centro de investigaciones energéticas, medioambientales y ... jdb/presentac… · plan de energias...

Javier Domínguez Bravo

División de Energías Renovables

2010

CIEMATCentro de Investigaciones

Energéticas, Medioambientales y

Tecnológicas

Ingresos por actividades de I+D:Ingresos por actividades de I+D: 20%20%

Recursos humanos:Recursos humanos: 1.400 personas1.400 personas

Presupuesto:Presupuesto: 120 M120 M€€

Centro de Investigaciones EnergCentro de Investigaciones Energ ééticas, ticas, Medioambientales y TecnolMedioambientales y Tecnol óógicasgicas

CIEMATCIEMAT

OPI:OPI: Ministerio de Ciencia e InnovaciMinisterio de Ciencia e Innovaci óónn

ALMERIAALMERIA

MADRIDMADRID

SORIASORIA

CIEMAT CIEMAT CENERCENER--CIEMATCIEMAT

GASTOS POR ÁREAS DE GESTIÓNGASTOS POR ÁREAS DE GESTIÓN

Combustión y GasificaciónCombustión y Gasificación8%8%

Fusión y Fusión y Física de Física de Partículas Partículas ElementalesElementales

27%27%

Energías RenovablesEnergías Renovables21%21%

Fisión Nuclear Fisión Nuclear 15%15%

Impacto Ambiental Impacto Ambiental dde la e la EnergíaEnergía

22%22%

Plan Integrado Mejora Plan Integrado Mejora Instalaciones CIEMAT (PIMIC)Instalaciones CIEMAT (PIMIC)

5%5%

Formación y EstudiosFormación y Estudios2%2%

TOTAL GASTOS = 74 M€TOTAL GASTOS = 120 M€

Departamento de EnergDepartamento de Energ íía a

DivisiDivisi óón de Energn de Energ íías as RenovablesRenovables

Factores para el desarrollo de las Energías Renovables

Políticos.

Normas, subsidios , incentivos, garantías para la inversión…

Investigación.

Centros Tecnológicos, Universidades, Centros de I+D, Investigación Privada…

Empresas.

Sector Privado, Capital riesgo…

ESPAÑA Plan de Fomento Objetivos 201012 % de E Primaria con renovables

(7 % 2007)30 % de Electricidad con Renovables

(20 % 2007)

5,75 % biocombustibles (< 1 % 2007)

ObjetivosObjetivosEUROPA 2020: EUROPA 2020:

20 % de la energ20 % de la energíía a primaria con primaria con RenovablesRenovables

20% reducci20% reduccióón de n de emisiones de CO2 emisiones de CO2

2007: Balance de energía primariaFuente: IDAE Balance año 2007

SISTEMA ELECTRICO ESPAÑOL(Referencia: El sistema eléctrico español. Avance 2 007 ,REE)

PLAN DE ENERGIAS RENOVABLESPLAN DE ENERGIAS RENOVABLES ((PERPER--2010)2010)

30,3 %ELECTRICIDAD : EERR / Total

12,1 %ENERGIA PRIMARIA: EERR / Total

2.200BIOCOMBUSTIBLES

4.400TERMICA

13.600102.30042.500Total generación de electricidad

8502.600400Biogás + Residuos Sólidos Urbanos

5001.300500Energía Solar Termoeléctrica

50609400Energía Solar Fotovoltaica

3.90045.50020.100Energía Eólica

5.10014.0002.000Biomasa + Co-combustión

1.10013.0005.500Hidroeléctrica (P < 50 MW)

2.00025.00013.500Hidroeléctrica (P > 50 MW)

Generación de electricidad

Energía Primaria (Ktoe)

Producción (GWh)

Potencia.(MW)

Real Decreto 436/2004. Tarifas

RETRIBUCIONES A LA ENERGIA EOLICARETRIBUCIONES A LA ENERGIA EOLICA

RETRIBUCIONES A LA ENERGIA EOLICARETRIBUCIONES A LA ENERGIA EOLICA

Prima + ‘Pool’

Prima

(€/MWh)

‘Pool’

Límite Inferior73,66

Límite Superior87,79

Prima deReferencia

30,27

RD 661/2007 del Régimen Especial. Área Eólica

43,39(€/MWh)

57,52 87,79

Año 2008

Prima + ‘Pool’

Prima

(€/MWh)

‘Pool’

Límite Inferior73,66

Límite Superior87,79

Prima deReferencia

30,27

RD 661/2007 del Régimen Especial. Área Eólica

43,39(€/MWh)

