DIAGRAMA DE LAS INTERACCIONES (según B....

Tema : Energías Renovables Dr. Omar Romero Hernández

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Nota: Las diapositivas que se presentan en la primera parteNota: Las diapositivas que se presentan en la primera parte

fueron elaboradas por Gleb Kouznetsov P., alumno de Ingenierfueron elaboradas por Gleb Kouznetsov P., alumno de Ingenieríía Industrial.a Industrial.

PANORAMA SOBRE LAS ENERGPANORAMA SOBRE LAS ENERGÍÍAS AS RENOVABLES Y EL CASO DE RENOVABLES Y EL CASO DE

ENERGENERGÍÍA SOLAR FOTOVOLTAICAA SOLAR FOTOVOLTAICA


2/

DIAGRAMA DE LAS INTERACCIONES (según B. Commoner)

ecosistemassistema

económicosistema

productivo

crisis ambiental

crisis energética

crisis económica

recursos bienes

contaminantes capitales


3/

AMBIENTE

SOCIEDADECONOMIA

Materiales

Energía

Sistemas económicos

Emisiones y Desperdicios

Bienes y Servicios

Desarrollo Sustentable

Diagrama de Desarrollo Sustentable para la Industria (según A. Azapagic)


4/

El grado de industrialización es directamente proporcional al de emisiones Los países desarrollados tienen los niveles absolutos de emisiones de GEI más altos.México está entre los 16 países con mayor nivel de emisiones de GEI en la Convención Marco.

* Se refiere a 1996.** Emisiones agregadas de CO2, CH4 y N2O. Excluyendo cambios en el uso de la tierra y forestación.Fuente: Framework Convention onClimate Change, Naciones Unidas (Sept. 2000)

Anexo INo Anexo I

148

236

265

310

370

380

402

455

485

542

559

673

680

692

920

1,020

1,213

2,900

3,040

6,727

Republica Checa

Países Bajos

Rumania*

Brasil

España

Corea

Polonia

Ucrania

Australia

Italia

Francia

México*

Reino Unido

Canadá

India

Alemania

Japón*

China

Rusia*

EUA

Emisiones totales de GEI, 1998**(Millones de toneladas)

Nivel de emisiones de gases efecto invernadero


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El crecimiento anual del consumo eléctrico deberá crecer exactamente lo doble en países en desarrollo que en los industrializados. Hay que evitar que sea a costo del medio ambiente.1 Billion Kilowattshours = 1 x 10


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( Fuente: I E A )


7/

(Fuente : North American Commission for Environmental Cooperation)


8/

PIBPIB

Emisiones de COEmisiones de CO22

Oferta interna bruta de energOferta interna bruta de energííaa

PIB, Oferta interna bruta de energPIB, Oferta interna bruta de energíía y emisiones de COa y emisiones de CO22(1994=100)(1994=100)

Fuente: AIE, CO2 Fuente: AIE, CO2 EmissionsEmissions from fuel from fuel combustioncombustion, edici, edicióón 2001.n 2001.

90

95

100

105

110

115

120

1994

1995

1996

1997

1998

1999

Emisiones por PIBEmisiones por PIB


9/


10/

Generación Eléctrica por Combustibles Contaminantes en la República Mexicana (fuente: SENER)

0.0200.0400.0600.0800.0

1000.01200.01400.01600.01800.0

1960 1970 1980 1990 2000 2010

Año

Peta

joul

es

Consumo (petajoules)


11/

Fuente: CONAE


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La La EnergEnergííaa y el y el DesarrolloDesarrollo SustentableSustentable

La falta de energLa falta de energíía afecta la provisia afecta la provisióón de mn de múúltiples otros servicios (ltiples otros servicios (e.ge.g. iluminaci. iluminacióón, telecomunicaciones) n, telecomunicaciones) pero de manera particular, la provisipero de manera particular, la provisióón de servicios bn de servicios báásicos para la vida (agua, salud). sicos para la vida (agua, salud).

Esto genera un cEsto genera un cíírculo vicioso de marginacirculo vicioso de marginacióón y exclusin y exclusióón. n.

Como se seComo se seññalalóó en la Cumbre de Johannesburgo, la energen la Cumbre de Johannesburgo, la energíía es clave para un desarrollo sustentable a es clave para un desarrollo sustentable equitativo.equitativo.

