de firmas independientes y de propiedad local que comparten una misma marca y una serie de metodologías y estándares de calidad., Proporciona servicios de auditoría, consultoría, impuestos y servicios legales. Recursos Renovables de Energía: Es el recurso o combustible natural utilizado para generar energía eléctrica renovable. Son recursos naturales que se pueden restaurar por procesos naturales a una velocidad superior a la del consumo humano. Residuos Sólidos Urbanos (RSU): Son aquellos que se generan en las actividades desarrolladas en los núcleos urbanos o en sus zonas de influencia, como son los domicilios particulares, los comercios, las oficinas y los servicios. Sales Molten: Es sal sólida a temperatura y presión estándar, la cual entra en fase líquida mediante temperaturas elevadas. Las sales fundidas técnicamente son una clase de líquidos iónicos. Las sales en estado fundido tienen la capacidad de transportar corriente. Secretaría de Energía (SENER): Secretaría del gobierno mexicano que se encarga de conducir la política energética del país, dentro del marco constitucional vigente, para garantizar el suministro competitivo, suficiente, de alta calidad, económicamente viable y ambientalmente sustentable de energéticos que requiere el desarrollo de la vida nacional. Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT): Secretaría del gobierno mexicano encargada de fomentar la protección, restauración y conservación de los ecosistemas, recursos naturales y bienes y servicios ambientales, con el fin de propiciar su aprovechamiento y desarrollo sustentable. Sistemas Hidrotermales: Estos sistemas están constituidos por una fuente de calor, agua (líquido y/o vapor) y la roca en donde se almacena el fluido. El agua de los sistemas hidrotermales se origina

en la superficie de la tierra en forma de lluvia hielo o de nieve. Se infiltra lentamente en la corteza terrestre, a través de poros y fracturas, penetrando a varios kilómetros de profundidad en donde es calentada por la roca alcanzando en algunas ocasiones temperaturas de hasta 400 °C. Estos sistemas pueden clasificarse en tres tipos principales: vapor dominante, líquido dominante alta entalpía y líquido dominante baja entalpía.

GLOSARIO DE UNIDADES W = Watt kW = Kilowatt MW = Megawatt GW = Gigawatt W/m2 = Watt por metro cuadrado kWh = Kilowatt hora MWh = Megawatt hora GWh = Gigawatt hora TWh = Terawatt hora GWh/a = Gigawatt por año TWh/a = Terawatt hora por año kWh/m = Kilowatt hora por metro kWh/m2 = Kilowatt hora por metro cuadrado MWt = Megawatt térmico m/s = Metro por segundo m3 = Metro cúbico m3/a = Metro cúbico por año Km = Kilómetro Km2 = Kilómetro cuadrado t = Tonelada t/a = Tonelada por año °C = Grados Centígrados GJ =Gigajoule TJ = Terajoule PJ/a =Petajoule por año TJ/a =Terajoule por año

ÍNDICE DE FIGURAS, TABLAS Y FOTOGRAFÍAS Figuras Figura 1. Clasificación de la energía para la obtención de energía eléctrica y sus recursos energéticos. Figura 2. Clasificación de los métodos de conversión de energía solar en eléctrica. Figura 3. Modelo conceptual de un panel solar fotovoltaico convencional. Figura 4. Modelo conceptual de una celda de concentración fotovoltaica.