57,52 87,79

Año 2008

8,52410,028

11,615

15000

20155

5,000

7,500

10,000

12,500

15,000

17,500

20,000

22,500

25,000

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

POTENCIA EÓLICA INSTALADA (MW)

OBJETIVO REALISTA PARA EL 2020:40.000 MW en tierra5.000 MW en instalaciones marinas(Fuente: AEE)

Potencia fotovoltaica (MW) en España

Total instalado a finales de 2007 ~ 607 MW

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1999 2001 2003 2005 2007

Año

Pot

enci

a an

ual i

nsta

lada

(M

W)

0

100

200

300

400

500

600

700

Pot

enci

a ac

umul

ada

(MW

)

Potencia anual instalada

Potencia acumulada

Fuente: ASIF

Marco regulador de las primas a la producción energ ética mediante energía solar FV en España

Año

1998

2004

2007

2008-

Real Decreto

2818/1998

436/2004

661/2007

??

Prima más favorable por kWh

39,7 c€ (< 5 kW)

575% T.E.M. = 44.04 c€ (2006) (< 100 kW)

44,04 c€ (< 100 kW)

Nuevo Real Decreto

Planta FV en Milagro (Navarra)Planta FV en Milagro (Navarra)

Potencia: 9,55 Potencia: 9,55 MWpMWp

ProduccciProducccióónn: 14 GWh/a: 14 GWh/a

753 propietarios; 65 753 propietarios; 65 MM€€ inversiinversióónnOperada por AccionaOperada por Acciona

Receptor Central

Receptor Central

Helióstatos

Cilindro-parabólicos

Tubo Absorbedor

Tubería fluido térmico

Espejo curvado

Energía solar termoeléctrica

Fresnel Lineal

Tubo absorbedor y reconcentrador

Espejo curvado

Discos parabólicos

Receptor/Motor

Reflector

Hora solar

Desdealmacén Suministro

directo solar

A almacenamiento

Desde almacén

Potencia constante

E. T

érm

ica

a tu

rbin

a

Hora solar

Apoyofósil Suministro

directo solar

Apoyo fósil

Potencia constante

E. T

érm

ica

a tu

rbin

a

Sistemas de concentraciSistemas de concentracióón solar por reflexin solar por reflexióón mn máás utilizadoss utilizados

La construcción de plantas ha comenzado de nuevo

PROCESOS TRANSFORMACIPROCESOS TRANSFORMACI ÓÓN BIOMASAN BIOMASA

APLICACIONES DE LA ENERGÍA DE LA BIOMASA•TÉRMICA•GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD•BIOCARBURANTES

Aceitesvegetales

EXTRACCIÓN DIRECTA

Densificado

TRANSFORMACIÓN FÍSICA

Combustión Pirólisis Gasificación

TRANSF. TERMOQUÍMICA

Digestiónanaerobia

Fermentación

TRANSF. BIOLÓGICA

BIOMASA

Escenarios EREC y EUREC: Escenarios EREC y EUREC: Prioridades segPrioridades segúún madurez tecnoln madurez tecnolóógicagica

Objetivo: Asegurar el desarrollo de sistemas a gran escala

• Eólica– Aceleración del desarrollo de grandes turbinas, grandes sistemas, eólica marina, terrenos complejos y ambientes extremos.

• Fotovoltaica– Reducción importante de costes mediante I+D en materiales para células y procesos, diseño y producción de módulos, componentes y sistemas. Concentración fotovoltaica. Seguidores.

TECNOLOGTECNOLOGÍÍAS EMERGENTES AS EMERGENTES CON RCON RÁÁPIDO CRECIMIENTOPIDO CRECIMIENTO

Escenario EREC y EUREC: Escenario EREC y EUREC: Prioridades segPrioridades segúún madurez tecnoln madurez tecnolóógicagica

Objetivo: Potenciar el desarrollo de mercados y el incremento de la velocidad de desarrollo

. Solar térmica-Desarrollar aplicaciones en calor y frío solar.-Innovación tecnológica y primeros proyectos comerciales en energía solar termoeléctrica.

•Biomasa- Producción de biocombustibles – desarrollo de la cadena de suministro, separación y pre-tratamiento.Procesos de conversión fiables y competitivos –combustión, gasificación, pirólisis, fermentación, etc.

TECNOLOGTECNOLOGÍÍAS DISPONIBLES CON AS DISPONIBLES CON GRAN POTENCIAL SIN DESARROLLARGRAN POTENCIAL SIN DESARROLLAR

ABENGOA SOLAR

Escenario EREC y EUREC: Escenario EREC y EUREC: Prioridades segPrioridades segúún madurez tecnoln madurez tecnolóógicagica

Objetivo: Desarrollo tecnologico para primera generación de sistemas viables.

