1

Problemas que estamos enfrentando - Las razones del por qué es necesaria la reducción de

CO2 -

29 de octubre del 2013

Asociación Techno-cooperativa Internacional de Kitakyushu Dr. Masakatsu UENO

Título del curso: Tecnología Alternativa de Generación de la Energía para una Sociedad de Bajo Carbono -B

I. Rompimiento de hielo

II. Problemas globales: Trilema

1) Cambio climático (Calentamiento global)

2) Agotamiento de los recursos naturales

III． Cómo resolver el problema

[Rompimiento de hielo -1] Auto-presentación

2

Rompimiento

de hielo

Year

1967

Nippon Steel & Sumitomo Metal (2012)

・ R & D Laboratories

・ Houston Office

・ Quality control

(Seamless Piles & Tubes)

1996

・ Director, Managing Director

　(R & D, QC, Production technology)

2006

・ Couse Leader

★ Executive Director of Training Division

★ Vice President

Company / Job

Nippon Steel

Japan Casting & Forging Corp.

KITA

Ruptura del hielo II. Participantes del mundo

Chile: Aug.5, 2010 : A mine cave-in accident occurred in San Jose Mine. 33 miners

trapped. In union is strength. 634m

Emisiones mundiales de CO2 en 2011

Emisiones totales de CO2: 34 mil millones de toneladas,

Per cápita: 34 mil millones/ 7 mil millones 5 toneladas/ persona

4

Year

Oil

Coal

Gas

7 Billion T(C) ≒25.7 Billion

T(CO2)

5

6

Our ancestor (1.5 M years ago)

Steam engine was invented

(18～19AD) Industrial Revolution)

Wood Coal

Oil was discovered

20AD

Fuel: Wood

①

②

①

② Automobile：Mass pro.

③ World war Ⅱ

Newcomen (1712)

J.Watt: ①1769：New type of steam engine ②1776:The first product was used for business purpose.

1825：G.Stephenson/First passenger train

7

History of growth in world population and energy consumption

http://www.nature.com/nature/journal/v486/n7401/fig_tab/nature11157_F2.html

http://blogs.reuters.com/environment/files/2009/03/stuart2.png

9

Mass Production

Mass Consumption

（Raw materials & Energy）1 Billion (1802)→6.8 B

(2009)

Mass DispositionCO2:280ppm(1800)→

380ppm (2005)

【Global Problems】 (Global) (Local)

Global Warming Pollution

Reduction of pollutant

Cleaner Production

( 3R:Reduce, Reuse, Recycle )

Negative Chain Reaction Triggered by Industrial Revolution

Industrial Revolution (18～19 century)

Reduction of waste/

Recycling of resources

Increase in food production

Industrial Commodity / New wealth

Population Growth

Waste Air, Land, Water

End of Pipe Technology

Recycle Resources Waste

Depletion of Natural Resources

Saturation of Absorption Site

II. Problemas globales: trilema 1) Crecimiento económico, 2) cambio climático y 3) agotamiento de los recursos naturales

De M. Ueno (KITA).

Suministro Absorción

Agotamiento Cambio

climático

Crecimiento económico

Materias primas

Energía

Agua y alimentos

Deshechos

Sociadad Humana

(7.000 millones)

Producción Consumo Productos

Deshechos

Relación entre la concentración de CO2 y la

temperatura global

CO2 en

partes por

millón

(ppm)

Temperatura global y dióxido de carbono.

Temperatura en

grados Fahrenheit Dióxido de

carbono

Temperatura

global

ZFacts

(un sitio web)

1,0

0,5

0,0

-0,5

-1,0

Global warming Abnormal weather

Water resouce

Rise in the sea level

Desertification

Others

El efecto del calentamiento global

• Ola de calor en Europa (2004)

Murieron 22.000-35.000 personas.