El nivel de electrificaciEl nivel de electrificacióón en nuestro pan en nuestro paíís es de aproximadamente 95%, sin embargo,s es de aproximadamente 95%, sin embargo,

Mas de 5 millones de personas no tienen, el dMas de 5 millones de personas no tienen, el díía de hoy, suficiente acceso o carecen de los a de hoy, suficiente acceso o carecen de los beneficios de la energbeneficios de la energíía ela elééctrica, mas de 8 millones no tienen agua y 15 millones no cuentactrica, mas de 8 millones no tienen agua y 15 millones no cuentan con n con servicios de saneamiento.servicios de saneamiento.

La mayor parte de La mayor parte de ééstas personas son indstas personas son indíígenas. genas.

Fuente: SENER


13/

Fuente: CONAE


14/

Fuente: CONAE


15/

Fuente: CONAE


16/

CapacidadCapacidad PresentePresente 865 MW865 MW20022002

En En ConstrucciConstruccióónn 100 MW100 MW

ProyectosProyectos FuturosFuturos 5 MW5 MW20042004--20062006

GeotGeotéérmicos rmicos

CapacidadCapacidad PresentePresente 2 MW2 MW20022002

EEóólico lico

CapacidadCapacidad FuturaFutura 300 MW300 MW

Hibrido Solar Hibrido Solar

ProyectoProyecto futurofuturo 50 MW50 MW

Capacidad Total:Capacidad Total:EnergEnergíía Renovable: 10,535 MWa Renovable: 10,535 MW

Hidroeléctricas: 9,679 MWGeotérmicas: 837 MW

Grandes Avances en Hidroelectricidad y Grandes Avances en Hidroelectricidad y Geotermia, Geotermia,

Poco avance en EPoco avance en Eóólicalica (5.7 (5.7 MWsMWs) y Solar (12 ) y Solar (12 MW)MW)

Capacidad Potencial Capacidad Potencial Adicional en EnergAdicional en Energíía a Renovable: 17,000 MW Renovable: 17,000 MW

Capacidad Actual Energias Renovables

SituaciSituacióón Actual n Actual -- EnergEnergíías Renovablesas Renovables

Fuente: SENER


17/

Fuente: CONAE


18/

Fuente: CONAE


19/

Fuente: CONAE


20/

Fuente: CONAE


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ENERGÍA FOTOVOLTAICA


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LA ENERGÍA SOLAR

El sol es un recurso natural renovable que aporta energía a la mayoría de los procesos vitales en la Tierra. La canalización y almacenamiento controlados de la radiación solar en la segunda mitad del siglo XX posibilitan el aprovechamiento de dos características de las ondas electromagnéticas que emite el astro:

1. Energía calorífica. Utilizando este principio se fabrican colectores solares para calentamiento de agua y alimentos. El vapor en dispositivos termosolarespermite la construcción de turbinas que generan electricidad.

2. Energía luminosa. Los módulos fotovoltaicos convierten la luz solar incidente sobre la superficie, en diferencia de potencial a través de la característica semiconductora del silicio.


23/

El módulo fotovoltaico genera electricidad cuando se expone a la luz solar. El 20 % de la luz solar(µ) se transfiere a paquetes lumínicos (electrones) los cuales son atrapados en la superficie de la celda. Se crea una diferencia de potencial entre ambas caras de la oblea de silicio debido a que la parte superior es cargada negativamente. El voltaje que se aprovecha se envía a un controlador de carga para la batería secundaria.


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Una celda solar está constituida por un plano de silicio cristalino de menos de medio milímetro de espesor.

Cuando el silicio puro es contaminado con pequeñas cantidades de fósforo y boro se crea cerca de la superficie de la placa un campo eléctrico interno.

Para extraer la corriente eléctrica se utiliza un fino enrejado de plata y/o aluminio que sirve de electrodo.

Cada celda es agrupada en un arreglo de celdas, para así crear un modulo fotovoltaico de diferente capacidad.

Para que el módulo atrape con más eficiencia la luz del sol, es recubierta con una película anti-reflejante para hacerla más obscura.

¿Cómo funciona un módulo solar fotovoltaico?


