¿Qué energías contra el Cambio Climático? Curso 2022-2023

Curso 2021-2022

Seminario sobre el Cambio Climático

Jornada 4. La Energía y el Cambio Climático

Núm. Tema

1.- Introducción

2.- Nociones básicas

2.1.- Termodinámica

2.2.- Energía Primaria y Energía Final

2.3.- Vectores energéticos

2.4.- Acumulación de energía

3.- Perspectiva Global de la Energía

4.- Plan Nacional Integrado de Energía y Clima 2021-2030

5.- Energías No Renovables (ENR). Combustibles fósiles

5.1.- ENR Carbón, Petróleo, Gas Natural

5.2.- ENR Nuclear (fisión)

5.3.- ENR Nuclear (fusión)

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Curso 2021-2022

Seminario sobre el Cambio Climático

Jornada 4. La Energía y el Cambio Climático

Núm. Tema

6.- Energías Renovables (ER)

6.1.- ER Eólica

6.2.- ER Energía solar. Centrales termoeléctricas y Solar fotovoltaica

6.3.- ER Hidráulica

6.4.- ER Mareas y olas

6.5.- ER Bioenergía y Residuos

6.6.- ER Geotérmica

7.- Energía para el transporte

7.1.- Electricidad

7.2.- Biocombustibles

7.3.- Hidrógeno

7.4.- Transporte aéreo

8.- Lo esencial del Seminario

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Conflicto fundamental

-

Hay que aumentar enormemente la producción mundial de bienes y servicios  aumentar la producción / consumo de energía.

-

Hay que reducir de forma rápida y drástica las emisiones de GEI.

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Está claro que la solución tiene que conciliar objetivos contrapuestos

Planes de reducción de emisiones de GEI

¿Qué tiene que tener un Plan de Reducción de Emisiones de GEI?

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Negavatios

Ahorro de energía (Eficiencia, conservación y género de vida)

50% renovables

Eliminación total del petróleo en largo plazo

Captura y eliminación CO2

(Solución Opcional Temporal)

Captura y eliminación CO2

(Solución Opcional Temporal)

Como telón de fondo: Hay que realizar la electrificación en la mayoría de aplicaciones.

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Conclusiones de las jornadas anteriores de este seminario sobre el Cambio Climático:

Se está produciendo un calentamiento global, originado por el aumento en la atmósfera de los gases de efecto invernadero (GEI), liberados a la atmósfera por las actividades humanas.

Toda actividad humana se realiza con consumo de energía

En este módulo vamos a presentar numerosos datos; muchos de ellos se han tomado de estas webs:

https://ourworldindata.org/

https://aleasoft.com/

https://elperiodicodelaenergia.com

https://datos.enerdata.net

https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/docume nts/spain_draftnecp.pdf

https://demanda.ree.es/visiona/peninsula/

https://www.motorpasion.com/tecnologia/

En este módulo del Seminario “Cambio Climático” vamos a estudiar objetivos y acciones que hay que realizar sobre una de las causas fundamentales del Cambio Climático: Producción y Consumo de Energía.

Vamos a estudiar los planes para reducir el consumo de energía, mejorar la eficiencia en los procesos de producción y consumo, y pasar de forma decidida a las energías renovables.

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Para aprovechar al máximo esta etapa del Seminario, sería deseable gozar de un nivel suficiente de ciertos conocimientos fundamentales antes de iniciar la sesión; pero desgraciadamente esto no es realista, y por ello vamos a suplir las carencias que hubiera con unos conocimientos simplificados, pero suficientes.

El tema que vamos a estudiar es muy amplio y complejo, por lo cual le vamos a dedicar dos jornadas.

Os pedimos un poco de paciencia, y os recordamos que estamos a vuestra disposición para responder cualquier cuestión que no veáis clara. seminarios@universidadpopularc3c.es

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1 litro de combustible contiene una determinada cantidad de energía en forma química.

1º Principio de Termodinámica: La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma

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Esquema del ciclo termodinámico que transforma la energía química en trabajo mecánico

���������������������� = �� =1−

T1 y T2 en unidades relativas al “cero termodinámico” = “cero absoluto”= -273 C= 0 Kelvin

En el motor de un coche esa energía química se transforma en calor y en energía mecánica.