• Tuvalu, Islas Marshall

• Asia, Norteamérica

• Sudamérica

• Área afectada: 1/3 de la Tierra

• Velocidad: 60.000 km2/ año

(≈ 300 x área de Buenos Aires)

0,7C/siglo

Cambio

climático

Tiempo anormal

Recursos hídricos

Subida del nivel del mar

Desertificación

Calentamiento

global

Otros

Lugares donde ocurren fenómenos

meteorológicos anormales

Si acaso todavía piensa que el calentamiento global es una noticia falsa, entonces

observe las fotografías de arriba, donde se muestra el glaciar Aletsch, el más

grande de los Alpes europeos (aún), en 1900 y el 2005:

(http://www.oneworld4all.org/main/content/2008/03/melting-glaciers-switzerland).

1900

2005

El glaciar Upsala de Argentina era el glaciar más grande de Sudamérica;

sin embargo, ahora está desapareciendo a un ritmo de 200 metros al año.

Empresa GLOBAL Encasement.

Año

Cambio del nivel del mar observado con altímetros satelitales.

Universidad de Brístol, nota de prensa del 26 de julio del 2009.

TOPEX

Jason

Media de 60 días

Velocidad = 3,2 0,4 mm/año

Señales temporales eliminadas.

No aplicada la corrección

del barómetro invertido.

Universidad de Colorado, 2009_ rel2

Problemas en Tuvalu

• Está formado por 9 islas.

• Tu: levantar, val: 8 (ocho)

• Se independizó del Reino Unido en 1978.

(En aquel entonces, una isla estaba

deshabitada.)

• Superficie: 26 km2 (≈ 5 % de la ciudad de

Kitakyushu)

• Población: ≈ 10.000 habitantes

• Altura media de la tierra firme sobre el

nivel del mar: 1,5 m (altura máxima: 3,6 m)

• Forma de gobierno: monarquía constitucional

(miembro de la Commonwealth)

Fiyi

Japón

Hawai

Tuvalu

Avance del mar hacia la tierra (Tuvalu)

Centro del Cambio Climático de Japón

Tuvalu: inundación, calentamiento global y cobertura

de los medios de comunicación

by Moya K. Mason

por Moya K. Mason

http://www.moyak.com/papers/tuvalu-climate-change.html

República de las Islas

Marshall

• Formada por 1.225 islas

• Superficie: 181 km2

• Población: ≈ 62.000 hab.

Subida del nivel del mar (Islas Marshall)

Centro del Cambio Climático de Japón

Los poblados del

arrecife coralino se

están sumergiendo

en el mar.

Kiribati ha estado enfrentándose a una subida del nivel del mar a un ritmo de nada menos que

5 mm al año desde 1991. Este fenómeno también ha causado una gran salinización de su agua

dulce. El calentamiento global es el responsable de lo que está ocurriendo en esta nación isleña,

que es uno de los lugares más bajos de la Tierra, localizada entre Hawái y Fiyi.

Olas gigantes impactan en Kiribati

Maldivas

Las Maldivas están formadas por 26 atolones y 1.200 islas. El punto más alto está a 2,4 m.

Si el nivel del mar subiera un metro, el 80 % de su territorio desaparecería.

La capital de las Maldivas: Malé

“Las Maldivas son uno de los estados más pequeños. No estamos en posición de cambiar el curso de

los eventos del mundo.

Sin embargo, lo que ustedes vayan o no vayan a hacer aquí afectará grandemente al destino de mi

pueblo. Esto también puede cambiar el curso de la historia del mundo.” Declaración de H. E.

Maumoon Abdul Gayoon (Maldivas). 4 de diciembre de 1997, Kioto, Japón (COP3)

http://climatecommunication.org/affects/sea-level-rise/

Áreas inundadas con una subida de un

metro del nivel del mar

Oceanía

Shishmaref

Delta del Yukón Países Bajos

Sylt

Bangladesh

Delta del Amazonas

Luisiana, EE.UU.

Kiribati

Cook

Delta del

Orinoco

Florida, EE.UU.

