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M O D E L O E N E R G É T I C O

MÉXICO 2050

. E D G A R O C A M P O T É L L E Z

2 8 M A Y O 2 0 1 9 U N A M

M o d e l o E n e r g é t i c o S o s t e n i b l e

M é x i c o 2 0 5 0

w w w . i n e r g y . l a t o c a m p o @ i n e r g y . l a t

http://inergy.lat/images/Activos%20energetico%20y%20desarrollo%2022%2008%202017.pdf


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Contenido de la exposición:

1. Grandes tendencias del consumo mundial

de energía.

2. Limitantes técnicas y físicas de las fuentes

renovables.

3. Revisión de la experiencia mundial de

modelos energéticos basados en fuentes

renovables.

4. Diagnóstico del sector energético de

México, proyección de oferta y demanda

hacia el 2050.

5. Simulación de modelos energéticos

posibles para México hacia el horizonte

2050.


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https://web.stanford.edu/group/efmh/jacobson/Articles/I/CountriesWWS.pdf

5.3 %

57.5 % solar

37.1 % wind

Un mundo todo eléctrico en 2050 Universidad de Stanford; Mark Z. Jacobson


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Balance Nacional de Energía 2017 Consumo de energía primaria

97%

3% Renovables

Consumo final energético total por combustible 5,362 PETAJOULES

2% HIDRÁULICA 1% EÓLICA, SOLAR Y GEOT.

53% PETRÓLEO 31% GAS 6% CARBÓN 6% MADERA 1% NUCLEAR


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¿Cómo debería ser el modelo energético2050?

Renovables

20%

No

renovables

80%


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¿Cómo debería ser el modelo energético2050?

Renovables

75%

No

renovables

25%


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84% Renovables

14%.....


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COMPORTAMIENTO TENDENCIAL

P O B L A C I Ó N


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6,000 millones

4,000 millones

2,000 millones

-6000 -5000 -4000 -3000 -2000 -1000 0 1000 2000

Población

mundial

5,000 millones

3,000 millones

1,000 millones

A.C. D.C.

1700 Inicio de la utilización

de los combustibles fósiles

7,500

millones

1.5 KWh al día 4 KWh al día 8 KWh al día

30 KWh al día

Aumento de la capacidad per cápita

de consumo de energía

t i e m p o


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1700 utilización del carbón

1945 utilización

del petróleo


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COMPORTAMIENTO TENDENCIAL

E N E R G Í A


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CARBÓN

PETRÓLEO

GAS

MADERA 4 KWh / kg

9 KWh / kg

12 KWh / kg

10 KWh / kg

Eólica 5.0 KWh / m2

Solar 0.2 KWh / m2 En cada transición energética:

1. Un nuevo tipo de energía

no sustituye al anterior

Batería 0.2 KWh / kg

3. El aumento exponencial

del consumo de energía

es muy reciente, a partir

de 1945

Hidráulica 0.2 KWh / kg CUANDO LA HUMANIDAD PASÓ DE LA MADERA AL CARBÓN

Y CUANDO PASÓ DEL CARBÓN AL PETRÓLEO. 2. La densidad energética

del nuevo tipo de energía

es superior al anterior

Evolución del consumo mundial de energía.


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Incremento del consumo mundial de energía 1990 al 2017 BP Estatistical Review World Energy 2018


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Fuente: Carbone 4 Cabinet Conseil FRANCE

Incremento de la capacidad mundial de Energía por fuente 2000-2015

1461

950

794

292

183

57

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Carbón Gas Petróleo Hidráulica Eólica Solar


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Incremento de la demanda mundial de Energía El 70% fue cubierto con combustibles fósiles en 2017 y 2018

https://www.iea.org/newsroom/news/2019/march/global-energy-demand-rose-by-23-in-2018-its-fastest-pace-in-the-last-decade.html


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Balance del consumo mundial de energía primaria 2017

Fuente: Carbone 4 Cabinet Conseil FRANCE


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Se discriminan los recursos más complejos, de mayor riesgo, más limitados y de mayor costo.

Primero se explotan los recursos más fáciles, más económicos, más abundantes y más productivos.