La energía mecánica propulsa el coche para realizar un recorrido (“trabajo mecánico”)

La cantidad de energía química del combustible, y la cantidad de energía mecánica necesaria para que el coche realice un cierto recorrido*) deberían ser idénticas.

En la realidad ambas cantidades de energía no son idénticas

¿Qué ocurre con esa “energía perdida”?

*) Más las pérdidas por roces con la carretera, desplazamiento del aire, etc.

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2º Principio de Termodinámica:

En todo proceso que consista en paso de calor de una fuente caliente a otra más fría, creando además trabajo mecánico, se genera una cierta cantidad de Entropía

La generación de Entropía explica que se “pierda” una cierta cantidad de energía.

¿Dónde va a parar la energía que falta?

La energía se hace “inutilizable”, pero no “desaparece”

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Una consecuencia importante es que la energía no es una “materia prima” como las demás.

Casi todas las materias primas se pueden reciclar, reutilizar, recuperar, reprocesar, etc.

Pero la energía disipada en un proceso, bien sea de generación o de consumo, no se puede volver a utilizar*).

*) Esta afirmación se debe matizar. Ver esquema

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Se pueden encadenar varios procesos, de forma que la temperatura final de uno sea la temperatura inicial del siguiente.

Fuente: Dr. Alberto Navarro Izquierdo

La POTENCIA de un sistema de generación o consumo de energía mide la CAPACIDAD de producir o consumir energía, INDEPENDIENTEMENTE DEL TIEMPO.

La ENERGÍA de un sistema de generación o consumo de energía mide la CANTIDAD DE TRABAJO MECÁNICO PRODUCIDO o consumido por el sistema, y obviamente TIENE EN CUENTA EL TIEMPO de funcionamiento.

Las unidades de medida principales son:

POTENCIA

- Vatio (W) y sus múltiplos

ENERGÍA

- Vatio x segundo (Wxs) y sus múltiplos *)

- Joule (J) y sus múltiplos

- Tonelada de petróleo equivalente = 11.560 KWh

*) Nota importante: Observar que el tiempo (s) está multiplicando. Es muy común encontrar artículos de prensa, etc. con expresiones en KW/h. Esto es un error.

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Es muy importante disponer de un conversor de unidades, como este, pulsar aquí

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Vectores de Energía

Vectores energéticos son sustancias o dispositivos que almacenan energía, de forma que ésta pueda liberarse posteriormente de forma controlada.

Los Vectores energéticos no son fuentes de energía (primaria)

Son productos manufacturados en los que se ha invertido una cantidad de energía, que se puede recuperar y transformar en otra clase de energía.

Fuente: Fundación de Nuevas Tecnologías del Hidrógeno de Aragón

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Vectores de Energía

El amoníaco se disocia en N y H en el “cracker”. El H pasa a la célula de combustible, en la que se oxida y genera electricidad

Producción de Hidrógeno por disociación electrolítica de H2O

Utilización de Amoniaco en pilas de combustible

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Vectores de Energía

La producción de Hidrógeno es un tema de gran importancia, y por ello constituye un campo de investigación muy dinámico. En este seminario no podemos dedicar tiempo suficiente a un tema tan importante, y por ello os hacemos esta recomendación.

Conferencia “El sistema energético

solar-hidrógeno: actualidad y posibilidades”, del Dr. Carlos Sánchez

López, Profesor Emérito del Dpto. de Física de Materiales, UAM.

Enlace a la conferencia, pinchar aquí

Vista del Laboratorio del Dr. Carlos Sánchez López, en la UAM.

Fuente: Geek.com a través de ALEASOFT

https://aleasoft.com/green-hydrogen-fuel-future/

Célula de Combustible

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Fuente: Geek.com a través de ALEASOFT

https://aleasoft.com/green-hydrogen-fuel-future/

Índice

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Acumulación de Energía

Las energía renovables son generalmente intermitentes: esto crea un problema fundamental para su utilización de forma eficiente y económica:

“De noche no hay sol”

Se trata de almacenar la energía disponible en los momentos en los que no hay demanda, y entregarla al sistema en cuando ésta se produce.