Pag. 2 Pag. 3 Pag. 3 Pag. 4

Figura 5. Modelo conceptual del aprovechamiento térmico del cilindro parabólico. Pag. 5 Figura 6. Modelo conceptual del aprovechamiento térmico tipo lineal fresnel. Pag. 5 Figura 7. Modelo conceptual de una central solar térmica tipo torre de concentración. Pag. 6 Figura 8. Clasificación de los distintos tipos de biomasa disponibles. Pag. 8 Figura 9. Procesos termoquímicos de conversión de biomasa. Pag. 8 Figura 10. Esquema de digestión anaeróbica para la obtención de biogás. Pag. 9 Figura 11. Principales procesos de conversión de la biomasa en energía. Pag. 10 Figura 12. Esquema de las causas de la energía eólica. Pag. 11 Figura 13. Modelo conceptual de un aerogenerador. Pag. 11 Figura 14. Ciclo hidrológico. Pag. 13 Figura 15. Componentes de una central hidroeléctrica grande. Pag. 14 Figura 16. Esquemas de los diversos tipos de centrales hidroeléctricas renovables. Pag. 15 Figura 17. Componentes importantes de una central hidroeléctrica pequeña “al hilo del agua”. Pag. 15 Figura 18. Modelo conceptual de un yacimiento geotérmico. Pag. 16 Figura 19. Componentes de una central geotermoeléctrica. Pag. 17 Figura 20. Clasificación de la energía oceánica. Pag. 18 Figura 21. Capacidad instalada de energía eléctrica global. Pag. 19 Figura 22. Capacidad instalada global por tipo de energía renovable. Pag. 19 Figura 23. Tendencia de la capacidad mundial fotovoltaica. Pag. 20 Figura 24. Distribución de la capacidad solar FV en el mundo. Pag. 20 Figura 25. Tendencia de la capacidad mundial de la concentración de energía solar térmica. Pag. 20 Figura 26. Generación eléctrica por biomasa de los veinte principales países, promedio anual 2010 - 2012. Pag. 21 Figura 27. Tendencia de la capacidad mundial de energía eólica. Pag. 22 Figura 28. Países líderes en capacidad de energía eólica. Pag. 22 Figura 29. Distribución de las empresas productoras de energía eólica. Pag. 22 Figura 30. Principales productores de energía hidráulica. Pag. 23 Figura 31. Principales productores de energía geotérmica. Pag. 23 Figura 32. Capacidad instalada en México por tipo de tecnología. Pag. 25 Figura 33. Distribución de la capacidad instalada por tipo de energía renovable. Pag. 25 Figura 34. Distribuciónde la capacidad instalada por tipo de productor. Pag. 25 Figura 35. Ubicación geográfica de las centrales solares en el país. Pag. 26 Figura 36. Ubicación de las centrales eléctricas de biogás en el país. Pag. 27 Figura 37. Distribuciónde la capacidad instalada de centrales eléctricas de biogás por tipo de recurso. Pag. 27 Figura 38. Ubicación de las centrales eléctricas de biomasa por combustión directa en el país. Pag. 28 Figura 39. Ubicación de las centrales eoloeléctricas en el país. Pag. 29 Figura 40. Capacidad eólica instalada en México para el periodo 2009-2013. Pag. 29 Figura 41. Ubicación geográfica de grandes centrales hidroeléctricas en el país. Pag. 30 Figura 42. Ubicación geográfica de pequeñas centrales hidroeléctricas del país. Pag. 30 Figura 43. Ubicación geográfica de las centrales geotermoeléctricas en el país. Pag. 32 Figura 44. Clasificación del potencial de las energías renovables. Pag. 33 Figura 45. Mapa de irradiación global horizontal de México. Pag. 34 Figura 46. Mapa de irradiación directa normal de México. Pag. 34