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Tipos de Módulos Fotovoltaicos

Policistalino Monocristalino Amorfo

Características principales:

Precio Alto Precio Alto Precio Medio Alto

Buena eficiencia Muy buena eficiencia Eficiencia media


26/

Arreglos Fotovoltaicos• El ángulo de inclinación depende de la latitud y la insolación de la zona. Puede ser variable o fijo dependiendo de la estación.

• Los arreglos se acomodan en serie para incrementar el voltaje, o en paralelo para más corriente.


27/


28/


29/

Otros Elementos del Sistema

Cargador:• El cargador es necesario para proteger el

modulo fotovoltaico y la batería ante posibles sobrecargas, sobredescargas y contraflujo de corriente. También es útil para simplificar la distribución de la corriente para las distintas aplicaciones finales. Establece el rango de operación de la batería.

Batería:• La batería secundaria o recargable se

encarga de almacenar la corriente directa generada por el módulo fotovoltaico.

Inversor de Corriente:• Un inversor se incluye en el sistema cuando

es requerida la corriente alterna como 127 VAC. Este aparato transforma la señal continua proveniente de la pila, en señal sinusoidal y amplificada.


30/

Sistemas Híbridos


31/

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE UTILIZAR ENERGÍA SOLAR

Ventajas

• Su costo (Inversión + operación) es menor que extender la llíínea elnea elééctricactricahasta el lugar en donde se localiza la aplicación. Un kilómetro de línea eléctrica de media tensión cuesta entre $ 10,000 y $20,000 Dólares.

• El costo es menor que operar un equipo electrógeno (diesel o gasolina). Aún cuando la inversión inicial de un sistema fotovoltaico pueda ser más alta que un generador diesel o gasolina, el ahorro en el combustible y en el ahorro en el combustible y en el mantenimientomantenimiento hacen más rentable al sistema fotovoltaico en aquellas aplicaciones donde la carga en menor a 10 KW-H/día.

• Su instalación es muy rráápidapida. Un sistema fotovoltaico típico puede transportarse y estar en operación en menos de una semana, mientras que extender la línea eléctrica puede llevar meses.


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La instalación de un sistema fotovoltaico tiene un impacto mimpacto míínimonimo en la ecología del sitio. En comparación, extender una línea eléctrica puede significar derribar cientos de árboles; y operar una planta Diesel es muy costoso a mediano plazo, contamina el aire y produce ruido.

No contamina, no produce ruido ni requiere combustible, utiliza la luz del sol como fuente de energía. El sol es una fuente de energenergíía confiablea confiable y generalmente de distribución homogénea en todos los sitios.

Bajo o nulo mantenimientonulo mantenimiento ya que no tiene partes en movimiento, ni sujetas a desgaste o calentamiento. Todos los componentes del sistema (batería, controles, inversores, etc.) pueden seleccionarse para ser compatibles con este criterio.

Los sistemas fotovoltaicos pueden crecercrecer de acuerdo a las necesidades del usuario, simplemente añadiendo más módulos solares, sin necesidad de desechar los anteriores.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE UTILIZAR ENERGÍA SOLAR (cont.)


33/

• Los sistemas fotovoltaicos pueden combinarsecombinarse con otras formas de generación eléctrica, dónde el análisis técnico – económico de la aplicación específica lo justifique.

Desventajas.

• El principal inconveniente de los sistemas fotovoltaicos es el costocostoinicialinicial relativamente alto. Este dato es directamente proporcional al costo de los módulos fotovoltaicos, a medida que bajen los precios de los módulos, también bajará el costo de la energía.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE UTILIZAR ENERGÍA SOLAR (cont.)


34/


35/


36/

TEMA - 7

ENERGÍAS RENOVABLES


37/

Energías Renovables

1.- Hydropower2.- Wind Power3.- Ocean Thermal Energy Conversion4.- Biomass as an Energy Feedstock5.- Biomass-Deived Liquid and Gas Fuels6.- Goethermal Energy7.- Tidal Energy8.- Solar Energy


38/

1.- HydropowerCERCA DEL 10 % DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA GENERADA

EN LOS USA PROVIENE DE LAS PRESAS.LA ENERGÍA ELÉCTRICA SE OBTIENE A PARTIR DEL AGUA

DE LOS RÍOS QUE FLUYE A TRAVÉS DE TURBINAS CONECTADAS A GENERADORES DE ELECTRICIDAD.