Acumuladores:

- Baterías eléctricas

- Supercondensadores

- Aire comprimido

- Bombeo de agua en los embalses

- Almacenamiento de calor en sales fundidas

Acumulación de Energía

Parque eólico de ACCIONA en Barasoain (Navarra):

1 generador eólico de 3MW almacena energía en dos baterías:

-

1 Batería de energía de 0,7 MW almacena 0,7 MW hora.

Puede entregar 0,7 MW durante 1 hora

-

1 Batería de potencia: 1 MW almacena 0,39 MW hora.

Puede entregar 1 MW durante 20 minutos

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Acumulación de Energía

Fuente: LS Power a través de Insideclimatenews.

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Sistema de almacenamiento de energía LS Power-Diablo en California. Tecnología: Baterías de litio-ión.

Almacena y suministra 50 MW (400 MW hora cada 8 horas.)

Sistema de Bombeo de Daivões a Gouvães (650m de desnivel). 880 MW

Planes Globales de Energía

La eficiencia energética jugará un papel clave durante la transición energética hacia una economía totalmente descarbonizada, neutra en emisiones de gases de efecto invernadero.

Intensidad Energética Global (Energía Primaria) 1990-2019

Esquema General: - Negavatios - Renovables - Electrificación 0,15

0,20

0,10

Plan “Rapid”

Planes Globales de Energía

Consumo global de Energía Final en 2050 Exajulios

1 EJ = 2,777x1011 KWhora

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CCUS

= Captura y

El Gobierno de España presenta en febrero de 2019 el Plan Nacional Integrado de Energía y Clima 2021-2030

Este Plan recoge los objetivos del Acuerdo de París y el Plan de la Unión Europea para el período 2020-2050

Establece acciones concretas para alcanzar los objetivos citados. Se especifican las inversiones (Públicas y Privadas)

Objetivos vinculantes para la UE en 2030 (Informe “Energía limpia para todos los europeos” (COM2016 860 final):

• 55% de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) respecto a 1990.

• 32% de renovables sobre el consumo total de energía final bruta.

• 32,5% de mejora de la eficiencia energética.

• 15% interconexión eléctrica de los Estados miembros.

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Objetivos Plan Nacional Integrado de Energía y Clima 2021-2030:

• 23% de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) respecto a 1990.

• 42% de renovables sobre el uso final de la energía

• 74% de energía renovable en la generación eléctrica.

• 39,6% de mejora de la eficiencia energética.

Origen de los datos: Ministerio para la Transición Ecológica, 2019

https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/spain_draftnecp.pdf

Unidades: Kpe/$2015

https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/spain_draftnecp.pdf

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Mix de energía primaria en España – 2017 y 2030 (Ktpe)

Origen de los datos: Ministerio para la Transición Ecológica, 2019

https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/spain_draftnecp.pdf

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y Clima

Estructura de demanda total electricidad Año 2020

Total 249.970 gigavatios hora

Fuente: REE

https://www.energias-renovables.com/panorama/lasrenovables-han-generado-en-espana-en-20210107 Volver a

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Origen de los datos: Ministerio para la Transición Ecológica, 2019

https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/spain_draftnecp.pdf

Ahorro de energía final acumulada por medidas en España 2021-2030 (ktep)

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Origen de los datos: Ministerio para la Transición Ecológica, 2019

https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/spain_draftnecp.pdf

a Índice

https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/spain_draftnecp.pdf

Ejemplo de perfil diario de generación de energía eléctrica en España

(7 de abril de 2021)

Fuente: REE https://demanda.ree.es/visiona/peninsula/demanda/acumulada/

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Emisiones de CO2 de las centrales eléctricas

