FUENTES DE ENERGÍA ALTERNATIVA TRABAJO COLABORATIVO. PASO 2

ANÁLISIS – APLICACIÓN GRUPO: 358082_80

PRESENTADO POR: ÁLVARO E. CALDERÓN P.

JADDY KARINA ÁNGEL LOZADA LINSAY FIORELLA VARGAS

CINDY KRYSTLE RUIZ RAMIRO ANTONIO MEDINA LÓPEZ

PRESENTADO A: Ing. BLANCA CATALINA ALBARRACÍN

DIRECTORA.

UNIVERDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA. Unad ESCUELA DE CIENCIAS AGROPECUARIAS, PECUARIAS Y

DEL MEDIO AMBIENTE. Ecapma 2015

INTRODUCCIÓN

La electricidad es un elemento indispensable para la humanidad; no solo ha permitido mejorar la calidad de vida al permitir acceder a servicios salud y educación, sino también es un elemento importante para el confort y el entretenimiento. Hoy en día para trabajar, en hospitales y escuelas, para el sector comercial y en todo el sector industrial la electricidad es un insumo fundamental en la cadena productiva.

Es por esto que el crecimiento de la población, el desarrollo económico de los países, la urbanización, el acceso cada vez a más electrodomésticos y dispositivos eléctricos ha ocasionado que la demanda de electricidad tenga una tendencia creciente. Más allá de la importancia de contar con electricidad, es necesario tener en cuenta que toda su cadena productiva desde la generación, pasando por la transmisión, distribución y uso final, tienen asociados una serie de impactos ambientes y sociales.

La creciente preocupación por el estado del medio ambiente y por el cambio climático, y la mayor información que tienen las comunidades exige hoy mayor rigurosidad en las licencias y trámites para construcción de proyectos de generación y transporte de electricidad. Esto ha generado mucho interés por buscar alternativas de generación que tengan un menor impacto social y ambiental y que puedan satisfacer las necesidades crecientes de la población así como brindar acceso a aquellas comunidades que hoy no lo tienen.

Colombia posee una ubicación privilegiada que le permite la explotación de recursos hídricos para la generación de electricidad. Desde los comienzos de la producción de electricidad en el país se aprovechó la abundante presencia de cuencas hídricas y el pronunciado relieve del país; condiciones ideales para el aprovechamiento de este recurso. Es debido a esta condición que la matriz eléctrica colombiana presenta una composición totalmente diferente a la matriz eléctrica mundial, en la cual predomina la generación a partir de combustibles fósiles.

En el caso colombiano esta es dominada por la generación hídrica. Para 2012 el país contaba con una capacidad instalada de 14.179 MW, de los cuales más del 70% corresponde a capacidad hidroeléctrica, con 64,88% correspondiente a centrales mayores a 20MW y 4,94% correspondiente a plantas hidroeléctricas menores. Se observa igualmente una baja capacidad instalada en cogeneración con bagazo debido a que muchas de estas plantas son co generadoras y/o utilizan otros combustibles por lo que es probable que reporten otro combustible diferente al bagazo o no reporten la totalidad de su capacidad instalada.

En relación a la biomasa, de acuerdo con el Ministerio de Minas y Energía (MME, 2008), se han identificado cuatro cultivos con alto potencial energético, palma africana, caña de azúcar, arroz y plantaciones forestales que estarían distribuidos en todo el territorio. De acuerdo a una estimación con base en los mapas de potencial de biomasa estos potenciales podrían estar del siguiente orden:

Palma africana, 4700 GWh/año Bagazo de caña, 21000 GWh/año

Cascarilla de arroz, 10300 GWh/año Cultivos energéticos, 53000 GWh/año

Cabe aclarar que esta estimación no tiene en cuenta restricciones ambientales, de acopio, transporte y de usos del suelo. Solamente toma en cuenta la disponibilidad de tierra.

Obras civiles requeridos, así como a los estudios de impacto y licencias ambientales

Tabla 1. Cuadro comparativo de los proyectos.

