la ingeniería necesaria para la generación de energía eléctrica mundial, en los próximos...
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La ingeniería necesaria para la
generación de energía eléctrica mundial, en los
próximos veinticinco añosDirigida por el Ing. Manuel Viejo Zubicaray
Tesis presentada por Pablo Álvarez Watkins
Inferir las necesidades energéticas futuras.
Analizar la viabilidad técnica, ambiental y
económica, de las actuales corrientes de
generación de energía eléctrica. Proponer esquemas de ingeniería avanzada
viables para la generación de energía
eléctrica en el futuro.
Objetivos
Problemática del sector eléctrico
Escasez de recursos energéticos
Problemas ambientales
Incapacidad tecnológica
Desarrollo desmesurado
Políticas de planeación no congruentes
Elementos considerados en el análisis
Técnicos
Ambientales
Económicos
Políticos
SocialesNota: Es un sector tan complejo que el modelo que propongo puede variar enormemente
si los elementos considerados se analizan bajo otra perspectiva
Energéticos E.
alternativos
Combustibles
E. nucleares
Hidrógeno
Petróleo
Gas natural
Carbón
Biomasa
Solar
Eólica
HidráulicaGeotérmica
Fisión
Fusión
17.5 x 1024 J=4 800 veces energía 1996.
450 años. China 77 años consumo cte.
De 30 a 80 años, ONU 40 años.
100 años, México 60 años.
Baja producción, constante.
8 x 1024 J /año = 2 000 / energía 1996
50 GW extras, 14 % de la cap. 1999
300 GW extras, lo doble para 1999
3 GW extras,0.84 % de la cap. 1999 Uranio, 60 a 300 años, México 50
años
Deuterio, 3.68 x 1027 J, 458 000 veces ..energía 1996
Ingeniería
Alternativas renovables
Ciclo convencional termoeléctrico
Alternativas nucleares
Ciclo Rankine
Ciclo CombinadoSolar
EólicaHidráulicaGeotérmica
Fisión
Fusión
Eficiencia = 20 %
Eficiencia = 25 %
Eficiencia = 40 %
Eficiencia = 40 %
Eficiencia = 60 %
Fotovoltáico
TérmicoAerogeneradores
Torres
Eficiencia = 40 %
Eficiencia = 40 %Eficiencia = 80 %Eficiencia = 40 %
No existente en un esquema nucleoeléctrico
PWR BWR CANDU HTGR LMFBR
Biomasa gasificadaEficiencia = 40 %
Elementos cualitativos de análisis
Opción
Termoeléctrica
convencional
Termoeléctrica quemando
gas
Biomasa (quema)
% CostoImpacto ambient
al
Reservas
Hidroeléctrica
Expectativa de
desarrollo en 25 años
Desarrollo tecnológic
o
Fisión
Energía Solar
Energía Eólica
Geotérmica
Fusión
35 Bajo Alto 100 años Elevado Incierta 35.2 Medio Medio 400 años Elevado Elevada 34 Medio Medio Inciertas Limitado Limitada 35.12 Medio Medio Cientos de años Elevado Elevada 35.16 Alto Medio 300 años Elevado Incierta 15 Alto Bajo Cientos de años Limitado Limitada 35.12 Medio Bajo Cientos de años Limitado Limitada 35.12 Bajo Bajo Cientos de años Elevado Incierta ----- Alto Bajo Cientos de años Limitado Limitada
Elementos cuantitativos de análisis y selección
Opción
Termoeléctrica
convencional
Termoeléctrica quemando
gas
Biomasa (quema)
Costo (15 %)
Impacto ambiental
(30 %)
Reservas (15 %)
Hidroeléctrica
Expectativa de
desarrollo en 25 años
(20 %)
Desarrollo tecnológico
(20 %)
Fisión
Energía Solar
Energía Eólica
Geotérmica
Fusión
0.15 1.5 0.3 2 1 4.95 0.15 0.75 1.5 2 2 7.75 0.75 0.75 1.5 0.2 0.2 3.4 1.5 0.75 1.5 2 2 7.75 0.75 0.15 1.5 2 1 5.4 1.5 0.15 3 0.2 0.2 5.05 1.5 0.75 3 0.2 0.2 5.65 1.5 1.5 3 2 1 9 1.5 0.15 3 0.2 0.2 5.05
Totales
PROPUESTA ENERGÉTICA
Diversificación energética,nichos energéticos. Abandonar en la macrogeneración los HC
tradicionales. Impulsar:
Investigación en fusión nuclear. Plantas de capacidad media, 400 - 350 MW.
Ahorro de energía
Pruebas virtuales, asistidas por computadoras.
Planeación estratificada descendente.
Financiamiento eficaz.