Fuente REE, 2019

https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/spain_draftnecp.pdf

Origen de los datos: Basque Centre for Climate Change, 2019., 2018 P.4.- Pág. 14/17

https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/spain_draftnecp.pdf

Energís renovables Plan Nacional Integrado de Energía

y Clima 2021-2030

Energías No Renovables – Combustibles fósiles

Resumen de procesos y sistemas de captura de CO2

1. Las emisiones de la planta generadora de energía se inyectan en un sistema de absorción junto con un reactivo

2. El reactivo se une al CO2 y el resto de emisiones de la Planta se liberan al exterior

3. Se aplica calor para separar el reactivo del CO2

4. El CO2 se almacena bajo el fondo marino.

Gases liberados exentos de CO2

El reactivo se une al CO2

CO2 capturado

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Planta generadora de energía

Reactivo

El reactivo se separa del CO2 por calor

Captura y

http://www.realinstitutoelcano.org/wps/wcm/connect/b9877780430426a8a6b7e75cb2335b4

9/DT20-

2010_Alvarez_captura_almacenamiento_CO2_cambio_climatico.pdf?MOD=AJPERES&C

ACHEID=b9877780430426a8a6b7e75cb2335b49

Demanda de Combustibles Fósiles relacionados con el consumo de energía (Exajulios) Reducción de demanda en 2050

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Unidades: Exajulios

Fuente: IRENA https://www.irena.org/-

/media/Files/IRENA/Agency/Publication/201

8/Apr/IRENA_Report_GET_2018.pdf)

El petróleo y el gas natural

El petróleo y el gas natural

Alternador

Turbina de gas

1.- Turbina de gas

2.- Toma de aire

3.- Generador eléctrico

4.- Excitador del generador

5.- Embrague síncrono

6.- Turbina de vapor combinada HP/IP

7.- Turbina de vapor de baja presión

8.- Condensador

Central nuclear francesa

En enero de 2018, existen 448 reactores nucleares operativos en todo el mundo y 58 unidades más en construcción

Central nuclear de Ascó

El Dr. Vicente Ausín ha realizado unos buenos estudios del sobre las centrales nucleares, a los que se puede acceder en los enlaces siguientes:

Los riesgos de la radiactividad y su percepción social. Parte I

Los riesgos de la radiactividad y su percepción social. Parte II

El control del riesgo radiológico en las centrales nucleares españolas

Energía nuclear, emergencia climática y modelo energético

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Origen de los datos: Wikipedia

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Concepto del Reactor TWR

(traveling wave reactor) Generación IV

Un Reactor TRW es un reactor nuclear de fisión que convierte combustible fértil* en combustible utilizable, mediante transmutación nuclear, en paralelo con la fisión de material fisible

La compañía Terra Power está construyedo un reactor TRW que entrará en funcionamiento en los años finales de esta década. Estará refrigerado por Sodio (se denominará “Natrium”)

* Un Combustible se llama fértil cuando no es fisionable, pero puede hacerse fisionable por reacciones nucleares en el interior de un reactor nuclear.

Fuente: Terra Power y Wikipedia

Energía nuclear (Fisión)

VHTR (Reactor de muy alta

Energía nuclear (Fusión)

Desde los años cuarenta del siglo XX se ha investigado la posibilidad de generar energía mediante el proceso que opera en el núcleo de las estrellas: Fusión Nuclear.

Hasta la fecha, se han desarrollado dos líneas de investigación, que se han materializado en experimentos con resultados iniciales alentadores:

- Sistemas de confinamiento magnético

- Sistemas de confinamiento inercial

Comparación de los tamaños de JET y de ITER

El proyecto JET demostró que es posible obtener una reacción nuclear de fusión controlada

Los sistemas de confinamiento inercial se han desarrollado fundamentalmente en EEUU, y los sistemas de confinamiento magnético se han desarrollado por consorcios de varias naciones europeas y de otros continentes.

Se ha pasado a la siguiente etapa: el proyecto ITER, actualmente en construcción en Cadarache (Sur de Francia).

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Energía nuclear (Fusión)

Los sistemas de confinamiento magnético se basan en los trabajos que Zajarov, Tamm y Kurchatov realizaron en Rusia durante los años cuarenta, y que culminaron con el desarrollo del concepto TOKAMAK.