Descripción MACIZO VOLCÁNICO

DEL RUIZ ISLA DE SAN ANDRÉS

UBICACIÓN GEOGRÁFICA

Entre los límites de los Departamentos de caldas, Risaralda y Tolima en la Mesa de Herveo y está activo hace unos 2 millones de años desde el Pleistoceno.

La isla de San Andrés está localizada a 1780 km al norte de Bogotá en el paralelo 12°28’58’’, 12°35’55’’ latitud norte y 81°40’49’’W, 81°41’23’’E. en el mar Caribe. Tiene una superficie 27 km2. Las mediciones magnéticas son concluyentes en orígenes volcánicos.

EL CLIMA:

Está conformada por una variación de escenarios climáticos, donde se presenta bajas temperaturas propias de la nevada y alta temperatura dada el volcán.

El clima de esta isla, como es una extensión a nivel del mar, esta oscila en 25°C promedio.

POBLACION:

En las cercanías del macizo volcánico están los municipios de Manizales, Armero, Chichina, Palestina, Villa maría, entre otros.

La población se conforma con los nativos de la isla, turista e inmigrantes que vienen a ocupar la isla con más de 70.000 habitantes

ASPECTOS

Es uno de los lugares más importantes y famosos en el mundo por su fauna, flora además de que es un centro turístico llamativo

Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina, es el único departamento archipiélago e insular del país, el cual es parte de

GENEREALES: por sus impactos eruptivos en los últimos tiempos. Este hace parte del cinturón de fuego del Pacifico. La vegetación de la región está conformada por diferentes tipos de plantas leñosas, en los animales como el oso de anteojos, considerados como amenazados. Así mismo, en los alrededores del volcán se encuentran especies diferentes, Además, el Nevado del Ruiz es hábitat del cóndor de los Andes el cual es muy hermoso por su tamaño y su capacidad al estar en vuelo

la República de Colombia desde 1822. Las islas, cuentan con una ubicación geográfica más hacia Centroamérica, localizándose al occidente de la llamada “Región del Gran Caribe mar Caribe. El archipiélago en general carece de corrientes de agua dulce, excepto Providencia; por tal motivo tiene gran importancia las aguas subterráneas que son aprovechadas al máximo. En la actualidad, la isla de San Andrés cuenta con una planta desalinizadora que surte parcialmente del líquido a la población.

Amenazas Naturales San Andrés Islas, por su posición geográfica en la zona caribe, es altamente vulnerable a las tormentas tropicales y los huracanes; registros históricos reportan eventos huracanados desastrosos en 1932, 1935, 1971, 1984, dos en 1988, y el más reciente, el Huracán César, en Septiembre de 1996. Otro fenómeno frecuente en la Isla de San Andrés son las inundaciones, particularmente en la zona urbana de la isla (sector hotelero) y San Luis. Estos eventos se producen por varios

aspectos naturales y antrópicos: el contexto geológico geomorfológico sobre antiguas zonas de lagunas y manglares y el dique que constituye la vía circunvalar produce un efecto de “piscina” sobre la parte baja de la isla, principalmente por deficiencias en el sistema de drenaje. Desde un punto de vista de amenaza sísmica la isla de San Andrés está catalogada como una zona de amenaza baja con un coeficiente de aceleración máxima horizontal de 0.10 gr. para un sismo con un periodo de retorno de 475 años. El evento sísmico más relevante se relaciona con el temblor del 12 de Febrero de 1995, con una magnitud de 5.3 grados en la escala de Richter, que ocasionó daños en edificaciones, el muelle y el aeropuerto. Estudios de INGEOMINAS (1996) determinaron que las zonas de rellenos artificiales hidráulicos, son altamente susceptibles a desarrollar fenómenos de licuefacción con grados de amenaza moderada a alta. Igualmente los depósitos de arenas y gravas de espesor moderado a bajo, pueden presentar amenaza baja por este

tipo de fenómeno.

FUENTES DE ENERGIA:

- Energía eólica - Energía geotérmica - Gasificación del

carbón

- Producción biodiesel

- Planta de carbón - Motor diésel

- Turbina de gas natural

- Motor diésel a gas natural

- Energía eólica

Macizo volcánico del Ruiz

Por sus posibles fuentes de energía presentes en la región y por las características del macizo volcánico.