Delta del Nilo

Islas en peligro

Zonas inundadas con la

subida de un metro del nivel

del mar sin adaptación

Salomón

Sundarbans

Maldivas

Micronesia Marshall

Tuvalu

Delta del Mekong

Fiyi Vanuatu

Papúa Nueva Guinea

Zanzíbar

Delta del Yangtsé

Velocidad de la desertificación = 60.000 km2/año

Desertificación (Mongolia)

Centro del Cambio Climático de Japón.

Ataque de arena (Mauritania)

www.mauritania-jp.com/desertification.html

Velocidad de la desertificación = 60.000 km2/año

= 300 Buenos Aires / año (Buenos Aires: 200 km2)

=123 ciudad de Kitakyushu / año (ciudad de Kitakyushyu: 480 km2)

Aumento pronosticado de la temperatura a finales del siglo XXI

Datos originales: Centro Hadley (Reino Unido)

Cambio de la temperatura del aire en superficie en grados Celsius.

30

Peter Evance (http://www.peterevansphotography.co.nz/writing/zealandia.html)

Futuro de la Energía

¿Qué es el pico del petróleo?

El pico del petróleo es la etiqueta más sencilla para el problema del

agotamiento de los recursos energéticos, o el pico de la producción

mundial de petróleo.

El petróleo es un recurso limitado y no renovable, y ha sido el motor

del fenomenal crecimiento económico y demográfico durante el último

siglo y medio.

Una vez consumida cerca de la mitad de sus reservas originales, la

producción de petróleo dejará de crecer y comenzará un descenso

irreversible, de ahí el pico. Esto significa el fin del petróleo barato, ya

que cambiamos de un mercado de compradores a uno de vendedores.

• En la década de los 1950 era un famoso geólogo estadounidense.

• Trabajó para la petrolera Shell.

• En 1956 predijo que la producción de los 48 estados meridionales

de los EE.UU. llegaría a su pico entre 1965 y 1970.

A pesar de los esfuerzos de sus empleadores

para presionarlo para que no publicara su

predicción, el notoriamente terco Hubbert lo

hizo de todos modos. (Reunión del API (Instituto Estadounidense del Petróleo)

celebrada en San Antonio, Texas, en 1956.)

En realidad, la producción de los 48 estados

meridionales de los EE.UU. sí llegó a su pico

en 1971.

Dr. M. King Hubbert

33

Year

Peter Evance Photography (http://www.peterevansphotography.co.nz/writing/zealandia.html)

48 estados de los EE.UU.

Oriente Medio

Otros

Rusia

Europa

Estimación de la producción mundial de

petróleo de Dr. Colin Campbell (fundador de la ASPO, Asociación para el Estudio del Auge del Petróleo y del Gas)

Grupo de estudio del agotamiento de los hidrocarburos de Uppsala

(actualizado por Colon J. Campbell, 15 de mayo del 2004).

Petróleo y gas licuado

Situación del 2004

Mil

es d

e m

illo

nes

de

bar

rile

s al

año (

Gb/a

)

Rusia Europa 48 estados de

los EE.UU.

Pesado,

etc.

Oriente

Medio Otros Polar

Aguas

profundas Gas Natural

Licuado (GNL)

35

History of oil price

Wikipedia

36

37

Producción mundial de petróleo para el petróleo crudo y el gas natural licuado (informe mensual de la EIA,

Adinistración de Información Energética de Estados Unidos). La predicción mediana se obtiene de los 15 modelos que

predicen el pico antes del 2020. El 95 % de las predicciones ven el pico de producción entre el 2008 y el 2010 a 77,5 -

85,0 millones de barriles al día (mbpd) (el 95 % del área de variación del pronóstico indicada en amarillo se calcula

utilizando la técnica del bootstrap).

El área magenta es el 95 % del intervalo de fiabilidad para el modelo basado en la población.