Proceso de aprovechamiento de los recursos energéticos


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La evolución de la explotación de cualquier recurso describe una curva de campana.

tiempo

Pro

du

cció

n

FÁCIL DIFÍCIL MUY DIFÍCIL

1. FÓSILES: al inicio la producción aumenta rápidamente, llega a una meseta y termina por declinar.

2. RENOVABLES: cuando el potencial de recurso renovable es saturado la capacidad ya no crece.

Proceso de aprovechamiento de los recursos energéticos


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Proceso de aprovechamiento de los recursos petroleros en Noruega

MESETA


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Proceso de aprovechamiento de los recursos hídricos mundiales


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Proceso de aprovechamiento del recurso eólico España


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Proceso de descubrimiento de los recursos petroleros en el mundo


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Proceso de aprovechamiento de los recursos renovables en Europa

Solar

Eólica

Hidráulica


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Tienden a concentrarse grandes acumulaciones

La distribución no es homogénea

Condiciones de dispersión geográfica y concentración de los recursos energéticos


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Condiciones de dispersión geográfica y concentración del recurso eólico en México


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Condiciones de dispersión geográfica y concentración de los recursos petroleros en México


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Dispersión de presas hidroeléctricas en Estados Unidos

Condiciones de dispersión geográfica y concentración de los recursos renovables en Estados Unidos.


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Condiciones de dispersión y concentración de los recursos energéticos RESERVAS MUNDIALES DE PETRÓLEO

92% de todas las reservas del mundo



Libia 9

Estados Unidos 10

Nigeria 11

Kazajistán 12

Qatar 13

China 14

101,000 millones

98,000 millones

80,000 millones

México 19 7,600 millones

Kuwait 6

Emiratos 7

Rusia 8

Venezuela 1

Arabia Saudita 2

Canadá 3

Irán 4

Irak 5

48,000 millones

39,000 millones

37,000 millones

30,000 millones

25,000 millones

24,000 millones

299,000 millones

266,000 millones

170,000 millones

157,000 millones

143,000 millones


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Proceso de aprovechamiento de los recursos petroleros en el mundo


Reservas identificadas como probadas en Mundo

3 millones de millones barriles

Condiciones de explotación

Producción acumulada

1.3 millones de millones barriles

43%

Reservas 1.7 millones

de millones barriles

57%


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La humanidad consume

90 millones de barriles de petróleo al día

33,000 millones al año (Nigeria)

1,000,000 de millones en 30 años


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30 AÑOS

Proceso de aprovechamiento de los recursos petroleros en el mundo


Reservas identificadas en Mundo

3 millones de millones barriles

Condiciones de explotación

Producción acumulada

1.3 millones de millones barriles

43%

Reservas 1.7 millones

de millones barriles 57%


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Incremento del consumo mundial de petróleo 2006 - 2019


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Pronóstico de producción de petróleo del mundo


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Pronóstico HSBC de producción de petróleo del mundo


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NO

REN

OV

AB

LE

RENOVABLE

Pronóstico del consumo mundial de energía


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NO

REN

OV

AB

LE

RENOVABLE

Pronóstico del consumo mundial de energía

https://eto.dnvgl.com/2017


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Prospectiva del consumo de carbón


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LIMITANTES TÉCNICAS Y FÍSICAS DE LAS FUENTES RENOVABLES


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En el aprovechamiento de los recursos energéticos la humanidad está transitando de fuentes de alta concentración y abasto constante…

a fuentes de energía difusas, dispersas e intermitentes.


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1 MW de potencia operando todo el año Produce: (1 MW) x (8,760 horas) = 8,760 MWh

8,760 MWh = 8.7 GWh

ÍNDICE DE PRODUCTIVIDAD ANUAL POR TIPO DE TECNOLOGÍA


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TECNOLOGÍA MÉXICO MUNDIAL

FUENTE: IRENA, Edgar Ocampo 2017.

PROMEDIO por MW instalado

ÍNDICE DE PRODUCTIVIDAD ANUAL POR TIPO DE TECNOLOGÍA

TODO EL AÑO 8.7 GWh 8.7 GWh

NUCLEAR 6.2 GWh 6.5 GWh

CARBÓN 6.3 GWh 6.0 GWh

GAS C.C. 5.9 GWh 6.0 GWh

HIDRÁULICA 2.4 GWh 3.4 GWh

EÓLICA 2.5 GWh 2.0 GWh

SOLAR 1.1 GWh 1.1 GWh

De fuentes de alta concentración y abasto constante… a fuentes de energía difusas, dispersas e intermitentes.


