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Hacia dónde va la Ciencia en MéxicoDesarrollo Energético



Pablo Mulás del Pozo

Coordinador

MÉXICO, 2014


Primera edición, 2014

D. R. Consejo Nacional de Ciencia y TecnologíaAv. Insurgentes Sur 1582Colonia Crédito ConstructorMéxico, D. F.ISBN Colección: 978-607-8273-01-0ISBN Volumen: 978-607-8273-10-2

D. R. Academia Mexicana de Ciencias, A. C.Los Cipreses S/NPueblo San Andrés TotoltepecMéxico, D. F.ISBN Colección: 978-607-96209-8-1ISBN Volumen: 978-607- 8379-09-5

D. R. Secretaría Ejecutiva del Consejo Consultivo de CienciasSan Francisco 1626-305Colonia del ValleMéxico, D. F.ISBN Colección: 978-607-9138-08-0ISBN Volumen: 978-607-9138-18-9

Portada: “Cloud Word”, estudio de frecuencia de palabras

que aparecen en los títulos de las ponencias de las mesas del programa

Hacia dónde va la Ciencia en México.

Realizado por Centro Geo.

Las fotograf ías que ilustran este volumen se utilizan bajo licencias Creative Commons (CC BY).

[email protected]

Impreso en México, 2014Printed in Mexico

Se prohíbe la reproducción total o parcial de esta obra —incluido el diseño tipográfico y de portada— sea cual fuere el medio, electrónico o mecánico,

sin el consentimiento por escrito de los editores.


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ÍNDICE

Hacia dónde va la Ciencia en México Presentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1. Introducción Pablo Mulás del Pozo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2. La energía nuclear. Su futuro Rafael Fernández de la Garza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3. La seguridad en centrales nucleoeléctricas: Central Laguna Verde Ricardo A. Córdoba Quiroz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4. Geotermia avanzada: la generación de electricidad con recursos de roca seca caliente Eduardo Iglesias Rodríguez. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

5. Oportunidades de innovación y desarrollo en el campo de combustibles fósiles José Miguel González Santaló . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

6. Energías renovables para generación eléctrica en México: áreas de oportunidad en investigación aplicada y desarrollo tecnológico Jorge M. Huacuz Villamar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

7. La cogeneración en México: situación actual y retos Gaudencio Ramos Niembro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75


8. Los desaf íos en el mejoramiento de la eficiencia energética y el incremento del ahorro de energía Gaudencio Ramos Niembro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

9. Semblanzas de los autores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

10. Líneas de acción para el futuro del desarrollo energético . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

11. Hacia dónde va la Ciencia en México Créditos del programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111

12. Instituciones de adscripción de los participantes . . . . . . . . . . . . . . . .119


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HaCIa DóNDE va la CIENCIa EN MéxICo

PRESENTACIÓN

En febrero de 2012, la Academia Mexicana de Ciencias, amc, el Conse-jo Nacional de Ciencia y Tecnología, Conacyt, y el Consejo Consultivo de Ciencias de la Presidencia de la República, ccc, decidieron realizar un pro-yecto que analizara el estado de la ciencia mexicana en el mundo con el fin de detectar áreas de oportunidad para su mejor desarrollo y obtener propuestas específicas que contribuyeran al avance nacional.

Con ese propósito, se consideró pertinente usar la palabra ciencia para describir las actividades de investigación y desarrollo practicadas de mane-ra seria y sistemática en todos los campos del saber. Se decidió, asimismo, organizar —en el marco del Convenio Tripartita amc-Conacyt-ccc— un conjunto amplio de mesas redondas en alrededor de 30 áreas del conoci-miento vistas desde tres perspectivas: la académica o disciplinar, la tecno-lógica o instrumental, y la sectorial o de aplicación.

Para ello se conformó un comité organizador que invitó a sesenta re-conocidos especialistas en todas las áreas del conocimiento, para que cada uno de ellos coordinara al menos una mesa redonda sobre un tema espe-cífico, en la que participaran otros cuatro especialistas con el fin de cubrir de mejor manera cada tema y obtener visiones diferentes. Se insistió en que por cada tema se convocaran al menos dos mesas redondas: una en el área metropolitana del Valle de México y otra fuera de ella. Esto es, se procuró recabar también la visión de las personas que trabajan fuera del centro del país.

En la mayor parte de los casos la respuesta fue no solo positiva, sino entusiasta; ha habido ocasiones en que los invitados propusieron más


10 HACIA DÓNDE VA LA CIENCIA EN MÉXICO. DESARROLLO ENERGÉTICO

mesas sobre un tema, e incluso en que sugirieron presentaciones en torno a temas no considerados inicialmente. Así se llevaron a cabo 96 mesas redondas.

Este proyecto generó gran interés en la sociedad. A las mesas asistieron varios miles de personas.

Por la relevancia y riqueza de las ideas y propuestas formuladas, el Co-nacyt, la amc y el ccc decidieron publicar una serie de libros que presentan el panorama de hacia dónde va y debe ir la ciencia en México.