La reacción se realiza en un plasma de los gases deuterio y tritio (ambos son isótopos del hidrógeno), a temperaturas del orden de 100 millones de ºC

Esquema de los 3 sistemas de calentamiento del plasma hasta 100 millones de C

Energía nuclear (Fusión)

El proyecto ITER se halla actualmente en construcción en Cadarache (Sur de Francia).

Calendario:

2010.- Comienza la construcción de instalaciones.

2015.- Trasladado de primeros componentes de gran tamaño

2018.- Comienzo primera fase de ensamblaje

2024.- Fase de puesta en marcha

2025.- Se consigue el primer plasma

2035.- Comienza la operación de fusión

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Energía nuclear (Fusión)

EEUU inició en los años setenta el proyecto NOVA de fusión nuclear, que se basaba en el calentamiento del combustible nuclear (esferas de deuterio y tritio) mediante láseres.

Este proyecto ha pasado por diversas etapas en el Laboratorio L. Livermore, y en la actualidad ha alcanzado una escala de instalación prototipo, con la denominación NIF. La energía total que se inyecta al combustible es del orden de 1,8 Megajoule.

Tras 12 años de trabajo, se finalizó la instalación en 2009, con un coste de 3.100 millones de $US.

Esquema de la disposición de la cavidad “Hohlraum”, con la esfera de combustible, y la trayectoria de los rayos laser.

El sistema dispara 192 rayos laser simultáneamente sobre las paredes de la cavidad, en las cuales se genera un flujo de rayos X.

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Energía nuclear (Fusión)

Los rayos X inciden sobre la esfera de combustible, provocando un calentamiento de su superficie, que se mueve a gran velocidad hacia el exterior.

Se alcanza una temperatura de 100 millones de ºC, a la cual se dan las reacciones nucleares que generan una cantidad de energía varias veces mayor que la de entrada al sistema.

Se produce una fuerza de reacción, que genera la implosión del núcleo de la esfera de combustible. Se alcanza una densidad de unos 300 g/cm3

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El cumplimiento de los objetivos del Protocolo de Kyoto es imposible sin la contribución de las energías renovables. Las fuentes de energía renovables incluyen la hidráulica, solar, eólica, bioenergía, geotérmica, olas y mareas. No se incluyen los biocombustibles tradicionales, que pueden ser fuentes de energía claves en lugares con baja capacidad económica

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Costes de Generación de Electricidad

Coste: Céntimos de Euro2010/Kwh

Fuente: IDAE

https://www.idae.es/uploads/documentos/documentos_11

227_e2_tecnologia_y_costes_7d24f737.pdf

Ejercicio:

Sustituir una central de carbón convencional por una central hidroeléctrica que genere anualmente la misma energía

Datos generales:

Energía generada por las dos centrales: 3,5x108 Kwh/año

La central de carbón emite 0,27 Kg de CO2 por Kwh

Volumen presa central hidráulica: 645000 m3 hormigón

Peso del cemento: 645.000x0,412 = 265.740 T = peso de CO2 emitido

Resumen:

La reducción de emisiones de CO2 conseguida durante los primeros 12,6 años de funcionamiento de la central hidroeléctrica compensarían las emisiones de CO2 realizadas para construirla

Pulsar sobre la foto para abrir el cálculo

Potencia global de generación eólica de electricidad, instalada hasta 2020.

Fuente: WIKIPEDIA

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Ejemplo de generadores eólicos instalados en la plataforma costera

Esquema del campo de generadores

(400 Mw)

Energía Solar

Sistemas de captación de energía mediante líquidos acumuladores de calor

Sin concentración

(Baja temperatura)

Calor p/viviendas, procesos industriales, etc.

Con bomba de calor, refrigeración y climatización

Con concentración

(Alta temperatura)

Sistemas de captación de energía mediante células

fotovoltaicas

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Producción de vapor y electricidad

(turbina/alternador).