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PAÍS/GW

DINAMARCA/5

INGLATERRA/14

PORTUGAL/5

ESTADOS UNIDOS/90

MÉXICO/4

PROMEDIO ANUAL

2.7

2.6

2.5

2.5

2.5

GWh/año

GWh/año

GWh/año

GWh/año

GWh/año


PAÍS/GW

ESPAÑA/23

POLONIA/5

HOLANDA/4

MUNDO/600

CHINA/190

ALEMANIA/60

PROMEDIO ANUAL

2.4

2.2

2.2

2.0

1.6

1.6

GWh/año

GWh/año

GWh/año

GWh/año

GWh/año

GWh/año

Índice de productividad de la eólica GENERACIÓN ELÉCTRICA ANUAL 2017 POR CADA MW INSTALADO


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Índice de productividad de la eólica GENERACIÓN ELÉCTRICA ANUAL 2015 POR CADA MW INSTALADO


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Para reemplazar una central de 1000 MW de potencia

Por fuentes renovables se requiere:

5,500 MW 3,000 MW 2,500 MW

Generación anual

6,000 GWh

50 km2 150 km2 220 km2

Superficie

1 km2


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Impacto territorial de la solar SUPERFICIE NECESARIA PARA GENERAR 6,000 GWh AL AÑO


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2010 2011

DEPRESIÓN DEL ATLÁNTICO RÉGIMEN ANTICICLÓNICO


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BALANCE EN GENERACIÓN ELÉCTRICA RENOVABLE Y DEMANDA Ejemplo Minnesota julio 2007


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Un año = 8,760 horas

2,700 horas

BESS Battery Energy Storage Systems


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18% del consumo de energía primaria

con renovables en 2020


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30,000 turbinas instaladas, casi 60 GW de potencia 3.1 % del consumo primario de energía 2018 de Alemania

El máximo crecimiento será de 80 GW de potencia


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https://www.forbes.com/sites/michaelshellenberger/2019/05/06/the-reason-renewables-cant-power-modern-civilization-is-because-they-were-never-meant-to/amp/


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https://www.forbes.com/sites/realspin/2013/03/14/germanys-green-energy-disaster-a-cautionary-tale-for-world-leaders/#69c8443d54e9


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OBRAS DE AMPLIACIÓN DE LA MINA GARZWEILER EN ALEMANIA

http://www.rwe.com/web/cms/en/59998/rwe-power-ag/fuels/garzweiler/


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47%

53%

67%

29%


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Efectos del Energiewende en la red eléctrica de Alemania.


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Objetivos perdidos del Energiewende.


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Nord Stream 2 pipeline

Efectos del Energiewende en Alemania.


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https://www.cleanenergywire.org/news/german-carbon-emissions-rise-2016-despite-coal-use-drop

Meta de reducción de emisiones de Alemania

500

206 344


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Sector eléctrico mundial


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20%

Participación de la electricidad en el consumo mundial de energía

40% CARBÓN 23% GAS 16% HIDRO 10% NUCLEAR 5% Eol, Sol, Geo y Bio. 4% PETRÓLEO


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Generación eléctrica en el mundo 2018


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CONSUMO MUNDIAL DE ELECTRICIDAD

https://qz.com/india/1237203/india-is-now-the-worlds-third-largest-electricity-producer/

CARBÓN


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Crecimiento de la demanda mundial de electricidad 2016-2040.


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http://www.sciencemag.org/news/2018/05/bucking-global-trends-japan-again-embraces-coal-power

Generación eléctrica en Japón por fuente.

GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD EN JAPÓN 900 TWh en 2016

CARBÓN

300 TWh


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Evolución de la generación eléctrica Japón 2000-2017

Fuente: Energy Information Administration US


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Prospectiva de la generación eléctrica Japón

https://www.sciencemag.org/news/2018/05/bucking-global-trends-japan-again-embraces-coal-power


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Prospectiva de la generación eléctrica Japón

Fuente: SCIENCE BASED COAL PHASE-OUT; TIMELINE FOR JAPAN IMPLICATIONS FOR POLICYMAKERS AND INVESTORS


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Prospectiva de la generación eléctrica China

GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD EN CHINA 6,000 TWh en 2016


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942 GW 1,020 GW


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https://endcoal.org/tracker/


MÁS DE 100 CENTRALES DE CARBÓN EN CONSTRUCCIÓN EN CHINA.