•Energías marinas-Proyectos técnica y financieramente viables para aprovechamiento de la energía de las olas.-Desarrollo de proyectos piloto y demostraciones tipo granja “multi-dispositivo”

TECNOLOGTECNOLOGÍÍAS EN MADURACIAS EN MADURACIÓÓNN

DIVISION DE ENERGDIVISION DE ENERGÍÍAS RENOVABLESAS RENOVABLES

� Una División integrada en el Departamento de Energía de CIEMAT

� Espíritu OPI �� Desarrollo Tecnológico� Instalaciones en Madrid, Almería (PSA)

y Soria (CEDER)� Equipo pionero desde 1985 con fuerte

dimensión internacional.� Plantilla superior a 230 personas (150

Madrid, 60 Almería y 35 Soria)

Liquid biofuelsSolid biofuels

BIOMASS

Isolated wind energysystemsWind energyresource

WINDENERGY

PV materials anddevicesPV components andsystems

PHOTOVOLTAICS

Concentrating solarsystemsSolar chemistrySolar resource

PLATAFORMA SOLARDE ALMERIA

Integration of solar energyin buildingsSolar components forfor buildings

SOLAR ENERGYIN BUILDINGS

RENEWABLEENERGYDIVISION

Solar Resources

gTIGER

Depósitos en el interior de un combustor tras 50 h de funcionamiento con orujillo

Estudio de formación de sinterizados, escorias y aglomerados en el proceso de combustión de la biomasa

� Evaluación de diferentes tecnologías de utilización energética:

Ensayos de combustión en lecho fluidizado atmosférico burbujeante y parrilla.

Monitorización de procesos. Optimización energética y medioambiental.

Planta piloto de combustión en lecho fluidizadoatmosférico burbujeante, de 1 MW

Caldera ACS (parrilla móvil) 0,5 MWth

Gasificador atmosférico (900 kW) de lecho fluidizado circulante

BIOMASA: PRODUCCIÓN DE CALOR

�Obtención de bioetanol a partir de biomasa lignocelulósica

Planta para el fraccionamiento de la biomasa por vapor

� Separación de los componentes mayoritarios de la biomasa (celulosa, hemicelulosa y lignina).

� Obtención de productos de alto valor añadido: azúcares, derivados fenólicos, combustible

� Sacarificación y fermentación simultáneas

Reactor de agua caliente para el fraccionamiento de la biomasa

BIOMASA: OBTENCIÓN DE BIOCOMBUSTIBLES LÍQUIDOS

ENERGENERGÍÍA EA EÓÓLICALICA

Sistema HSistema Hííbrido Ebrido Eóólicolico--FotovoltaicoFotovoltaico--Diesel Diesel utilizado como estaciutilizado como estacióón de carga de batern de carga de bateríía a aisladaaislada

SISTEMAS ESISTEMAS EÓÓLICOS AISLADOSLICOS AISLADOS

AYUDA AL DESARROLLO DE LA TECNOLOGAYUDA AL DESARROLLO DE LA TECNOLOGÍÍA PARA A PARA SISTEMAS ESISTEMAS EÓÓLICOS AISLADOSLICOS AISLADOS

- Desarrollo de normativa de certificación de aerogeneradores de pequeña potencia

- Certificación y optimización de pequeñas turbinas

- Caracterización y optimización de sistemas eólicos aislados

Planta de ensayos de pequeños aerogeneradores PEPA-2

Aerogenerador AOC 15/50 de 50 Aerogenerador AOC 15/50 de 50 kWkW para para sistemas esistemas eóólicolico--diesel de alta penetracidiesel de alta penetracióón n eeóólica mediante lica mediante almacenadoralmacenador cincinéético de tico de alta velocidad de rotacialta velocidad de rotacióón. CEDER. Sorian. CEDER. Soria

Conjunto mConjunto mááquinaquina--volante de inercia de alta volante de inercia de alta velocidad (30,000 r.p.m.)velocidad (30,000 r.p.m.)(Proyecto SEDUCTOR)(Proyecto SEDUCTOR)

Laboratorio de ensayo de Laboratorio de ensayo de volantes de inercia. CEDERvolantes de inercia. CEDER

VOLANTES DE INERCIAVOLANTES DE INERCIA

DESARROLLO DE UN VOLANTE DE INERCIA DEDESARROLLO DE UN VOLANTE DE INERCIA DEALTA RESISTENCIA A ALTA VELOCIDADALTA RESISTENCIA A ALTA VELOCIDAD