Demanda

Producción

http://www.theoildrum.com/tag/update

Predicción media

Brecha

Predicción mediana

Producción mundial (CO + gas natural licuado). Pronóstico basado en la

población

82,88

79,97

AIE, 2008

AIE, 2006

39

Oil shock in Japan (1973)

Ginza

A gas line during the 1979 oil crisis

http://www.aliciapatterson.org/APF0403/Donovan/Donovan.html

http://rishrich.googlepages.com/oil-crisis-19730gas-line.jpg

40

41

History tells us that shortage of natural resources can be a cause of an international

dispute.

CP stands for Creation of Peace as well as Cleaner Production -M.UENO-

42

CO2

Energy

CO2 Energy

Energy GDP

Energy CO2

GDP Energy

① ② ③

①

②

③

＝

CO2

Factors Affecting CO2 Emission

＝CO2 x Energy

x GDP

x

x

GDP

Gross Domestic Product = Abundance Index

Energy Efficiency

Quality oｆ Energy

＝ x

III. Cómo resolver el problema

Energy Conservation

Renewable Energy

Comparación del rendimiento energético de los

países industrializados

TOE (tonelada equivalente de petróleo) /

PIB (millones de US$)

Canadá

EE.UU.

Reino Unido

Alemania Francia

Japón

Año

Año

Definición de una producción más limpia de

la PNUMA*

• Una producción más limpia es la aplicación continua de

una estrategia ambiental integral preventiva a los

procesos, productos y servicios para aumentar el

rendimiento general y reducir los riesgos para los seres

humanos y el medio ambiente.

* PNUMA: Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (1990).

I. ¿Qué es una producción más limpia?

η＝η １

η＝η ０ η＝η １

Representación esquemática de una producción más limpia.

“Primer paso” Mejorar eficiencia

Reducir materia prima

“Segundo paso”

Reducir residuos

(mediante el Reuso y

Reciclaje de residuos)

★Reciclaje = convertir los residuos

en materias primas

Presente

Mat

eria

pri

ma

Res

idu

os

Res

iduos

Res

iduos

Res

iduos

Pro

duct

o

Pro

duct

o

Pro

duct

o

Meta

Prioridad Acción Meta/objetivo Notas

1 Reducir 1) Residuos y subproductos Mejorar el rendimiento

2) Energía •Energía primaria (I+D)

•Energía eléctrica

3) Rechazo Aclaración de los hechos

análisis de los fallos (I+D)

(nuevos procesos/productos)

4) Tiempo •Tiempo de espera

•Tiempo de producción (I+D)

•Transporte

5) Materias primas •Desarrollo de nuevos

procesos/productos (I+D)

2 Reusar 1) Artículos usados

(bienes)

•Usarlos para la misma función

después de limpiarlos y/o

repararlos

2) Energía (calor residual)

3 Reciclar 1) Residuos •Convertir en materias primas

Acciones para una producción más limpia

Fossil fuel: 84%

CO2

Emission

47

48

49

Resource Waste

Ⅰ Non renewable Coal

Gas

Oil

UraniumHigh level-radioactive

waste

Ⅱ Renewable Solar

Wind

Water

Geothermal

Ⅲ Energy saving

(Energy conservation)

Category

Zero-emission

Lower-emissionCleaner

Production

Power Generation Source

CO2

Generación fotovoltaica

Generación de energía termosolar

Central solar de torre

Fluido térmico: 150-350C

Generación de energía termosolar (tipo concentrador solar parabólico)

Toda Namibia, Botsuana y

Sudáfrica: el Cabo Norte y el

Desierto de Namibia

Todo Irán e Iraq:

los desiertos de

estos países

Mayoría de Chile y

buena parte de

Argentina: el

Desierto de Atacama

Toda la India y

Pakistán: el

Desierto de Thar

En muchas de estas regiones, es factible crear agua fresca mediante la desalinización del agua marina.