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INTRoDUCCIóN

Pablo Mulás del Pozo*

El sector energético mundial tiene como motores de desarrollo tres temas cuyas problemáticas deberá resolver a fin de transformarse en un sector verdaderamente sustentable; entendiendo sustentabilidad en su totalidad: f ísica, en cuanto a recursos naturales y aspectos ambientales; económica, al obtener la energía a los menores costos; y social, al asegurar el acceso —tanto f ísico como económico— a las energías comerciales para toda la población. De acuerdo con el Consejo Mundial de Energía (wec, por sus si-glas en inglés, 2013), los tres temas son: la seguridad energética, la equidad energética y la calidad ambiental.

La seguridad energética se refiere a la gestión eficaz de la oferta ener-gética proveniente de fuentes locales o externas al país; la confiabilidad de la infraestructura; y la habilidad de los proveedores para satisfacer la de-manda actual y futura. La equidad energética implica un acceso razonable, tanto f ísico como económico, de la oferta energética a toda la población. Finalmente, la calidad ambiental busca la eficiencia energética en la oferta y en la demanda de energía primaria, secundaria o de uso final; así como el desarrollo de la oferta de energéticos limpios; es decir, energías renovables, energía nuclear y energéticos fósiles con captura y secuestro de carbón.

Para lograr un alto grado de sustentabilidad, el Consejo Mundial de Energía recomienda que las políticas públicas que operan en los países —en relación con los tres temas mencionados— y dependiendo de las caracte-rísticas locales del sector, tienen que orientarse para balancear los impactos que estos generan, ya que existen interconexiones entre ellos. Un ejemplo

* Instituto de Investigaciones Eléctricas.



es el caso de la decisión de Alemania de cancelar la generación nuclear e incrementar de manera sustancial aquella con renovables intermitentes (energía eólica y solar), lo que forzó al sector a incrementar la generación carboeléctrica, con un resultado global del aumento en los precios del kWh (kilowatt-hora) y de la emisión de gases invernadero. Por un lado, se resol-vió el problema de seguridad energética, y por el otro se afectaron la calidad ambiental y la equidad energética.

Al analizar desde el punto de vista de estas tres dimensiones, en el caso de México es posible notar que, en cuanto a la seguridad energética, al ser un país exportador neto de energía y con gran potencial de recursos en di-ferentes tipos de energéticos —como los hidrocarburos no convencionales o la energía solar y la geotermia con tecnología avanzada— el riesgo involu-crado no es preocupante; aunque, en cuestión de infraestructura y gestión del sector energético, sí existen debilidades que se espera sean superadas en el mediano plazo.

En cuanto a equidad energética, la electrificación del país cubre aproxi-madamente 99% de la población; aunque el faltante consiste en más de un millón de habitantes. El Balance Nacional de Energía de México 2012 (Sener, 2012) muestra una aportación de la biomasa no-comercial, uso de leña, del orden de 3.65% de la oferta interna bruta; por lo que la percepción generada es que el uso de energías comerciales en las zonas rurales es deficiente. Por otro lado, el acceso económico de los energéticos comerciales es confuso por los grandes subsidios que se aplican. Nuevamente, la percepción es que los costos son altos debido a la ineficiencia en su producción, así como los precios en relación con el ingreso de los individuos.

Para México, la calidad ambiental es el principal problema en este tri-lema. En cuanto a calidad ambiental local, la generación de contaminantes que impactan aún son un problema en la mayor parte del país; aunque ha mejorado, como el control de emisiones vehiculares en ciudades y la prácti-ca de rellenos sanitarios que se ha difundido. En cuanto a la emisión de gases invernadero relacionados con el cambio climático, el sector energético es el principal emisor en el país, con 490.42 Tg (teragramos) de CO

2-eq (bióxido

de carbono equivalente) que corresponde a 67.3% de las emisiones del 2010, de los cuales 456.56 TgCO

2-eq provienen del consumo de combustibles y


INTRODUCCIÓN 15

33.87 TgCO2-eq de emisiones fugitivas (Sener, 2012). Si bien se han apro-

bado varias leyes, como la Ley General de Cambio Climático, que impulsan metas ambiciosas a mediano plazo para la reducción de emisiones de gases invernadero a través de diversos mecanismos, en los últimos años se obser-va un incremento en su magnitud. (Sener, 2013).

Por ejemplo, la Prospectiva del Sector Eléctrico 2013-2027 (Sener, 2013) señala que la meta de generación eléctrica con energías limpias (re-novables, nuclear, y fósiles con captura y secuestro de carbón) es de 35%, porcentaje dif ícil de alcanzar ya que el énfasis en su promoción está orien-tado principalmente a las energías renovables intermitentes. Actualmente, 80.1% de la generación eléctrica se realiza con combustibles de origen fósil (Sener, 2013), así que es poco probable que se pueda alcanzar la meta sin la contribución de otras opciones.

En cuanto a la eficiencia energética, la observación es que en los últimos 10 años la intensidad energética del país se ha mantenido estable, entre 650 y 700 kJ (kilojoules) por unidad del producto interno bruto (pib) producido en lugar de descender, como sería deseable y como ocurre a nivel mundial (Sener, 2012). Debe aclararse que México aún tiene un consumo de energía per cápita bajo; con el aumento del pib, este indicador se modulará.