EN OTROS PAÍSES EL PORCENTAJE DE ELECTRCIDAD GENERADA A PARTIR DE PRESAS ES MAYOR:

NORUEGA = 99% NEPAL = 95%BRAZIL = 93%NEW ZELAND = 78%SUECIA = 50% (LA OTRA MITAD ES MEDIANTE ENERGÍA

NUCLEAR)


39/

1.- HydropowerEL PODER DEL AGUA ES UNA CONSECUENCIA DEL

CICLO DEL AGUA QUE OCURRE ENTRE LA SUPERFICIE Y LA ATMÓSFERA:

->Se evapora desde la superficie debido a la luz del sol-> Se condensa y precipita-> Fluye por ríos debido a la fuerza de gravedad

EN CIERTA FORMA, EL AGUA ES EL FLUIDO DENTRO DE UNA MAQUINA DE CALOR ABASTECIDA POR LA LUZ DEL SOL.


40/

1.- HydropowerLA ENERGÍA DISPONIBLE DEL AGUA ALMACENADA A

UNA ALTURA SUPERIOR AL GENERADOR ES CONOCIDA COMO ENERGÍA POTENCIAL.

Conforme cada elemento de agua, de masa m, caiga libremente desde una altura h, a una velocidad v.

La Energía Cinética, ½ mv2, será igual a la EnergiaPotencial m.g.h, donde g es la fuerza gravitacional, 9.8 m/seg2.

LA ENERGIA DISPONIBLE ES DE 9.8 JOULES/KG-agua POR METRO DE ALTURA.


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1.- HydropowerLAS HIDROELÉCTRICAS MAS MODERNAS PUEDEN

CONVERTIR LA ENERGIA POTENCIAL EN ELECTRCIDAD CON UNA EFICIENCIA DEL 80 AL 90%.

Ejemplo:CALCULE EL FLUJO DE AGUA (LITROS/SEG =

KG/SEG) REQUERIDO PARA PROVEER 1 KW DE ELECTRICIDAD SI EL AGUA DE UNA PRESA CAÉDESDE UNA ALTURA DE 90M. ASUMA UNA CONVERSIÓN DEL 80%.


42/

1.- Hydropower - EjemploPower = energy / time = mgh / segPower = 1 kg/seg x 9.8 m/seg2 x 90 m

= 881 kg m2 / seg 3 = 881 J /seg= 881 W

If 881 W is converted to electricity at 80% efficiency,The electrical power produced will be 0.8x881W=705 W

at a flow of 1 liter/seg.To generate 1 kW, it will be necessary a flow of:1000 W / (705 W/1 liter/seg)=1.42 liter/seg.


43/

1.- Hydropower - Ventajas- No genera emisiones al aire o al agua - No genera contaminación térmica ya que calienta

del agua- La operación de la planta es a partir de recursos

renovables- Las plantas tienen tiempos de vida de varias

décadas- Requieren de bajo mantenimiento- Responden a cambios en la Demanda- Presas: almacenan agua para irrigación, control de

inundaciones, etc.


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1.- Hydropower - Desventajas- Las presas tienen un tiempo de vida de 50 a 200

años debido a acumulan residuos, tierras, etc. acarreados por los ríos que alimentan la reserva.Problema severo!

- Pérdida de corrientes de agua que antes fluianlibremente. Entre otros, interrumpe el ciclo del salmón.

- Pérdida de la tierra que resulta inundada por la instalación de la presa.

- Riesgo para las poblaciones en caso de ruptura de la presa.


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2.- Windpower -- Inicialmente usado en molinos de viento.- Hoy en día, el desarrollo de máquinas de viento se

enfoca casi exclusivamente a la generación de energía eléctrica.

- La ventaja sobre la energia solar es que puede usarse día y noche.

- El viento sopla más fuerte en épocas frías y obscuras de invierno, cuando la demanda de electricidad aumenta.

- Sin embargo, también requiere de abastecimiento para varias aplicaciones.


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2.- Windpower –- Los vientos son una consecuencia directa de la luz

del sol.- El poder del viento se incrementa rápidamente con

la velocidad del mismo. En condiciones promedio:

P/m2 = 6.1 x 10-4 v3

Donde:P/m2 : potencia en kW/m2 de sección transversal, orientada perpendicularmente a la dirección del viento.