- Materiales disponibles

- Herramientas de diseño

- Desarrollo del procedimiento de fabricación

- Test del volante (térmico y mecánico)

AnAnáálisis de dlisis de díía tipo de variables a tipo de variables meteorolmeteorolóógicas: gicas: PrPr, T, , T, geopotencialgeopotencial, , humedad relativa, velocidad del viento para humedad relativa, velocidad del viento para predicciprediccióón mediante redes neuronales a n mediante redes neuronales a partir de los datos del ERA 15partir de los datos del ERA 15

PredicciPrediccióón en tiempo real del viento en la torre de 100 m del n en tiempo real del viento en la torre de 100 m del CEDERCEDERhhttp://petra2.ciemat.es/ttp://petra2.ciemat.es/forecastforecast//

PREDICCIPREDICCIÓÓN DEL RECURSO EN DEL RECURSO EÓÓLICOLICO

MEJORAR LAS HERRAMIENTAS EXISTENTES MEJORAR LAS HERRAMIENTAS EXISTENTES DE PREDICCIDE PREDICCIÓÓN A CORTO PLAZO DEL N A CORTO PLAZO DEL RECURSO ERECURSO EÓÓLICO LICO


- Desarrollo de distintos algoritmos

- Programación

- Evaluación de herramientas

- Desarrollo de herramientas comerciales

Planta micropiloto de pulverización catódica para procesado de muestras 30x30 cm2Laboratorio de depósito de silicio (PECVD)

Nuevos materiales fotovoltaicos de lámina delgada y dispositivos

• Investigación de células solares de capa delgada de materiales tipo CIS, principalmente CulnSe2

• Desarrollo de tecnología de dispositivos optoelectrónicos basados en silicio depositado en forma de láminas delgadas (amorfo, microcristalino, nanocristalino, híbrido, etc.)

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

Medidas con simulador solar

Banco de ensayos de equipos de bombeo

• Calibración y caracterización de células solares, módulos y campos fotovoltaicos

• Ensayos, caracterización y mejoras de componentes (baterías, lámparas, balastos, reguladores de carga, convertidores cc/cc, inversores cc/ca, equipos de bombeo, concentradores solares, seguidores solares)

• Sistemas fotovoltaicos autónomos y conectados a red

Laboratorio reconocido en Europa para la calibración y caracterización de componentes fotovoltaicos

Evaluación del comportamiento y los fallos en plantas fotovoltaicas y módulos

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

LECE (Laboratorio de ensayos Energéticos para Componentes de la Edificación) en la PSA

EFICIENCIA ENERGEFICIENCIA ENERGÉÉTICA EN LA EDIFICACITICA EN LA EDIFICACI ÓÓNN

Prototipo de chimenea solar en el LECE

Equipado con 4 células de ensayo (2 tipo CESPA y 2 tipo PASSYS)

Análisis energético integral del edificio: I+D en la integración de elementos solares pasivos y activos de acondicionamiento térmico para reducir la demanda de calor y frío

•Certificación de componentes y técnicas naturales de acondicionamiento para confort térmico en edificios en LECE

•Análisis de técnicas pasivas

•Monitorización y evaluación energética de edificios nuevos y rehabilitados

•Validación empírica y modelos de simulación

•Integración de sistemas solares activos en edificios

•Desarrollo de software

MEDIDA Y CARACTERIZACIMEDIDA Y CARACTERIZACI ÓÓN DE LA RADIACIN DE LA RADIACI ÓÓN N SOLAR:SOLAR:

EvaluaciEvaluaci óónn y y caracterizacicaracterizaci óónn del del recursorecurso solarsolar

- Excelencia en la medida de la radiación solar (miembro de la red mundial BSRN)

- Dos estaciones meteorológicas en Almería y Soria

- Medida de distribución espectral y calibración de sensores.

- Distribución espacial a partir de tratamiento de imágenes de satélite (Meteosat 7 y MSG)

- Selección de emplazamientos para plantas solares con Sistemas de Información Geográfica

Radiación solar global diaria en promedio anual (kWh/m 2)

Laboratorio de calibración espectral

InstrumentaciInstrumentacióón n radiomradioméétricatrica

Sistema de Sistema de recepcirecepcióónnMeteosatMeteosat 77

gTIGERgTIGER Grupo de TecnologGrupo de Tecnolog íías de la Informacias de la Informaci óón n GeogrGeogr ááfica e Integracifica e Integraci óón de Energn de Energ íías Renovables:as Renovables:

TecnologTecnolog íías de la Informacias de la Informaci óón Geogrn Geogr ááficafica

- IntiGIS. Sistema de Información Geográfica para la electrificación rural con energías renovables.