En el contexto del subtema de la eficiencia energética y el ahorro de energía, cabe aclarar que la Agencia Internacional de Energía (iea, 2011) de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (ocde), en sus escenarios para limitar las emisiones y no sobrepasar un ca-lentamiento global de 2 ºC, recomienda que alrededor de 40% del esfuerzo para mitigar la emisión de los gases invernadero se ubique en actividades relacionadas con esta área.

Si bien la eficiencia con la que se utiliza la energía en la industria, la mayoría de los sectores industriales han realizado un gran esfuerzo para incrementarla exitosamente en la primera fase del proceso —eliminación de fugas, entre otras—, la siguiente etapa casi siempre involucra un cambio tecnológico hacia un nuevo proceso. En general, esto no es factible econó-micamente hasta que la planta que opera con el proceso actual llega al final de su vida útil; por lo que la implementación de esta segunda fase es mucho más lenta.



La cogeneración es un proceso que, de ser factible técnicamente su implantación en el sistema actual, es un seguro ganador; usualmente se acoplan la generación eléctrica y la producción de vapor de proceso, de manera que el resultado es una importante ganancia en la eficiencia global dentro de la industria. Vale la pena comentar que Pemex ha dado pasos importantes en este rubro.

En cuanto a las energías renovables, las principales hoy en día son la micro y minihidráulica, la energía eólica, la energía solar, la geotermia y la biomasa; las tecnologías para aprovechar las energías oceánicas aún están en desarrollo. Las cuatro primeras están orientadas básicamente a la generación eléctrica; aunque la energía solar y la geotermia tienen también aplicaciones importantes de carácter térmico.

Existe una fuerte tendencia mundial de incrementar de forma impor-tante la generación eléctrica con base en estos energéticos renovables, con-siderando su característica de no aportar a la emisión de gases que causan el efecto invernadero y, por lo tanto, contribuyen al cambio climático. Las energías micro y minihidráulica, eólica y solar tienen el inconveniente de ser intermitentes, lo que implica que deben tener acoplados sistemas de genera-ción de respaldo o de almacenamiento de energía eléctrica para asegurar un abasto continuo de electricidad.

La geotermia convencional es poco frecuente en la naturaleza, por re-querir tres condiciones naturales simultáneas: una anomalía térmica en la corteza terrestre, un acuífero y un sello para este. La geotermia avanzada en desarrollo solo requiere la anomalía térmica, ya que el esquema en forma de circuito cerrado es el de tener un pozo para inyectar agua fría, fracturar la roca en el fondo, a su alrededor tener pozos periféricos para extraer el fluido caliente, y en la superficie tener intercambiadores de calor para extraer la energía del fluido, enfriarlo y volver a inyectarlo. Si se obtiene éxito en el desarrollo a etapa comercial, este sistema tiene grandes ventajas ya que es un recurso infinito para fines prácticos, además de no ser intermitente.

En cuanto a la biomasa, su principal aplicación ha sido la generación de biocombustibles como el bioetanol y le biodiésel, aunque esto sigue gene-rando controversia en muchos países por considerarse un competidor con la producción de alimentos. Una aplicación que sí ha tenido éxito, aunque


INTRODUCCIÓN 17

su aporte es marginal, es el desarrollo de plantas de generación eléctrica o de cogeneración para producir electricidad y calor simultáneamente en rellenos sanitarios.

En México todas estas tecnologías se aplican comercialmente en di-ferente grado. Su potencial es grande, aunque en el caso de la biomasa es discutible, por lo relativamente reducido del área apta para actividades agrícolas. Por otro lado, el caso de la geotermia avanzada o de roca seca es la tecnología con mayor recurso potencial, considerando que más de la mitad del país tiene características volcánicas y, en consecuencia, una gran cantidad de anomalías térmicas. Apenas se están iniciando estudios para estimar el potencial de calor extraíble a través de esta tecnología en México, aunque en Estados Unidos ya se estimó que en la franja entre los 3 y 10 km de profundidad se tiene un potencial de energía térmica recupe-rable del orden de 2.8 millones EJ (exajoules), comparado con un consumo global en 2005 en ese país de alrededor de 100 EJ (Tester, 2007).

A nivel mundial hay en operación 453 unidades nucleoeléctricas. Hasta mayo de 2014 había en construcción 72 unidades, principalmente en Asia; en Estados Unidos solo hay cinco (Nuclear Energy Insitute, 2014). Varios países han tomado la decisión de iniciar o reiniciar su programa nucleo-eléctrico. En el primer caso se encuentran los Emiratos Árabes Unidos, que están construyendo dos unidades, y Turquía, que el año próximo iniciará la construcción de sus primeras unidades. En el segundo caso está el Reino Unido, en donde la nueva unidad por construirse acaba de recibir el visto bueno de las autoridades de la Unión Europea. En Estados Unidos, recien-temente la empresa de consultoría en energía ihs cera (Information Hand-

ling Services-Cambridge Energy Research Associate) indica que, gracias a la presencia de las unidades nucleoeléctricas que aportan a un sistema eléc-trico diversificado en su mezcla de tecnologías, los costos de generación se reducen del orden de 93 mil millones de dólares (ihs, 2014). Indica también que con una diversidad reducida, en caso de no mantener una proporción de generación nuclear adecuada, el promedio de los precios al mayoreo de electricidad se incrementarían 75%, y al menudeo, 25%; esto reduciría el pib en 200 mil millones de dólares (usd), se perderían un millón de empleos y el ingreso medio típico de una familia se reduciría a 2 100.00 usd al año (ihs,



2014). En nuestro país, se ha considerado en los últimos años reiniciar el programa nucleoeléctrico con la construcción de dos nuevas unidades en la central de Laguna Verde, pero la decisión final se sigue retrasando.