Gas natural o SinGas.Energía Hidroeléctrica.Energía nuclear de fisión, macrogeneración base.Energías Renovables, principalmente en el entorno rural.
Por parte de los usuarios.Por parte de la planeación.
Propuesta de crecimiento en el consumo mundial
19%
17%1%15%
48%
43 % de la producción mundial la tienen :
• Estados Unidos
• Federación Rusa
• China
24%
20%
11% 20%
25%
FósilesHidroeléctricaNuclearOtrosGas
Propuesta de crecimiento nacional, capacidad instalada
5%
27.5%
3%0.75%
25%
38.75%
FósilesHidroeléctricaNuclearGas naturalGeotermiaOtros
Capacidad instalada para 1999 : 35 666 MW
58%
19%6%13%
4%
Propuesta concreta para México
No construir más centrales tradicionales.
Construir más centrales de ciclo combinado con gas. (27)
Construir más centrales nucleares, dos en total. Crear un cementerio nuclear mexicano.
Construir más centrales geotérmicas, dos centrales más. Impulsar las opciones renovables en el entorno rural.
Reflexión final
La población mundial crece, y con ella la demanda de energía.Nuestra Civilización demanda un consumo mayor de energía.
¿Está justificado este “desarrollo”?
El Ser Humano atraviesa un periodo de “adolescencia tecnológica”
Por su capacidad de autodestrucción.
Por nuestro uso irracional de los recursos planetarios.
Parece que la actitud de los gobiernos y de la población
en general acerca del futuro es más bien apática,
por lo que es tarea de los ingenieros encargados del
desarrollo, hacerlo con la Ingeniería Avanzada, con un
sentido económico, ambiental y social que permita
resolver los problemas energéticos cercanos y
establecer los cimientos que permitan el desarrollo de
las futuras generaciones.
Evolución del consumo energético
Desarrollo Sostenible o Sustentable
... Es aquel que satisface las necesidades de las generaciones presentes sin comprometer las
capacidades de las generaciones futuras para cumplir sus propias
necesidades.Comisión Bruntland, ONU, 1987
Desregulación del sector eléctrico - ICausas
Problemas
• Pronósticos de demanda creciente.
• Globalización.
• Los objetivos de las reformas no están en
relación directa con los problemas del sector.
• Características del sector no acordes con el
esquema de mercado libre.
• La definición del estado en el esquema.
• Sistema de “Pool Market” falló.
• No se alientan métodos de generación costosos
actualmente.
Desregulación del sector eléctrico - II
• No desregular el sector hasta no solucionar los problemas
del esquema.
• En el nivel distribución, crear empresas de servicios totales.
• En el nivel generación, concesiones, concursos, integrar los
tres sectores regionalmente o separarlos y crear compañías
proveedoras de combustible unidas a la generación.
• Considerar en la planeación: recursos energéticos, medio
ambiente, tecnología disponible, la economía local y
mundial y aspectos político-sociales.
Soluciones
Desregulación del sector eléctrico - IIIHistoria
Características
• Chile 1982, Inglaterra 1990, Argentina 1992, Perú 1993,
Bolivia y Colombia 1994, Brasil y Venezuela 1996.
• Planteamiento mexicano 1999.
• Separación de los tres sectores.
• Competencia en los tres sectores regulada por el gobierno.
• Licencias gubernamentales en transmisión y distribución.
• Uso abierto de las redes de transmisión.
• Distribuidores con derecho y obligación de entrega local.
• No licitación de nucleoeléctricas y termoeléctricas restringidas.
• Multas por retardos o omisión de entrega de energía.
• Sistemas de precios que contemplen expansión marginal en
generación y transmisión.
Costos
• Costo de construcción de la planta Monterrey III,
735 MW = 4 275 millones de pesos• El gobierno mexicano a través de la Secretaría de
Energía contempla gastar 84 mil 737 millones de
pesos hasta el 2006 en este sector (20 plantas M III).
Planeación estratificada descendente1a etapa
50 años al menos. Teniendo en cuenta las
reservas del energético mas abundante.
2a etapa
25 años como máximo. Teniendo en cuenta las
perspectivas regionales y las tecnologías existentes.
3a etapa
5 o 10 años. Teniendo en cuenta las necesidades
de la población, las perspectivas socioeconómicas
y los desarrollos tecnológicos.
Conceptos importantes
Energía.- Concepto fundamental indefinible a conformidad, junto con longitud y tiempo conforman la estructura básica del Universo.
Entropía.- Propiedad termodinámica que para Clausius nos indica la irreversibilidad de un proceso.
Exergía.- Disponibilidad. Propiedad termodinámica que relaciona la entalpía y el producto de la temperatura y la entropía de dos estados termodinámicos en un sistema dado.