- INTERGIS Integración regional de energías renovables para la generación distribuida de electricidad en red.

- Nuevos desarrollos, cooperación y transferencia del conocimiento.

IntiGIS Guamá

INTERGIS

Cooperación y Trasferencia del Conocimiento

PLATAFORMA SOLAR DE ALMERPLATAFORMA SOLAR DE ALMER ÍÍAA

1.1. TecnologTecnolog ííaa Receptor CentralReceptor Central

5.5. HornoHorno solarsolar

3.3. GeneraciGeneraci óónn DirectaDirecta de vaporde vapor4.4. Discos Discos parabparab óólicoslicos con motor con motor StirlingStirling

2.2. TecnologTecnolog ííaa cilindrocilindro --parpar áábolasbolas

7.7. DesalinizaciDesalinizaci óónn solar solar 6.6. DestoxificaciDestoxificaci óónn solar solar

1

1

2

8. 8. LaboratorioLaboratorio de de ensayosensayos EnergEnerg ééticosticos parapara ComponentesComponentes de la de la edificaciedificaci óónn (LECE)(LECE)

8

765

3

4

EnergEnerg ííaa solar solar ttéérmicarmica a media a media temperaturatemperatura

Desarrollo de componentes innovadores para campos solares y tecnológicas de bajo coste para la aplicación de la energí a solar térmicaa media temperatura (125ºC – 450ºC)

�Nuevos componentes para concentradorescilindro-parabólicos con costes de instalaciónpor debajo de 200 €/m2 (tubos absorbedores, estructuras lígeras)

�Procesos de calor industrial a 125ºC – 450ºC (producción de electricidad, calor de procesoindustrial y acondicionamiento de aire)

�Evaluación de plantas comerciales (Andasol)

�Generación directa de vapor

�Nuevos recubrimientos basados en técnicassolgel (recubrimientos selectivos, antireflectantes y espejos de primerasuperficie)

Concentrador EuroTrough en la PSA

Instalación DISSNuevo absorbedor CIEMAT

Desarrollo de instrumentación, componentes y sistemas para procesos de alta temperatura y altos flujos de radiación, más eficientes y económicos (concentradores soalres, receptores/reactores solares) y simplificación de la O+M asociada

Experiencia con receptores soalres y reactores refrigerados poraire, agua/vapor, sales fundidas a temperaturashasta 1400ºC paraproducción de electricidade hidrógeno

Helióstato Solucar 120 m2

Receptor SOLAIR de 3 MW

EnergEnerg ííaa solar solar ttéérmicarmica de de altaalta temperaturatemperatura

� Códigos y estudios de viabilidad para optimizar la integración solar en esquemas de producción más eficientes.

� Ingeniería y evaluación de las primeras plantas comerciales (PS10 y Solar Tres)

Calibración de calorímero con cuerpo negro thermogage 24 kW

Horno solar de 60 kW de eje óptico horizontal

� Desarrollo de helióstatos autónomos con expectativas de costes por debajo de 140 €/m2

� Sistemas disco/Stirling de 10 kWe con experiencia operacional superior a las 40.000 horas

� Sistemas de control local avanzados paraconcentradores solares.

� Desarrollo de tecnologías para tratamiento de superficies y síntesis de materiales

� Caracterización óptica y térmica, y durabilidadde materiales a altas temperaturas.

AplicacionesAplicaciones medioambientalesmedioambientales de la de la energenerg ííaa solarsolar

Simulador solar y equipo analítico IR y GC para destoxificación en fase gaseosa

� Destoxificación y desinfección de agua y efluentes líquidos con fotocatálisis solar

� Destoxificación de aire en interior de edificios y de emisiones gaseosas

� Desalación solar de agua de mar

Planta de destilación térmica multi-efecto con 14 etapas

Sistema solar para destoxificación foto-catalítica de agua basado en concentradores CPC

Tubo de vidrio iluminado directamente y conteniendo suspensión de TiO2 con agua contaminada

• BIOMASA• Cultivos energéticos• Caracterización de biomasa• Combustión• Biocombustibles

• ENERGÍA EÓLICA• Minieolica ( < 100 kW)• Recursos y predicción• Sistemas híbridos

•ENERGÍA SOLAR FV• Caracterización de células, módulos y sistemas• Desarrollo de materiales

• ENERGIA SOLAR TERMICA• PSA• Integración de Renovables• Aplicaciones Medioambientales

LAS ENERGIAS RENOVABLES EN EL CIEMAT

[email protected]

centro de investigaciones energéticas, medioambientales y ... jdb/presentac… · plan de energias...

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