Dentro del balance mundial de energéticos primarios encontramos que actualmente el mundo consume 87% de energéticos primarios de ori-gen fósil. En México el consumo es mayor a 90% (British Petroleum, 2014). La presión para reducir estos porcentajes con el fin de reducir las emisio-nes de gases invernadero, principalmente dióxido de carbono (CO

2), se

incrementará en el futuro. En 2012, México generaba 80.1% de su elec-tricidad (Sener, 2013) con este tipo de combustibles, Estados Unidos 70% (World Energy Council, 2013). Si bien se trata de reducir estos porcentajes vía la diversificación de tecnologías, está en crecimiento el desarrollo de la tecnología de captura y secuestro del CO

2, considerando que tanto China

como Estados Unidos tienen reservas inmensas de carbón mineral. En este proceso, poscombustión del combustible fósil, se captura el CO

2 del flujo

de gases y se le almacena o secuestra en diferentes sistemas. Uno que es atractivo y en el cual hay un gran desarrollo es el de utilizarlo para recu-peración secundaria de petróleo; varias instituciones de investigación en colaboración con cfe y Pemex están trabajando en esto.

El presente volumen presenta los textos de varios expertos en los temas de las energías limpias; es decir, energía nuclear, energías de origen fósil pero con captura y secuestro del bióxido de carbono, energías renovables, así como de la eficiencia energética y el ahorro de energía.

En el primer artículo, Rafael Fernández de la Garza aborda el tema de la energía nuclear y nos presenta como una opción importante la mezcla de combustibles para la generación de electricidad en el periodo de 2013 a 2027. Explica que la evolución de los diferentes reactores nucleares ha sido progresiva y se han mejorado sustancialmente los parámetros de seguridad. Asímismo, nos describe cómo los nuevos diseños permitirán eliminar una de las preocupaciones que genera la industria nuclear: el almacenamiento y disposición final del combustible irradiado. En cuanto a la fusión nuclear, nos presenta varios diseños de reactores en diferentes etapas de avance. Se sigue avanzando en el desarrollo de esta tecnología de vanguardia que, sin duda, debe ser el futuro de la energía nuclear.


INTRODUCCIÓN 19

Ricardo A. Córdoba Quiroz aborda el tema de la seguridad en las cen-trales nucleoeléctricas. Ilustra la importancia de esta tarea con el ejemplo de su manejo en la Central Nucleoeléctrica Laguna Verde; en ella existe un conjunto de requerimientos técnicos y administrativos que deben ser cum-plidos, al igual que en toda instalación nuclear generadora de potencia, para garantizar que su operación no incurra en un riesgo indebido a la salud y la seguridad del público. A lo largo de los años ha habido eventos que han ido forjando esta cultura de seguridad nuclear y han hecho que cada día la industria se esfuerce por alcanzar y mantener estándares de excelencia.

En el tercer artículo, Eduardo Iglesias Rodríguez describe los siste-mas geotérmicos para la generación eléctica. De manera particular hace énfasis en los que se encuentran en desarrollo y que se caracterizan por consistir en solo roca seca caliente, sin acuífero presente; estos se identifi-can como Sistemas Geotérmicos Mejorados. El potencial de este recurso, de llegar a su etapa comercial, es inmenso y en el presente ya se ha logrado demostrar el concepto a escala piloto y a pequeña escala de demostración.

José Miguel González Santaló plantea, en su artículo, la necesidad de implementar tecnologías de captura y almacenamiento de carbono. Señala la importancia de crear programas de investigación y desarrollo que pue-dan hacer frente a los retos tecnológicos. Presenta un conjunto de áreas de oportunidad que significan la convivencia de muchas disciplinas científi-cas, y que requerirá de esfuerzos multidisciplinarios y de nuevos programas en las universidades, centros de investigación y empresas.

Más adelante, Jorge M. Huacuz Villamar señala las diversas áreas de oportunidad en investigación aplicada y desarrollo tecnológico para las energías renovables. Muestra, con datos precisos, como la industria nacional cuenta con capacidades adecuadas para los procesos de diseño y manufactu-ra de las tecnologías de energía renovable; aunque a la fecha no participan en el proceso. Igualmente, subraya las capacidades de los centros de investiga-ción y la academia; su conocimiento fundamental de las tecnologías; cómo funcionan y cómo se hacen; y sugiere establecer un programa de largo plazo con base en mapas de ruta por tecnología y proyectos de largo alcance.