El Macizo Colombiano, también llamado Nudo de Almaguer, es la estrella hídrica más importante de Colombia. Está constituido por un conjunto montañoso de los Andes colombianos que cubre a los departamentos de Cauca, Huila y Nariño, al sur se encuentra el Nudo de los Pastos y al norte se desprenden las cordilleras Central y Oriental.

Su extensión total es de 3 268 237 ha, que están distribuidas así: 1 371 613 ha de bosques; 1 542 313 ha de agro ecosistemas; 256 685 correspondientes a páramos; 4 342 ha pertenecientes a la zona nival; 92 432 ha con vegetación xerofítica, y 856 ha en asentamientos urbanos. Cuenta con alturas que varían entre los 2 600 y 4 700 msnm.

En esta área Colombiana están asentadas comunidades indígenas, afrodescendientes y campesinas mestizas, convirtiendo a esta ecorregión en referente, no solo por su biodiversidad e importancia hídrica sino por la construcción multiétnica y pluricultural. La Corona del macizo, territorio ancestral y sagrado, está poblada por comunidades indígenas Yanaconas y campesinas (guardianes de las lagunas y los páramos); en las zonas altas del Núcleo del Macizo, predominan las comunidades indígenas Yanaconas, Papallaqtas, Paeces y Coconucos. Hacia las partes medias de las cuencas de los ríos Patía y Caquetá predominan comunidades campesinas y asentamientos de afrodescendientes, y en menor grado comunidades Ingas, Yanaconas, Kamentzá; en la región del Huila, se encuentran asentamientos de colonos y campesinos.

Energías renovables

Solar directa: Fotovoltaica y Térmica

Solar indirecta Hidráulica:, Eólica, Biomasa, Olas

Calor de la tierra: Geotérmica

Atracción gravitacional: Mareomotriz

A continuación se presentara la descripción de los tipos de energía a implementar.

Energía Geotérmica

Esta energía consiste en el aprovechamiento de la energía producida en los lugares cerca a los volcanes, extrayendo la energía del vapor y las aguas termales que brotan en la superficie con el fin de generar energía eléctrica.

Diseño: para el diseño de un proyecto geotérmico se requieren las siguientes fases:

Reconocimiento: se identifica el potencial geotérmico del Macizo volcánico del Ruiz seleccionan las zonas de interés y restricciones ambientales.

Prefactibilidad: se realiza investigación geológica, geofísica, geoquímica y demás, en las zonas de estudio. Además, se selecciona los sitios para una perforación exploratoria. En esta etapa se realizan los diseños de la infraestructura como pozos, plataformas y vías de acceso y se realizan para la obtención de la licencia ambiental.

Factibilidad: luego de la etapa anterior, se comienza a la adecuación para la extracción de energía, para esto se adecuan las vías de acceso, realizan perforaciones de pozos para la exploración con el propósito de confirmar la disponibilidad del recurso geotérmico. Adicional a esto, se ejecuta el plan de Manejo Ambiental para la perforación exploratoria. Así mismo, se diseña los posos de producción y reinyección junto con la planta de generación de energía.

Desarrollo del campo geotérmico: luego de confirmada la factibilidad técnica, económica y ambiental del proyecto de generación de energía eléctrica, se construyen las vías y se perfora los pozos para la extracción geotérmica de energía.

Reconocimiento

Prefactibilidad

Factibilidad

Desarrollo del campo

geotérmico

Construcción y puesta en

marcha de la planta

Construcción y puesta operación planta: la construcción de la planta para la generación de energía eléctrica y su producción de energía.

Mecanismos de funcionamiento:

El mecanismo para la producción de energía, consta del aprovechamiento geotérmico calentando un líquido para convertirlo en vapor el cual le da impulso a una turbina que mueve un generador eléctrico produciendo energía. Este tiene una vida más larga, debido a la única pieza móvil turbina-generador.