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Diagnóstico del sector energético de México


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Balance del consumo de energía primaria México 2017

Hidráulica 2%

Nuclear 1% Eólica, solar y geotermia 1%

5,362 Petajoules


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Pronóstico de producción de petróleo de México 2018-2040

https://petroquimex.com/PDF/NovDic17/Produccion-Futura-de-Petroleo.pdf


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Producción de gas de México 2000-2018

Consumo de gas 8,000 MMpc/d - Importación de gas 5,000 MMpc/d


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Consumo de energía primaria en México por sector.

3.5% agropecuario

Residencial Comercial Público

5,362 Petajoules

5,362 Pj Petajoules anuales 2017

330 TWh anuales 2017


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Comportamiento tendencial consumo de energía México

2%/año

3,700 Petajoules/año


http://sie.energia.gob.mx/bdiController.do?action=cuadro&cvecua=IIE4C02


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Pronóstico consumo de energía primaria de México en 2050




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Proyección del consumo de electricidad de México en 2050

ELECTRICIDAD

330 TWh/año

530 TWh/año

Sin considerar La demanda de los VE


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Pronóstico consumo de energía primaria 2050



40 %

1,850 Pj Petajoules/año

parque vehicular Eléctrico 2050

500 TWh

parque vehicular Eléctrico 2050



Transporte 2,360 Pj

Petajoules/año 2016


2,790 Pj Petajoules/año

parque vehicular Gasolina y diésel 2050


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Potencial Renovable de México

44 TWh potencial posible de generación hidráulica

87 TWh potencial posible de generación eólica

200 TWh potencial posible de generación solar 52 TWh potencial posible de

generación solar


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1. DEMANDA DE ENERGÍA AL 2050 10,000 Pj AL AÑO • 3,140 Pj INDUSTRIA • 1,870 Pj URBANO • 4,640 Pj TRANSPORTE

• 2,790 Pj 60% TRANSPORTE GASOLINA • 1,850 Pj 40% TRANSPORTE ELÉCTRICO

2. DEMANDA ELÉCTRICA 1,030 TWh AL AÑO • 500 TWh TRANSPORTE ELÉCTRICO • 530 TWh DEMANDA NACIONAL

3. DEMANDA DE PETRÓLEO 2.5 MMb/d

4. DEMANDA DE GAS NATURAL 14,000 MMpc/d

400 TWh

2017 40 TWh 30 TWh 160 TWh 10 TWh 0 TWh 6 TWh 30 TWh 1 TWh 10 TWh

POTENCIAL

210 TWh 50 TWh 40 TWh 10 TWh 90 TWh

PETRÓLEO CARBÓN GAS NUCLEAR SOLAR GEOTÉRMIA HIDROELÉCTRICA BIOMASA EÓLICA

1. GENERACIÓN

ELÉCTRICA 50% FUENTES LIMPIAS

2. 40% PARQUE VEHÍCULAR ELÉCTRICO

3. CRECIMIENTO DE LA DEMANDA 2% ANUAL

10,000 Petajoules anuales 2050


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1. DEMANDA DE ENERGÍA AL 2050 10,000 Pj AL AÑO • 3,140 Pj INDUSTRIA • 1,870 Pj URBANO • 4,640 Pj TRANSPORTE

• 2,790 Pj 60% TRANSPORTE GASOLINA • 1,850 Pj 40% TRANSPORTE ELÉCTRICO

2. DEMANDA ELÉCTRICA 1,030 TWh AL AÑO • 500 TWh TRANSPORTE ELÉCTRICO • 530 TWh DEMANDA NACIONAL

3. DEMANDA DE PETRÓLEO 2.5 MMb/d

4. DEMANDA DE GAS NATURAL 14,000 MMpc/d

1. GENERACIÓN

ELÉCTRICA 50% FUENTES LIMPIAS

2. 40% PARQUE VEHÍCULAR ELÉCTRICO

3. CRECIMIENTO DE LA DEMANDA 2% ANUAL

250 TWh

2017 40 TWh 30 TWh 160 TWh 10 TWh 0 TWh 6 TWh 30 TWh 1 TWh 10 TWh

PETRÓLEO CARBÓN GAS NUCLEAR SOLAR GEOTÉRMIA HIDROELÉCTRICA BIOMASA EÓLICA

10,000 Petajoules anuales 2050

POTENCIAL

100 TWh 10 TWh 40 TWh 10 TWh 90 TWh

150 TWh

150 TWh 330 TWh

150 TWh 450 TWh


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