En su primer texto, Gaudencio Ramos Niembro expone los resultados de un estudio cuyo objetivo fue analizar el potencial de la cogeneración en



México; así como las acciones recomendadas para su implementación. En un segundo artículo, el último de este volumen, analiza las tendencias en el consumo de la energía; cuál es el impacto estimado por la reducción del consumo mediante medidas de eficiencia energética; y cómo se podrían implementar medidas para alcanzar el ahorro de energía.

Sin duda la diversificación energética, incluyendo el energético virtual de la eficiencia y conservación de energía, es indispensable para impulsar el de-sarrollo sustentable del sector energético de México. Aunque es relevante re-cordar que el tema energético es muy amplio y, seguramente, aquellas áreas no incluidas en este volumen serán incluidas en otros números de la Colección.

REFERENCIAS

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goo.gl/RJCtwu

Information Handling Services, ihs- Energy (2014). The Value of us Power Supply Diversi-

ty. Recuperado de: http://goo.gl/rMOJU2

International Energy Agency, iea (2011). Clean Energy Progress Report. ocde. Recuperado

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Secretaría de Energía, Sener (2012). Balance nacional de energía 2012. Recuperado de:

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-------- (2013) Prospectiva del sector eléctrico 2013-2027. Recuperado de: http://goo.gl/

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Tester, J.W. (2007). The Future of Geothermal Energy: Impact of Enhanced Geothermal Sys-

tems on the us in the 21st Century. Massachussets Institute of Technology, mit. Cam-

bridge: Estados Unidos. doi: 10.1098/rsta.2006.1964

World Energy Council, wec (2013). World Energy Trilemma. Time to get real. The case for

sustainable energy investment. Recuperado de: http://goo.gl/4jzcUC


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LA ENERGÍA NUCLEAR SU fUTURo

Rafael Fernández de la Garza*

La energía nuclear ha sido controversial casi desde su inicio. Para muchos, su futuro, sobre todo después de Fukushima, no es muy próspero. Sin em-bargo, a la fecha hay 437 reactores en operación y 71 en construcción en el mundo. Por medios nucleares se produce más de 12% de la electricidad que se consume en el planeta y en algunos países más de 80% de la generación eléctrica es por medio de centrales nucleares. ¿Por qué ocurre esto?

Las razones principales de por qué la nucleoelectricidad sigue vigente tienen que ver con los siguientes tres aspectos:

1) Su bajo costo de producción. El costo por kilowatt-hora (kWh) de una unidad generadora de 1 000 MW es de aproximadamente 0.09 de dó-lar, incluyendo inversión, costos de combustible, operación y mante-nimiento, costos de manejo de los desechos y desmantelamiento. Es casi la única energía limpia que puede ser usada en la base de la curva de demanda. Es más barato generar electricidad por medios nuclea-res que mediante otras energías limpias cuando se incluyen los costos de energía de respaldo, el costo de la generación en el momento de la producción, los costos reales de porteo, etcétera. Es claramente más barata que otras formas de generación de base, como sería el carbón y los derivados del petróleo, y la comparación con la generación con gas, por las variaciones en el precio de este combustible, es complicada. La generación con gas como combustible será más barata siempre y cuan-

* Academia Mexicana de Ingeniería.



do su precio esté por debajo de los siete dólares. (Ahora está entre tres y seis dólares en América del Norte y entre 15 y 17 en Europa y Asia).

2) No produce gases de efecto invernadero durante su operación y cuan-do se contempla su ciclo de vida, es decir, desde la minería del uranio hasta el desmantelamiento, su huella ambiental es similar a la de otras energías limpias.

3) Su combustible es muy barato y representa entre 3% y 5% del costo total de generación. Esto le da mucha estabilidad, ya que las fluctuaciones que pueda tener el precio del uranio tienen efectos menores en el costo de generación. No así en las unidades de ciclo combinado que utilizan gas como combustible, en las que el costo del mismo representa mas de 60% del costo de generación. Estas unidades son muy sensibles al costo del gas que, además, es sumamente variable. En México, alrededor de 40% de la electricidad se produce utilizando gas como combustible, por lo que al no ser autodependientes en gas (se importa alrededor de 50% del que se consume) y al no tener diversidad en la generación, la seguridad energé-tica del país se vuelve un asunto sensible.

foto: Boris G.

En México, apenas 5% de la electricidad es producida mediante energía nuclear.


LA ENERGíA NUCLEAR. SU FUTURO 23

Para México, la energía nuclear ha sido y es una forma eficiente y segura de generar electricidad. Desde hace más de 20 años el país tiene en operación las dos unidades de la central nucleoeléctrica de Laguna Verde. Estas pro-ducen entre 4% y 5% de la electricidad que se consume en el país. En otras palabras, de cada 100 focos encendidos, cinco se prenden con energía nuclear, mientras que cinco de cada 100 industrias trabajan usando energía provenien-te del uranio.

Cuando hablamos de energía nuclear, no podemos desligarla del medio ambiente. En Estados Unidos, las 104 unidades en operación evitaron en 2011 el envío a la atmosfera de más de 613 millones de toneladas de las 6 576 millones producidas ese año por este país. Esto es equivalente al CO

2

producido por 118 millones de autos que son, prácticamente, todos los que existen en ese país.

La reducción de la cantidad de contaminantes, principalmente CO2,

enviados al medio ambiente tiene mucho que ver con la viabilidad de nues-tro planeta.