El funcionamiento consta de una perforación practicada a gran profundidad en la cual se introducen dos tubos en circuito cerrado en contacto directo con la fuente de calor. Cuando se inyecta agua fría a través de uno de los extremos del tubo el cual se forma vapor de agua la cual entra en el extremo de la turbina-generador que suministra la energía eléctrica para su distribución. El agua enfriada es devuelta de nuevo al interior por el primer tubo para repetir el ciclo.

Eficiencia energética:

Los sistemas geotérmicos producen un rendimiento mayor con respecto a otros sistemas con un costo de mantenimiento menor. Esta energía está siempre presente, lo cual apenas implica variaciones, como sucedería en otros sistemas que dependen extracción energética.

Costos de la tecnología e implementación:

Los proyectos geotérmicos tienen altos costos de inversión iniciales debido a la necesidad de perforar pozos y construir plantas de energía, y los costos operacionales relativamente bajos. Así mismo, los costos operativos varían dependiendo de la capacidad de la planta, los pozos de restauración y / o los requisitos de pozos de inyección, y la composición química de los fluidos geotérmicos. Sin costes de combustible, los costos de operación para plantas geotérmica son predecibles en comparación con las plantas de generación basadas en combustión que están sujetas a fluctuaciones en los precios de mercado del combustible.

El objetivo de esta actividad es promover en la comunidad del Huila el conocimiento sobre las energías alternativas, como estrategia para el desarrollo social y económico, responsable con el ambiente.

Energía eólica

Este tipo de centrales usan el viento como fuente de energía, por lo que es necesario ubicarlas en zonas en donde las condiciones geográficas y del viento sean adecuadas para garantizar el máximo rendimiento posible. Los molinos recogen la fuerza del viento (en sus aspas) y un generador se encarga de convertir la energía mecánica en energía eléctrica. Las tecnologías eólicas varían de acuerdo a su tamaño y estilo, pero por lo general se pueden caracterizar por la orientación del eje de las turbinas que puede ser horizontal o vertical, y porque pueden estar ubicadas en tierra firme o el mar (onshore u offshore).

Diseño:

Para lograr la máxima eficiencia, se debe realizar un diseño de parque eólico considerando todos los efectos que influirán en el funcionamiento de los aerogeneradores teniendo en cuenta en que área del Macizo Volcánico del Ruiz sea más viable para su instalación además así se podrán llevar a cabo con éxito estos proyectos, conociendo la legislación local así como los estándares internacionales de los aerogeneradores a la hora proceder a su instalación, otros aspectos a considerar para evitar rechazos en estos proyectos son los correspondientes estudios y análisis de impacto ambiental y aceptación social. Cálculo de los parámetros específicos del viento en aerogeneradores para un emplazamiento específico.

Mecanismos de funcionamiento:

El uso de los generadores eólicos depende del tamaño y potencia que presentan. Los pequeños generadores, de baja potencia, se utilizan localmente; se colocan en techos de viviendas o mástiles de embarcaciones. Los de alta potencia tienen grandes dimensiones (altura de la torre: 35-55 m, diámetro de la hélice de 3 palas: 40-60 m) y se instalan en gran número en plantas generadoras de electricidad llamadas parques o granjas eólicas

Eficiencia energética:

Solo el 2% de la energía procedente del sol se convierte en viento el potencial eólico es 10 veces mayor que el consumo eléctrico en todo el mundo, Como fuente de energía, el viento tiene la ventaja de ser gratuito, inagotable y no contaminante. Sin embargo, su aprovechamiento no es sencillo ya que el viento es muy variable: sufre cambios permanentes en su dirección y velocidad, difícil de almacenar (no siempre es continua y/o potente); puede incrementarse, repentinamente, pasando de la calma a una ráfaga o tormenta.

Costos de la tecnología e implementación.

