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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
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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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M é x i c o 2 0 5 0
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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
63% de todas las reservas del mundo
80% 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
FÁCIL DIFÍCIL MUY DIFÍCIL
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
FÁCIL DIFÍCIL MUY DIFÍCIL
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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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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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
FUENTE: IRENA, Edgar Ocampo 2017.
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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FUENTE: IRENA, Edgar Ocampo 2019.
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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Prospectiva de la generación eléctrica China
942 GW 1,020 GW
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https://endcoal.org/tracker/
Prospectiva de la generación eléctrica China
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
5,362 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
5,094 Petajoules/año
10,000 Petajoules/año
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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
4,640 Petajoules/año
10,000 Pj Petajoules anuales 2050
40 %
1,850 Pj Petajoules/año
parque vehicular Eléctrico 2050
500 TWh
parque vehicular Eléctrico 2050
5,362 Pj Petajoules anuales 2017
330 TWh anuales 2017
Transporte 2,360 Pj
Petajoules/año 2016
530 TWh anuales 2050
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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