Con acumulación en sales fundidas, funcionamiento “contínuo”

Producción directa de electricidad

Recomendación:

Conferencia “La Fotovoltaica en el autoconsumo eléctrico es una realidad” de Jesús Laborda

Enlace pinchar aquí

Esquema de sistemas de utilización de la energía solar

Instalación de energía solar sin concentración (a baja temperatura),

Instalación doméstica paneles solares fotovoltaicos Instalación industrial paneles solares fotovoltaicos

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Instalaciones de energía solar con concentración (Alta temperatura). Producción de electricidad

Fuente: IDAE, https://www.idae.es/sites/default/files/documentos/publicaciones_idae/documentos_r

esumen_per_2011-2020_15f3dad6.pdf

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Energía Primaria Solar, consumo per cápita - 2019

Consumo de energía medida como equivalentes de energía primaria. Nos referimos a energía bruta, antes de su conversión en electricidad, calor o combustibles para transporte. En este caso se ha medido como “equivalentes de entrada”, es decir, cantidad de energía primaria proporcionada por combustibles fósiles que sería necesaria para generar la misma cantidad de energía solar.

Energía de olas y mareas

Los desarrollos de sistemas de aprovechamiento de las mareas tienen un precedente en la central de La Rance (costa de Bretaña, Francia), inaugurado en 1966.

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Este sistema, a pesar de ser muy eficiente, no se ha podido instalar en ningún otro lugar, debido a los requisitos de intensidad de la mareas.

Energía de olas y mareas

Central Nereida MOWC, Motrico, 300 Kw y 600.000 Kwh/año. Columna de agua oscilante y turbina de aire comprimido.

Flujo de Aire

Cámara de la columna de agua oscilante OWC

Rompeolas

En España se están desarrollando varios sistemas de aprovechamiento de la energía de las olas P.6.4 Pág. 2/2 19-3-2022 Volver a Índice

“Biomasa” es todo material de origen biológico, excluyendo aquellos que han sido incorporados a formaciones geológicas sufriendo un proceso de mineralización.

La energía que contiene la biomasa es energía solar almacenada a través de la fotosíntesis, proceso por el cual las plantas utilizan la energía solar para convertir los compuestos inorgánicos que asimilan (como el CO2) en compuestos orgánicos.

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Evolución y previsiones consumo global de biomasa.

Unidades: KTpe

Fuente: Ente Vasco de la Energía (EEE).

https://www.eve.eus/Actuaci ones/Actuaciones/Biomasa?l ang=es-es

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Instalaciones energéticas de la biomasa. Ejemplo de Cuéllar(Segovia)

Residuos

El sentido común de la sostenibilidad nos aconseja priorizar:

- La reducción

- La reutilización

- El reciclaje de los residuos

Si aplicamos estas reglas, recuperamos mucha más energía que la que conseguimos cuando usamos los residuos como fuente de energía. Por ejemplo, fabricar papel a partir de papel usado requiere un 65% menos de energía.

Pero, en última instancia, hay que contemplar su valorización*) como una opción válida para evitar que acaben en un vertedero..

*) Se denomina valorización al proceso de usar los residuos para producir energía

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Fuente del gráfico: epdata

https://www.epdata.es/datos/recogidaresiduos-datos-estadisticas/225

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Residuos

De los dos millones de toneladas de residuos plásticos de origen doméstico que se producen anualmente en España, alrededor del 14% se utiliza para generar energía.

La combustión de una tonelada de botellas de plástico genera tanta energía como quemar 1,4 toneladas de carbón

El reciclaje de todo el film de plástico que llega a los vertederos de España cada año podría ahorrar una energía equivalente a la de 185 millones de litros de gasóleo, suficientes para abastecer de calefacción a unos 50.000 hogares.

Fuente: ECOEMBES https://www.ecoembes.com/es/planeta-recicla/blog/sepuede-generar-energia-en-losvertederos#:~:text=Al%20proceso%20de%20usar%20los,se%20queman%20pa ra%20producir%20energ%C3%ADa.

El objetivo de la energía geotérmica es la producción de calor o electricidad aprovechando el recurso térmico que se encuentra bajo el suelo. El recurso geotérmico se caracteriza por:

- La temperatura

- La profundidad

El

Energía Geotérmica

Fuente: Instituto Geológico y Minero (IGME) de España

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Ejemplos de las aplicaciones típicas de energía geotérmica

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Bomba de Calor

Vapor a Baja PresiónTemperatura

Válvula reversible

Vapor a Alta PresiónTemperatura

La Bomba de Calor funciona por el principio del “calor latente de vaporización” . La energía térmica del aire-terreno externo se transporta al interior del edificio por medio de un líquido que experimenta un cambio de fase.