Los costos de inversión más importantes en el proyecto de un parque eólico terrestre y su participación en el costo total como los costos de estudios de viabilidad incluyen el estudio del recurso eólico, análisis del emplazamiento, diseño inicial, estudio de impacto ambiental, estudio de rentabilidad y gestión de proyecto, costos de equipamiento (aerogenerador) que Incluyen los de producción de la turbina y equipos auxiliares, y la transportación hasta el sitio de emplazamiento e instalación,

costos de obra civil incluyen la transportación interna dentro del emplazamiento de la turbina y la torre, la construcción de la cimentación y carreteras, y otros costos relacionados con la infraestructura necesaria para la instalación y puesta en marcha de las turbinas, costos de conexión a la red incluyen el cableado, las subestaciones y las líneas eléctricas necesarias, otros costos de inversión, Por ejemplo, costos financieros durante la construcción, ingeniería, permisos legales y de uso del terreno, licencias, consultas, seguros y, además, los sistemas de monitoreo

Conclusiones y recomendaciones.

1. Es importante para Colombia diversificar sus fuentes de generación eléctrica para evitar un aumento significativo en emisiones de GEI a 2025 (aumento del 100%) y reducir la vulnerabilidad del sistema ante posibles efectos del cambio climático.

2. La regulación del mercado eléctrico colombiano fue diseñada y está sustentada con una orientación en primer lugar de suplir la demanda, en segundo lugar de hacerlo al menor costo y en tercer lugar de garantizar la confiabilidad del suministro.

3. Bajo estos pilares y dada la disponibilidad de recursos en el país, los resultados muestran que las alternativas tecnológicas que mejor se ajustan a estos pilares son las hidroeléctricas y las plantas térmicas convencionales tanto a carbón como a gas.

4. Sin embargo, al evaluar las distintas tecnologías no se toman en cuenta otros costos como externalidades sociales y ambientales que afectan a la población y que si no son internalizados por los proyectos, terminan siendo pagados por la población afectada o la sociedad en general, dependiendo del tipo de externalidad.

5. Adicionalmente, el crecimiento de la capacidad instalada en el país no puede basarse en generación térmica a gas por los posibles problemas de abastecimiento y asignación del combustible entre usos residenciales e industriales. Esto genera un escenario negativo en el que la generación térmica se base en uso de carbón, con los costos ambientales que eso significa.

6. En Colombia existe potencial para el desarrollo de energías renovables no convencionales, sin embargo, la estructura regulatoria actual hace que la diferencia en rentabilidad entre estas tecnologías y las convencionales se incremente, dificultando su entrada en el mercado.

7. El hecho de que cada vez es más difícil y tardado construir grandes proyectos hídricos con embalse (por ejemplo El Quimbo de EMGESA o Porce IV de EPM) hace relevante explorar la alternativa de pequeñas centrales de energías renovables cercanas a los centros poblacionales.

8. Uno de los principales problemas de las energías renovables en Colombia es que los sitios en que hay abundancia de los recursos naturales (viento, energía solar, fuertes caídas de agua, actividad volcánica) se encuentran en zonas de reserva natural o de propiedad indígena o afrocolombiana.

La falta de claridad en la legislación sobre los procesos de la consulta previa puede dificultar y hacer más costoso el desarrollo de estas tecnologías. Esto no es un problema para la instalación de plantas térmicas, que en ese sentido tienen la versatilidad para ser instaladas en cualquier sitio.

Referencias Bibliográficas

[1] Asociación Internacional para la Defensa del Ambiente (AIDA, I. A). (2009). Proyecto

Hidroeléctrico La Parota.

[2] Arango Escobar Asesorías Empresariales. (2009). Estudio de Impacto Ambiental

Termocol. Bogotá, D.C.

[3] MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA. (1998). Decreto 1320 de 1998.pdf. Bogotá D.C.

[4] MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA. (2010). Decreto 2820 de 2010. Energía

Geotérmica.pdf. Bogotá D.C.

[5] http://web.ing.puc.cl/power/alumno12/costosernc/C._Geo.html

[6] http://www.natureduca.com/blog/%C2%BFcomo-funciona-una-central-geotermica/

[7] https://www.isagen.com.co/comunicados/PROYECTO_GEOTERMIA_Cartilla_-

_Abril_de_2010.pdf

[8] Plan Departamental de San Andrés. (2013). Recuperado:

http://www.allpe.com/seccion_detalle.php?idseccion=273 Aravena, C., Hutchinson, G.,

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