Hace dos años, en Cancún, el gobierno de México se comprometió a que en el año 2025, 35% de la energía sea generada mediante energías limpias, eólica, solar, biomasa, hidráulica y carbón limpio (con captura y secuestro de carbono), así como nuclear. El compromiso se ve sumamente dif ícil de cumplir, ya que aunque se instalaran a un ritmo frenético todas las unidades eólicas y solares económicamente factibles y se expandiera la capacidad nuclear, existen razones f ísicas, económicas y técnicas que im-pedirían construir esa gran capacidad de generación en tan poco tiempo.

En febrero de 2013, el gobierno federal emitió la Estrategia Nacional de Energía. En esta, la energía nuclear se ve como una opción importante en la mezcla de combustibles para la generación de electricidad en el periodo de 2013 a 2027.

ENERGÍA NUCLEAR

La producción de electricidad por medios nucleares está ligada al desarro-llo de los reactores nucleares, en los cuales, mediante el proceso de fisión o



fusión, se puede convertir la energía del átomo en calor y este, utilizando a su vez diferentes medios, convierte esta energía en electricidad.

La evolución de los diferentes reactores ha sido lenta. Los primeros comenzaron a operar comercialmente alrededor de los años sesenta. Todas esas plantas están ahora fuera de servicio. La más antigua, aún en opera-ción, es la Central de Tarapur en India, con dos unidades de 150 MW ins-taladas en 1969. De las diferentes tecnologías de reactores que había en ese tiempo, comercialmente han sobrevivido el PWR, el BWR, y el Candu, con diferentes versiones y mejoras a través de estos años. La evolución de estos reactores se ha representado arbitrariamente en:

Reactores GEN I. La mayoría fue principalmente de tipo experimental o el inicio de la operación comercial. Algunas de las centrales que operaron co-mercialmente por algunos años con estos son Fermi I, Dresden o la central de Tarapur (2 × 150 MW).

Reactores GEN II. La mayoría son reactores que se encuentran operando comercialmente en la actualidad, aunque algunos de los fabricantes origi-nales ya estén fuera del mercado. Esta generación de reactores, debido a su buen desempeño, ha sido modernizada, principalmente en su instrumen-tación. En muchos de ellos se ha solicitado el aumento de su vida útil, en algunos casos pasando de los 30 años originalmente contemplados, a 60. También se les ha aumentado la potencia para producir hasta 20% más.

Contenedor

Esquema de reactor PWR

Presurizador Generador de vapor

Vasija

Turbina

Generador

Condensador

fuente: Comisión Reguladora Nuclear de Estados Unidos.

Figura 1. Reactor de agua a presión (pwR).



Reactores GEN III. Son muy parecidos a los anteriores, y sus diseños han sido mejorados para darles más confiabilidad, mayor disponibilidad, más potencia y reducir la probabilidad de daño al núcleo. Se les llama también evolucionarios, ya que más que diseños nuevos son mejoras evolutivas de los GEN II. La mayoría de estos diseños contempla como mejora importan-te cuatro lazos en los sistemas de seguridad en lugar de los tres que tenían los diseños originales. Ya se tienen algunos de estos reactores en operación, como el ABWR y otros PWR, como el PWR 100 coreano y otros.

Reactores GEN III. Son evolutivos, con mejoras importantes en sus siste-mas de control. Mayor capacidad de generación, hasta 1 700 MW, gracias a la nueva generación de turbinas de una sola flecha y generadores eléctricos aptos para manejar estas capacidades. A esta generación de reactores la economía de escala los hace más competitivos económicamente. También se encuentran en esta GEN III los reactores pasivos como el ESBWR y el AP1000. Estos utilizan diseños nuevos que, en caso de emergencia, en lugar de usar bombas para inyectarle agua al reactor y mantenerlo seguro, utilizan la fuerza de gravedad. Esto permite mejorar la confiabilidad de los sistemas de emergencia al no requerir de fuentes de energía externa para mantener el reactor en condiciones seguras. Con este tipo de diseños se re-duce la cantidad de equipo, como bombas, tuberías, instrumentación, entre otros, además de que permite reducir la probabilidad de daño al núcleo.

Los reactores pasivos no están aún en operación, pero varios de ellos se encuentran en diferentes etapas de construcción. Para 2015 se espera que el primero de ellos esté en operación comercial en China. En Estados Unidos, cuatro de los cinco reactores que se encuentran en construcción son de este tipo.

Reactores GEN IV. Aquí se consideran principalmente los nuevos reactores pequeños. Generalmente con capacidades menores a 500 MW.

Existe una gran cantidad de diseños que utilizan diferentes tecnologías para el enfriamiento del núcleo y la transferencia de calor, tales como agua ligera, gas a alta temperatura y metal líquido. Todos ellos son pasivos y



debido al largo periodo entre recarga y recarga tienen una disponibilidad muy alta, por ejemplo, el diseñado por Holtec, el SMUR 140. Es un reactor pasivo, el edificio de contención es pequeño, el núcleo del reactor está por debajo del nivel del suelo, lo que reduce el efecto en caso de accidente y puede mantenerse parado en forma segura por 15 días sin intervención humana u operación de bombas o equipo mecánico. Se presume tener un acuerdo para instalar el primer reactor de este modelo en una de las insta-laciones militares en Estados Unidos.