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2.- Windpower –EFICIENCIA:- Por una parte, el empleo de un molino de viento

usado directamente sobre la corriente de aire interrumpe el flujo del aire y en consecuencia la cantidad de energía eléctrica que se podría aprovechar del mismo.

- Por otra parte, si aprovechamos solo una pequeña corriente de aire, la velocidad del viento no se reduciría considerablemete pero tampoco aprovechariamos para generar suficiente electricidad.

EN LA PRÁCTICA, TODOS LOS MOLINOS DE VIENTO TRABAJAN EN MEDIO DE ESTAS CONDICIONES.


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2.- Windpower –EFICIENCIA:- Un análisis teórico del desempeño de los molinos

de viento demostraría que no mas del 59% de la energía cinética del viento puede ser convertida en energía mecanica.

- Por otra parte, los molinos más modernos pueden convertir hasta un 70% de la energía mecánica en energía electrcia.

- POR LO TANTO, LA CONVERSIÓN MÁXIMA SERÁDE (CASI) 42%.


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2.- Windpower – EjemploCALCULE LA POTENCIA ELECTRICA

(ELECTRICIDAD) PRODUCIDA POR METRO CUADRADO DEL DISCO DE UN MOLINO QUE OPERA A 70% DE LA MAXIMA EFICIENCIAMECANICA, CON UNA EFICIENCIA EN LA GENERACIÓN DE ENERGIA ELÉCTRICA DEL 90%CUANDO LA VELOCIDAD DEL VIENTO ES DE 10 M/SEG.

Power (kW/m2) = 0.7 x 0.59 x 0.9 x 6.1x10-4 v3

0.227 kW/m2 = 227 W/m2


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2.- Windpower – EjemploComentarios sobre el problema:10 m/seg de viento pueden generar 227 W/m2

Sin embargo, una velocidad de 10 m/seg solo ocurre en algunos periodos del año.

Los valores promedio de los generadores de electricidad (dependen de la ubicación geográfica) van de 100 W/m2 (areas calmadas) a 500 W/m2 (areasturbulentas)


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2.- WindpowerLA UBICACIÓN DEPENDERÁ DE LA VELOCIDAD

PROMEDIO DE LAS CORRIENTES Y LA CONSTANCIA DE LAS MISMAS EN CADA REGIÓN

EN LOS USA, LA MAYORÍA DE LAS TURBINAS DE AIRE ESTÁN UBICADAS EN CALIFORNIA. EL COSTO DE GENERACIÓN ES DE 5 a 7 Cts./ KwHr(1993).

ESTAS TURBINAS GENERAN APROX. : 2% DEL TOTAL DE ENERGIA RENOVABLE0.3% DEL TOTAL DE ENERGIA ELECTRICA


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3.- OCEAN THERMAL ENERGY CONVERSION (OTEC)

EL AGUA EN LA SUPERFICIE SUELE ESTAR MAS FRÍA QUE EL AGUA EN LA PROFUNDIDAD.

ADEMÁS, LAS CORRIENTES DE AGUA QUE SE GENERAN POR CAMBIOS DE TEMPERATURA, FUERZA DE CORIOLIS, ETC., SUGIERE

HACER UNA ANALOGIA CON WINDPOWER

LA VENTAJA ES QUE LAS CORRIENTES DEL MAR SUELEN SER CONSTANTES POR LO QUE NO SERÍA NECESARIO EQUIPO DE ALMACENAMIENTO.


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SIN EMBARGO, ESTA OPCIÓN REQUERIRÍA CONECTAR Y MATENER TURBINAS EN EL FONDO DEL MAR, LO CUAL ECONOMICAMENTE NO ES VIABLE.

LA OTRA ALTERNATIVA ES APROVECHAR LA DIFERENCIA DE TEMPERATURAS ENTRE LA SUPERFICIE DEL MAR Y OTRA REGION MÁS PROFUNDA.OTEC MACHINE.

3.- OCEAN THERMAL ENERGY CONVERSION.


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LA DIFERENCIA DE TEMPERATURAS TENDRÍA QUE SER DE AL MENOS 17°C PARA QUE OPERE LA MÁQUINA OTEC.