53

Energía eólica

55

Capacity NEDO*1） Conventionally Remarks

＞100MW

Medium hydropower

≦10MW

Small hydropower

≦1MW ≦1,000KW　:　New energy＊2） Wind power

Mini hydropower

＊1）

＊2） Definition of Japanese Government

Small hydropower

Large hydropower

100MW

10MW

1MW

100 KW

1GW

Geothermal

Coal, Gas fired thermal

power

Definition of small hydropower

*New Energy & Industrial Technology Development Organization

(Micro hydro)

Generación de energía hidroeléctrica (energía hidroeléctrica a pequeña escala)

Definición de la energía hidroeléctrica de pequeña escala

10.000 kwh

Mini 1.000 kwh

Micro 100 kwh

Pequeña

25 kwh

57

W=1～40Kｗ

58

When, H=2.00m and V=2.0 → W≒14kw (Type of generator: ST-9W9-150K or 220K)

59

60

61

Geotérmica

63

Thermal power

Atomic power

Hydro

Renewable

Renewable Energy Generated (Gwh) %

Photovoltaic 2,311 0.2

Wind Power 3,248 0.3

Geothermal 2,765 0.2

Small Hydro 17,236 1.5

Biomass 11,545 1.0

Total 37,104 3.2

Renewable energy in Japan (2008)

Power generation in Japan (2008)

Feed-in Tariff 2011. Accident 2013

64

1　.【PV】

Capacity ＜10kw ≧10kw

Price (￥) 38 37.8

Duration 10 years 20 years

2.　【Wind】

Capacity ＜20kw ≧ 20kw

Price (￥) 57.75 23.1

Duration 20 20

3.　【Hydro】

Capacity ＜200kw 200kw～1Mw 30Mw~1Mw

Price (￥) 35.7 30.45 25.2

Duration 20 20 20

Purchasing Pprice of Sustainable Energy

65

Type Wind Biomass Geothermal

Item Residence Mega sola Land Medium Small (Wood)

Capacity 4kw 1,200kw 20MW 12MW 200kw 5MW 30MW

Working ratio (%) 12 12 20 45 60 50～80 50～80

Life (years) 20~25 20~25 20~25 40~60 30~40 30~40 30~50

PV* Hydropower

Preconditions for estimation of power generation cost

PV*: Photovoltaic

66

PV

( R

esid

ence

)

PV

( M

ega

sola

)

W

ind

Med

ium

Hy

dro

Sm

all

Hy

dro

B

iom

ass

G

eoth

erm

al

Yen

　/　

kw

h

Power generation cost

10

0

40

30

20

50

Emisiones de CO2 de varias fuentes de energía

Coal-fired

thermal power

Oil-fired

thermal power

Natural gas-fired

thermal power

Natural gas

Photovoltaic

power

Wind power

519

CO2 -Emissions (g-CO2/kWh)

478

704

887

742

975

608

53

30

15

11

0

Geothermal power

Hydraulic power

combined cycle

38

800 1000600

111

130

88

408

200 400

Others (Indirect)

CO2 emissions from combustion in

power generation (Direct)

Emisiones de CO2 (g-CO2/kWh)

Energía termoeléctrica de carbón

Energía termoeléctrica de petróleo

Energía termoeléctrica de gas natural

Gas natural de

ciclo combinado

Energía

fotovoltaica

Energía eólica

Energía geotérmica

Energía

hidroeléctrica

Emisiones de CO2 provenientes de

la combustión en la generación de

energía eléctrica (directo)

Otros (indirecto)

El gas de esquisto* y el gas convencional

En la década de los 1990 se desarrollaron

nuevas tecnologías para liberar el petróleo y el

gas natural atrapado dentro de pequeños

espacios porosos de esquisto.

Una tecnología es la perforación horizontal,

donde se desvía el pozo vertical hacia la

dirección horizontal para que penetre largas

distancias de la roca de reservas (esquisto).