Contenedor

Esquema de reactor BWR

Vasija

Turbina

Condensador

Barras de control

Generador


Figura 2. Reactor de agua en ebullición (BWR).

En los reactores pequeños enfriados por gas, el Areva Antares es un ejemplo interesante. Es un reactor de 600 MW térmicos, enfriado por helio y que fue escogido, junto con otros dos, por el gobierno americano para apoyar en su proceso de desarrollo. Está diseñado para generar electricidad median-te una turbina operada con el mismo helio y tiene un sistema secundario que puede producir hasta 200 MW térmicos para vapor de proceso y calefacción.

Un diseño interesante dentro de los reactores enfriados por metal lí-quido es el Energy Multiplier Module, diseñado por General Atomics. El reactor está diseñado para utilizar el combustible gastado de los reacto-res actualmente en operación. Este tipo de reactores puede ser el inicio de



diseños que permitan eliminar uno de los cuestionamientos más grandes que tiene la industria nuclear: el almacenamiento y disposición final del combustible irradiado.


Figura 3. Reactor rápido enfriado por gas (GfR, GEN Iv).

FUSIÓN NUCLEAR

La tecnología de fusión ha sido largamente esperada por la cantidad de energía que puede suministrar, la seguridad en el proceso y el mínimo im-pacto ambiental que genera. Aunque continuamente tenemos información de que muy pronto tendremos esta tecnología, no se tiene claro cuándo se podrá contar con ella realmente. En la actualidad existen varios diseños de reactores en diferentes etapas de avance. Se mencionarán solo tres de ellos para destacar que se sigue avanzando en el desarrollo de esta tecnología de vanguardia que, sin duda, debe ser el futuro de la energía nuclear.



Primero el ITR (International Test Reactor). Este reactor, patrocinado por la Unión Europea, Japón, Corea del Sur, India, Estados Unidos y China está en etapa de construcción y se espera tenerlo funcionando en 2025, para generar la primera electricidad comercial en 2050.

Otro reactor interesante es el Compact Fusion. Es compacto, desarro-llado por Lookeed, de 100 MW. Se ha hablado de que cuentan con fondos para su desarrollo y que, de acuerdo con sus programas, se tendría un pro-totipo dentro de cinco años y electricidad por fusión, en 10. Esto todavía está por verse.

Un reactor más es el Focus Fusion, que trabaja al contrario de los dise-ños Tokamak que buscan estabilizar el plasma. En este reactor trabajan con la inestabilidad natural del plasma. Utiliza como combustible hidrógeno y boro; no tiene como subproducto neutrones libres, lo que elimina los problemas de radiación en el proceso. Es patrocinado por la Focus Fusión

Society, que funciona mediante donativos y que tiene problemas para con-seguir patrocinio.

Como se puede ver, la búsqueda por tener electricidad mediante el proceso de fusión sigue. Se han mencionado solo tres de los muchos trabajos que se están realizando al respecto, en todos los rangos y formas, desde los que tienen patrocinios de gobiernos importantes, hasta los pa-trocinados por sociedades civiles que buscan en los extremos de la ciencia.

Sin embargo, en este momento, si se desea iniciar un programa nuclear, se tendrían los siguientes reactores disponibles, clasificados arbitrariamen-te en dos categorías: evolucionarios y pasivos.

Los pasivos son reactores modernos que utilizan principalmente la fuerza de gravedad para operar los sistemas de seguridad en caso de una emergen-cia. De estos reactores solo hay dos disponibles comercialmente: el ESBWR, comercializado por GE-Hitachi, y el AP-1000, comercializado por Westing-

house-Toshiba. Del AP-1000 se tienen ya varios reactores en construcción y se espera que en dos años estén en operación comercial al menos un par de ellos. El ESBWR no ha corrido con la misma suerte, aunque ha habido varias com-pañías con intenciones serias de utilizarlos, sin que estas hayan fructificado.

En los evolucionarios se tiene mucho más de donde escoger; el ABWR, una versión muy mejorada del BWR tradicional, ya está operando desde



hace varios años en Japón con muy buenos resultados. Está también el APWR, una versión mejorada por Mitsubishi del PWR; el APR-1 400 de Kepco, versión mejorada de CE-80; y el EPR de Areva, una versión me-jorada de los PWR franceses —hay dos en construcción, uno en Finlan-dia y el otro en Francia, y un tercero estaba por instalarse en Inglaterra, pero en este momento, debido a cuestiones económicas, su continuación está en riesgo—. Del mismo modo, se puede mencionar el nuevo reactor de agua presurizada ruso, el VVR, el Candu canadiense, y su nueva versión que utiliza uranio ligeramente enriquecido, el ACR 1000. De estos reacto-res, dos de ellos ya fueron certificados por la Nuclear Regulatory Comission: el AP-100 y el ABWR. El ESBWR de GE-Hitachi y el APWR de Mitsubishi están ahora en proceso de certificación.