SIN EMBARGO, SU EFICIENCIA MAX. SERÍA DE SOLO 7% Y EN PRÁCTICA, TERMINARÍA SIENDO DE 2.5%.

TEMA 2 DEL CURSO (BALANCES DE ENERGIA)

3.- OCEAN THERMAL ENERGY CONVERSION.


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3.- OTEC - EJEMPLO.CALCULE LA EFICIENCIA TERMODINÁMICA, N, PARA

UNA MAQUINA DE CALOR QUE OPERA ENTRE LA SUPERFICIE DEL AGUA Y A UNA PROFUNDIDA DE 1000 M, SIENDO LA TEMP. DE LA SUPERFICIE 25 °CY EN LA PROFUNCIDAD 5°C

Tc= 5 °C = 278 KTH= 25 °C = 298 K

N = (1 – Tc/Th) = (1 – 278/298) = 0.067


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4.- Biomass as an Energy Feedstock

Se refiere a la cantidad de biomass (plantas) generada en la tierra a partir del sol, derivada del efecto de la fotosíntesis.

- La Energia solar promedio por unidad horizontal de área y por unidad de tiempo en la capa superior de la atmósfera es 0.5 cal/min cm2. Este valor es promediado para todo el día (y noche) y en todas las latitudes.

- Dado que 47% de la energía solar que incide sobre la atmósfera llega a la superficie de la tierra, la energía disponible para la producción de comida es...


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Energía disponible para la producción de de comida:

(0.5 cal/min cm2 )x(0.47)x(60min/1hr)x(24hr/día)= 338 cal/día.cm2

Aunque en realidad, solo el 25% de la energía solar que incide sobre la tierra es aprovechable (es decir, tiene una longitud de onda apropiada para la fotosíntesis).

A su vez, solo el 60 o 70% de la energía solar con long. de onda adecuada se aprovecha por las plantas.


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Asimismo, la cantidad de energía teórica que puede almacenarse por unidad de carbohidrato sintetizado es de cerca de 5 eV (Nota: 1 eV=4.45x10-26 kWh), aunque en la practica su aprovechamiento sule ser del 35%.

TOMANDO EN CUENTA LOS FACTORES ANTERIORES TENEMOS LA SIGUIENTE EFICIENCIA:

(0.25)X(0.70)X(0.35) = 0.06 = 6 %PARA CONVERTIR ENERGÍA SOLAR EN ENERGÍA

QUIMICA ALMACENADA COMO BIOMASA.


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LO ANTERIOR TAMBIÉN PUEDE CALCULARSE POR MEDICIONES DIRECTAS:

SI LA LUZ INCIDE A RAZÓN DE 500 cal/cm2

EL POTENCIAL NETO PARA LA PRODUCCIÓN DE PLANTAS SERÁ DE 71 g/m2

NOTA: LA PRODUCCIÓN BRUTA DE PLANTAS ES DE 106 g/m2, PERO EL PROCESO MISMO REQUIERE 35 g/m2, QUEDANDO UN NETO DE 71 g/m2


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4.- Biomass as an Energy FeedstockEJEMPLO: A PARTIR DE LA INFORMACIÓN DADA

ANTERIORMENTE, CALCULE LA EFICIENCIA MÁXIMA PARA LA CONVERSIÓN DE ENERGÍA SOLAR EN BIOMASA. ASUMA LA PROD. DE GLUCOSA (C6H12O6), LA CUAL REQUIRE 674 kcal / mol PARA PRODUCIRSE.

1. PRIMERO CALCULE LA CANTIDAD DE ENERGÍA ALMACENADA POR GRAMO DE GLUCOSA

Sabiendo que la masa atómica del Carbon, Hidrógeno y Oxígeno son 12, 1, y 16 respectivamente, un molde glucosa tendrá una masa de:


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EJEMPLO...(12x6)+(1x12)+(16x6) = 180 g/mol

2. ENERGÍA ALMACENADA POR GRAMO:(674 kcal/mol)X(1 mol/180 g)X(103 cal/kcal) = 3744 cal/g

3. ENERGÍA ALMACENADA POR cm2:(71 g/m2)x(3744 cal/g)x(1 m2/104 cm2)= 26.6 cal/cm2.day

4. EFICIENCIA:(26.6 cal/cm2.day) / (500 cal/cm2.day) = 0.053 = 5.3%(OUTPUT) / (INPUT) = EFFICIENCY


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HASTA 1880, LA PRINCIPAL FUENTE DE ENERGÍA EN LOS USA ERA A PARTIR DE BIOMASA (MADERA)

HOY EN DÍA, LA MADERA Y LOS RESIDUOS ANIMALES Y DE LA AGRICULTURA SON UNA IMPORTANTE FUENTE DE DE ENERGÍA EN LOS PAÍSES EN DESARROLLO.