Otra tecnología es la fractura hidráulica. Con

esta técnica, se sella una porción del pozo y se

bombea agua para producir una presión lo

bastante grande como para fracturar la roca de

su alrededor.

* Esquisto: roca sedimentaria suave finamente estratificada que forma lodo o arcilla consolidada,

y se parte fácilmente en placas frágiles.

Reservas de gas

(piedras de arena)

Roca de fuente de gas

Esquisto, cama de carbón y metano

Sello

830 Mw fluye en

el suministro de

electricidad de

California Agua limpia

Compresor

Combustible de

gas natural

Turbina

Generador

1

Kilovatios

Subestación eléctrica

Subestación Terry

E. Caldwell

Red de

utilidad pública

Refrigeración

evaporativa

Aire de

105 grados

Fahrenheit

Calentador de agua

Drenaje Filtro de

alta

eficiencia

Combustores

Unidad de generador

de turbina de gas

Gas

es d

e es

cap

e

cali

ente

s Caldera de vapor

Chimenea de

evacuación

Kil

ovat

ios

¡La Central de Desierto Alto no utiliza el

agua del valle de Víctor!

Agua de acueducto de California

Generador de vapor con

recuperación de calor

(HRSG)

Al utilizar los gases de escape

calientes de 3 turbinas jet para

dar energía a la turbina de vapor

resulta en el incremento de un

30% de la generación de energía

eléctrica.

Agua de acueducto de California

Torre de

refrigeración

Agua residual

de reboso

Agua de refrigeración

Turbina de vapor

Generador

2

Condensador

de vapor

Condensado

Relleno

del agua

Tratamiento

de agua

Mapa de las principales bases de gas de esquisto del mundo desde el informe

de la EIA Recursos mundiales de gas de esquisto.

Bases evaluadas con recursos estimados

Bases evaluadas sin recursos estimados

Países dentro del alcance del informe

Países fuera del alcance del informe

Leyenda

Bases mundiales de gas de esquisto, los propietarios más

grandes de reservas probadas

Los 200 propietarios más grandes de reservas - Trillones de metros cúbicos

EE.UU. 24,4

Canadá 11,0

Brasil 6,4

México 19,3

Argentina 21,9

Polonia 5,3

Libia 8,2

Argelia 6,5

Australia 11,2

China 36,1

Sudáfrica 13,7 Bases evaluadas

Con recursos estimados

Sin recursos estimados

Gráfico Reuters/ Catherin Trevethan

Fuente: EIA, en base a los datos de la empresa Recursos Avanzados Internacionales y de BP

Reservas mundiales de gas de esquisto

Reservas mundiales de gas de esquisto (TCF (trillones de pies cúbicos)) Las 25 reservas más grandes

Rusia (47,570)

Irán (29,610)

Qatar (25,470)

Turkmenistán (7,504)

Arabia Saudita (7,461)

EE.UU. (6,928)

Emiratos Árabes Unidos (6,071)

Nigeria (5,246)

Venezuela (4,983)

Argelia (4,502)

Iraq (3,170)

Australia (3,115)

China (3,030)

Indonesia (3,001)

Kazakstán (2,407)

Malasia (2,350)

Noruega (2,313)

Uzbekistán (1,841)

Kuwait (1,798)

Canadá (1,754)

Egipto (1,656)

Libia (1,539)

Países Bajos (1,416)

Ucrania (1,104)

India (1,075) Fuente: Libro Mundiales de Hechos, CIA

Muchas gracias por su atención

73

CP significa Creación de Paz, igualmente

Producción más limpia (Cleaner

Production)

Piensa globalmente, actúa localmente.

La información que usted consiguió por su cuenta es mucho

mas valiosa que la regalada.

Lo crucial para el éxito no es el conocimiento especializado

sino la pasión para alcanzarlo.

Trilema: 1) Población 2) CO2

3) Agotamiento de los recursos naturales

1.

2.

3.

4.

5.