Figura 47. Mapa de irradiación difusa horizontal de México. Pag. 35 Figura 48. Potencial solar probado por tecnología. Pag. 35 Figura 49. Clasificación de la biomasa aprovechable para fines energéticos. Pag. 36 Figura 50. Clasificación del potencial energético de residuos forestales por estados. Pag. 38 Figura 51. Resultados de potenciales energéticos y biomasa. Pag. 39 Figura 52. Clasificación del potencial energético de residuos urbanos por estados. Pag. 39 Figura 53. Clasificación del potencial energético de residuos industriales por estados. Pag. 40 Figura 54. Clasificación del potencial energético cultivos especializados por estados. Pag. 40 Figura 55. Clasificación del potencial energético bosques de tala sustentable por estados. Pag. 41 Figura 56. Potencial probable de residuos pecuarios en México. Pag. 41 Figura 57. Ubicación geográfica del potencial probable de residuos pecuarios. Pag. 42 Figura 58. Ubicación geográfica del potencial probado. Pag. 42 Figura 59. Mapa de velocidad de viento a 80 metros de altura. Pag. 43 Figura 60. Mapa de densidad de potencia eólica a 80 metros de altura. Pag. 44 Figura 61. Ubicación geográfica de los sitios con potencial eólico probado. Pag. 44 Figura 62. Distribución geográfica de los principales ríos de México y su escurrimiento medio anual histórico. Pag. 45 Figura 63. Ubicación de sitios probables para instalación de centrales hidráulicas. Pag. 45 Figura 64. Ubicación de sitios probados para instalación de centrales hidráulicas. Pag. 46 Figura 65. Mapa de temperatura probable de subsuelo. Pag. 47 Figura 66. Identificación geográfica del potencial geotérmico posible por tipo de entalpia. Pag. 48 Figura 67. Ubicación geográfica del potencial geotérmico probable. Pag. 48 Figura 68. Ubicación geográfica del potencial geotérmico probado. Pag. 49 Figura 69. Densidad de potencia media anual (1979-2013). Pag. 50 Figura 70. Altura significativa media anual (1979-2013). Pag. 50 Figura 71. Periodo espectral medio anual (1979-2013). Pag. 51 Tablas Tabla 1. Clasificación de las centrales hidráulicas renovables. Pag. 13 Tabla 2. Capacidad instalada y producción eléctrica global en 2012 por tipo de energía renovable. Pag. 19 Tabla 3. Capacidad mundial instalada de energía solar para aprovechamiento de electricidad. Pag. 19 Tabla 4. Número de centrales, capacidad instalada y generación eléctrica mediante energías renovables en México. Pag. 25 Tabla 5. Capacidad instalada y generación eléctrica por tipo de productor. Pag. 25 Tabla 6. Centrales fotovoltaicas en operación en el país. Pag. 26 Tabla 7. Capacidad instalada de centrales de biomasa. Pag. 27 Tabla 8. Centrales hidráulicas para la generación de electricidad. Pag. 31 Tabla 9. Centrales hidroeléctricas con mayor capacidad instalada en el país. Pag. 31 Tabla 10. Inventario del aprovechamiento de energía geotérmica. Pag. 32 Tabla 11. Potencial solar probado por tecnología. Pag. 35 Tabla 12. Potencial solar probado por Estado. Pag. 35 Tabla 13. Fuentes generadoras objeto de estudio. Pag. 37

Tabla 14. Resultados de potenciales energéticos y biomasa. Pag. 37 Tabla 15. Potencial energético nacional. Pag. 38 Tabla 16. Potencial probable de residuos pecuarios en México. Pag. 41 Tabla 17. Potencial probado clasificado por recurso. Pag. 42 Tabla 18. Potencial probado por estado y método de aprovechamiento. Pag. 43 Tabla 19. Potencial eólico probado por Estado. Pag. 44 Tabla 20. Potencial hidráulico probable por tipo de central. Pag. 45 Tabla 21. Potencial hidráulico probable por estados. Pag. 46 Tabla 22. Potencial hidráulico probado por tipo de central. Pag. 46 Tabla 23. Potencial hidráulico probado por estados. Pag. 47 Tabla 24. Potencial geotérmico posible nacional. Pag. 47 Tabla 25. Potencial geotérmico probable por estados. Pag. 49 Tabla 26. Potencial geotérmico probado. Pag. 49 Tabla 27. Sitios con potencial oceánico posible en estudios. Pag. 51 Fotografías Foto 1. Planeta Tierra. Pag. 2 Foto 2. Celdas de concentración fotovoltaica. Pag. 4 Foto 3. Cilindros parabólicos. Pag. 5 Foto 4. Tecnología lineal fresnel. Pag. 5 Foto 5. Central Térmica Solar PS10, Sevilla, España. Pag. 6 Foto 6. Disco parabólico. Pag. 7 Foto 7. Ganado bovino. Pag. 9 Foto 8. Cultivo. Pag. 10 Foto 9. Turbinas axiales de la central eoloeléctrica La Venta II. Pag. 12 Foto 10. Turbinas axiales marinas. Pag. 12 Foto 11. Aerogenerador de eje vertical. Pag. 12 Foto 12. Central Hidroeléctrica El Cajón, Nayarit. Pag. 14 Foto 13. Central Geotérmica Los Azufres, Michoacán. Pag. 17 Foto 14. Páneles solares instaladas en viviendas, Mexicali, Baja California. Pag. 20 Foto 15. Aerogeneradores. Pag. 21 Foto 16. Energía oceánica. Pag. 24 Foto 17. Residuos de caña de azúcar. Pag. 28 Foto 18. Hidroeléctrica Zimapán, Hidalgo. Pag. 31 Foto 19. Páneles solares. Pag. 34 Foto 20. Viñedo. Pag. 37 Foto 21. Planta de biogás SIMEPRODE. Pag. 42 Foto 22. Turbinas eólicas. Pag. 44 Foto 23. Central Geotérmica Los Azufres, Michoacán. Pag. 48 Foto 24. Olas. Pag. 50