EN LOS USA, EXISTEN APROX. 1000 PLANTAS (PULPA Y PAPEL) QUE GENERAN ELECTRICIDAD O CALOR A PARTIR DE LA QUEMA DE MADERA, AUNQUE ES PARA USO INTERNO.


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5.- Biomass: Municipal Solid Waste

Municipal solid waste (MSW) = basura.

El volumen de MSW que se genera crece rapidamente(depende, entre otros, de la población, hábitos, etc.) provocando problemas de:- contaminación- almacenaje- salud, entre otros.

El “tratamiento” típico para la basura es su confinamiento en “tiraderos” autorizados o en lotes baldiós.


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La quema de MSW para la generación de calor y electricidad presenta ventajas:

1. Disminuye el volumen total de basura2. Evita algunos de los efectos a las salud y al medio

ambiente3. Aprovecha el contenido calorífico de la basura

(4300 Btu/lb, equivalente a 10,000 kJ/kg).4. Es una oportunidad de negocio que puede ser

aprovechada en México.


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Waste-to- Energy :

Requiren una inversión de capital considerable, aunque sus costos de operación son menores a otras opciones.

En 1995, cerca de 100,000 tons/día se quemaron en 116 plantas de los USA. La mayoría generan solamente electricidad (73%), mientras que las otras generan vapor o una combinación de vapor y electricidad.


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6.- Biomass-Derived Liq. andGaseous Fuels

UN EJEMPLO TÍPICO ES LA ADICIÓN DE ETANOL A LA GASOLINA.

ESTO, INCREMENTA EL CONTENIDO DE OXÍGENO EN LA MEZCLA Y MEJORA LA COMBUSTIÓN.

A LA MEZCLA 10% ETANOL Y 90% GASOLINA SE LE CONOCE COMO GASOHOL.

DEBIDO A QUE SUELE HABER UN SUPERAVIT DE MAIZ EN LOS USA CADA AÑO, SE PROMUEVE LA GENERACIÓN DE COMBUSTIBLE A PARTIR DE MAIZ.


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farm grinding cooking fermentation

destilation Drying, etc.

Fossilfuels

Refinery

gasohol

gasolina

etanol


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CERCA DE 1.6 BILLONES DE GALONES DE ETANOL SE PRODUCEN ANUALMENTE PARA COMBUSTIBLE EN LOS USA.

ADEMÁS DE CONVERTIRSE EN COMBUSTIBLE LIQUIDO, LA BIOMASA SE PUEDE CONVERTIR EN GAS: METANOL.

EL PROCESO MÁS COMUN CONSISTEN EN FERMENTAR LA MATERIA ORGÁNICA CON AYUDA DE BACTERIAS.

APROX. 80% DEL CARBONO DE LA MATERIA ORGÁNICA PUEDE SER CONVERTIDO EN METANO Y BIOXIDO DE CARBONO.


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SIN EMBARGO, ES IMPORTANTE NOTAR QUE EL PROCESO DE GENERACIÓN DE COMBUSTIBLE GASEOSO, ES ECONÓMICAMENTE VIABLE SI SE UTILIZA BASURA PARA SU CONVERSION.

WASTE-TO-ENERGY


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7.- Energia Geotérmica

EN 1995 LA CAPACIDAD GEOTÉRMCA EN LOS USA ERA DE 1750 Mwe PARA PRODUCTORES (Y VENDEDORES) DE ELECTRICIDAD Y 1450 MwePARA CONSUMO INTERNO.

EN MÉXICO, EXISTEN PLANTAS GENERADORAS DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE ENERGÍA GEOTÉRMICA (LOS AZUFRES, MICH.)


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DIAGRAMA DE LAS INTERACCIONES (según B....

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