Intercambiador externo

El Refrigerante absorbe calor del Aire-Suelo y alcanza la evaporación

Compresor

Recinto de expansión

Líquido a Baja PresiónTemperatura Líquido a Alta Presión-Temperatura

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Intercambiador interno

Aire caliente hacia el interior

El Refrigerante entrega calor al aire y vuelve al estado líquido

Se utiliza comunmente el Tetrafluoroetano porque aunque tiene un valor relativamente bajo de calor latente de vaporización, tiene un bajo punto de ebullición (-26,3 ºC), es químicamente inerte y no tóxico

https://www.sciencelearn.org.nz/resources/241-heat-pumps-and-energytransfer Fuente: University of Waikato (Nueva Zelanda).

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Fuente:

Energía Geotérmica

Grupo de viviendas en Tres Cantos- Madrid, equipado con una instalación de energía geotérmica de 400 Kw

https://media.timtul.com/media/clusterefici

encia/201112_GeoEnergia_sessio_02f_Vailla

nt_Arroyo_Bodonal_20210406161505.pdf

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Todo el captador trabaja centralizado con una única sala técnica compuesta de 8

bombas geotérmicas Vaillant VWS 460/2, con una potencia de 50,5 KW en B5W35 con AT 8ªC.

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Energía Geotérmica

1:Temperatura suelo: 15 C.

2: Evaporador

3: Compresor

4: Vivienda

Electricidad de red

Fuente; Revista Investigación y Ciencia, 2006

Energías para el Transporte

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El proceso desde la extracción del crudo, refino y transporte del combustible para motores de combustión interna (CI) hasta la estación de servicio ofrece un rendimiento mayor que el de la producción de Hidrógeno para las pilas de combustible, excepto

Transformación de la demanda de energía Petajulios/año

Datos Globales

Observar:

- Reducción consumo petróleo

- Aumento consumo electricidad (renovable)

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Fuente: IRENA https://www.irena.org//media/Files/IRENA/Agency/Publication/2019/Apr/IREN A_GET_REmap_pathway_2019.pdf

1 Petajulio = 1015 julios = 2,78x108 Kwh

Energías para el Transporte

Ahorro de Energía Final acumulada en España

2021-2030 (Ktep)

El sector del transporte consume aproximadamente un 38 % de la energía final total consumida en España anualmente. Equivale a unos 39 MT de petróleo equivalente.

Prácticamente el 100 % de este consumo energético proviene del petróleo, que es también importado en un 100 %.

Se están realizando investigaciones para hallar soluciones a los problemas del transporte que van mucho más allá de las emisiones de GEI

Coche guiado por ordenador:

- Reducción muy significativa de los accidentes de tráfico

- Reducción muy significativa del consumo energético por reducción de los trayectos “muertos” (búsqueda de aparcamiento, búsqueda de direcciones, optimización de trayectos, optimización de esperas en semáforos, etc).

Coche compartido (no en propiedad):

- Reducción muy significativa del número de coches en las ciudades. BMW estima una reducción del 30 al 50 % de los actuales

Energías para el Transporte

Electricidad

La evolución de los sistemas de propulsión de vehículos experimentada en los últimos años parece indicar que, sin abandonar de forma completa otros sistemas alternativos, los vehículos de transporte* serán impulsados por electricidad.

* Coches, camiones, autobuses, etc.

Por lo tanto, vamos a explicar los principales sistemas de propulsión, aunque no vayan a ser importantes en el futuro, puesto que siempre pueden dar respuesta a necesidades especiales.

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Datos de España 2020: Total coches vendidos: 851.000

Coches eléctricos vendidos: 18.000 (2% del total)

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Fuente: IDAE

https://www.idae.es/uploads/documentos/documentos_11227_e

2_tecnologia_y_costes_7d24f737.pdf

Energías renovables

Biocombustibles

- Alcoholes: por ejemplo etanol, metanol, etc, obtenidos por fermentación de vegetales ricos en azúcares.

- Aceites vegetales: obtenidos de plantas oleaginosas, tales como la jatropha curcas, soja, colza, etc, o por tratamiento de aceites desechados.

La producción de biocombustibles procedentes de materias primas alimenticias pueden influir de forma muy negativa en los precios de esas materias, generando carestía en países pobres.

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Fuente: IDAE

https://www.idae.es/uploads/documentos/documentos_11227_e2_

tecnologia_y_costes_7d24f737.pdf

Energías para el Transporte Hidrógeno

Se están desarrollando prototipos de coches, autobuses y camiones impulsados por “células (pilas) de combustible”, que generan directamente una corriente eléctrica mediante la oxidación catalítica del hidrógeno. (ver punto 2.3)

Estos sistemas no realizan un ciclo termodinámico. En consecuencia, no están sujetos a los límites impuestos por el principio de Carnot.

Por ello, su rendimiento es en general superior al 75 % (el rendimiento de un motor normal de gasolina o diesel es el 35 %).

Además, el único producto de la oxidación catalítica del hidrógeno es H2O

Energías para el Transporte

Honda FCX-2005, coche impulsado por células de combustible que utilizan hidrógeno

Hidrógeno

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Desarrollar un sistema para producir hidrógeno con un coste competitivo con los combustibles fósiles convencionales, y que no genere más GEI que los sistemas actuales.

Desarrollar sistemas de almacenamiento del hidrógeno dentro del propio vehículo, en cantidad necesaria para dotarlo de una autonomía aceptable (por ejemplo, 500 Km sin recargar).

Establecer una red de estaciones que suministren el hidrógeno en condiciones de seguridad similares a las actuales estaciones de servicio

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Energías para el Transporte

Hidrógeno

Número total acumulado de vehículos impulsados por Hidrógeno (2021, en todo el Mundo)

Coches: ……………….25932

Autobuses:……………..5648

Camionetas:…………….3161

Furgonetas:………………..49

Camiones pesados:……...14

Total:…………..…34804

Talgo ha comenzado el 1 de junio de 2022 las pruebas dinámicas de su tren dual de hidrógeno renovable Vittal-One. Estos ensayos buscan asegurar la validación de la tecnología de hidrógeno aplicada al sector ferroviario. En esta fase Repsol proporcionará la infraestructura de generación de hidrógeno renovable y suministro de la energía para abastecer al tren.

Energías para el Transporte

Aviación

Repsol ha producido en 2018, en Puertollano, 7.000 toneladas de combustible para aviación a partir de biomasa.

Este primer lote evitará la emisión a la atmósfera de 440 toneladas de CO2, el equivalente a 40 vuelos Madrid-Barcelona de aviones normales

Repsol va a poner en marcha en 2024 una nueva planta en Bilbao para producir combustibles sintéticos a partir de hidrógeno renovable (“Hidrógeno verde”) y CO2 capturado en la refinería de Petronor.

AIRBUS

Propulsores Turbofán, de turbina de gas modificado que funciona con hidrógeno mediante combustión.

El hidrógeno líquido se almacenará y distribuirá a través de tanques ubicados detrás del mamparo de presión trasero.

Capacidad para 120 y 200 pasajeros

Autonomía de más de 2,000 millas náuticas.

1.- Los planes de los países signatarios del Acuerdo de París contemplan una importante reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) para 2050.

1.- El elemento fundamental para la reducción de las emisiones de GEI es una racionalización y reducción del consumo de energía,

2.- La racionalización y reducción del consumo de energía se va a basar en:

- Mejora de la eficiencia energética.

- Aumento de la utilización de fuentes de energía renovables.

- Aumento del uso de la electricidad como energía final

2.- Todavía hay una elevada incertidumbre sobre:

- La captura y almacenamiento de CO2

- Los nuevos diseños de reactores nucleares

- La viabilidad de los vectores energéticos Hidrógeno, Amoniaco, etc.

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3.- Nos hallamos en una Emergencia Climática.

4.- No hay vacuna para la Emergencia Climática