¿Por qué los datos anteriores son importantes? En México, desde el inicio de Laguna Verde se ha trabajado con la normativa americana, ya que el compromiso con el Organismo Internacional de Energía Atómica era utilizar el reglamento del país de origen del reactor. Durante todos estos años se vio que esta normatividad es la más clara y completa, y que en varios capítulos es la utilizada en México por las compañías nacionales que podrían participar en el suministro de bienes y equipos. Además, para certificar un diseño se requiere tener al menos 80% de la ingeniería de detalle terminada, con lo que se evita uno de los problemas más comunes, causante de la mayoría de los atrasos de construcción: el no tener la inge-niería requerida en el momento adecuado para construir o para adquirir los materiales y equipos necesarios.

Contar con la ingeniería de detalle mayormente terminada incremen-ta la certidumbre a los programas de construcción y pruebas de los nue-vos reactores y reduce de manera importante el tiempo de construcción. Un reactor certificado facilitaría el proceso de licenciamiento tanto para la cfe como para la Comisión Nacional de Seguridad y Salvaguardias, ya que al ser una planta estándar ya revisada por el organismo regulador del país de origen, disminuye las incertidumbres durante la revisión y facilita el proceso en general.



CONCLUSIONES

La energía nuclear está viva. Se siguen instalando reactores comerciales en varios países del mundo. El desarrollo tecnológico no ha parado. Hay nue-vos reactores pasivos que evitarán accidentes, como el de Fukushima, por sus características intrínsecas.

Hay mucho interés de compañías y del gobierno por desarrollar comer-cialmente los reactores pequeños y se espera en unos cuantos años tener los primeros prototipos. También hay un desarrollo continuado en la fusión. Se ven esfuerzos serios, como el ITR, y fechas para la primera electricidad pro-ducida por fusión bastante cercanas (10 años o menos, en algunos casos).

Por último, se están diseñando reactores que pueden utilizar el com-bustible gastado como combustible para su operación.

Es posible ver que en la industria nuclear hay muchas oportunidades para tener energía barata y abundante, y para su desarrollo se requiere la in-vestigación científica en muchas áreas de la ciencia y el desarrollo ingenieril de muchos sistemas, equipos y componentes.


31

la SEGURIDaD EN CENTRalES NUClEoEléCTRICaS: CENTRal laGUNa vERDE

Ricardo A. Córdoba Quiroz*

La Central Nucleoeléctrica Laguna Verde, propiedad de la Comisión Fe-deral de Electricidad (cfe), es la primera planta en su tipo en nuestro país. Actualmente representa aproximadamente 5% de la energía eléc-trica que la cfe genera. Está ubicada en el estado de Veracruz, sobre la costa del Golfo de México, a 70 km al noroeste del puerto de Veracruz y a 60 km al este noreste de la ciudad de Xalapa. Consta de dos unidades, con sendos reactores del tipo de agua ligera en ebullición (BWR, por sus siglas en inglés), las cuales entraron en operación en julio de 1990 y en abril de 1995, respectivamente. El combustible nuclear que usan es óxido de uranio enriquecido a 3.7% en promedio y repartido en 444 ensambles combustibles con un peso total aproximado de 92 toneladas. La capaci-dad original de estas unidades era de 654 MWe; sin embargo, esta se ha incrementado en dos ocasiones: en el año 2000 se incrementó 5% de su capacidad original, llegando a 675 MWe, y durante los años 2009 a 2011 se implementó un ambicioso proyecto de modernización y repotencia-ción de las unidades, con lo cual quedaron con una capacidad instalada de 810 MWe por unidad.

Desde el punto de vista ambiental, la operación de ambas unidades de Laguna Verde evita que se emitan entre seis y ocho millones de toneladas de dióxido de carbono anuales, lo que representa las emisiones de alrede-dor de 60% de los automóviles que circulan en el Distrito Federal. Y si los más de 190 millones de MWh que la central nucleoeléctrica ha generado

* Subgerencia de Ingeniería. Gerenacia de Centrales Nucleoeléctricas. Comisión Federal de Electricidad.



desde el inicio de su operación comercial se hubieran producido por medio de plantas de carbón o combustóleo, se habrían emitido alrededor de 130 millones de toneladas de dióxido de carbono.

Central Nuclear de laguna verde. la principal central nuclear de generación eléctrica con la que cuenta México.

En general, la seguridad en una central nucleoeléctrica debe entenderse como el conjunto de requerimientos técnicos y administrativos que deben ser cumplidos por toda instalación nuclear generadora de potencia, para garantizar que la operación de esta no incurra en un riesgo indebido a la salud y la seguridad del público.

Ahora bien, los riesgos que resultan de la operación de una central nucleo-eléctrica provienen de los subproductos radiactivos, el calor de decaimiento y la inmensa energía concentrada en el núcleo del reactor, donde un manejo no adecuado de estos puede provocar liberaciones radiactivas al medio ambien-te y, por ende, exponer la salud y la seguridad del público.

Por lo antes expuesto, es posible expresar que la seguridad nuclear es el conjunto de medidas técnico-administrativas que previenen o controlan la movilidad del material radiactivo bajo cualquier condición de operación de una central nucleoeléctrica y que garantizan la salud y seguridad del públi-co. ¿Cómo se alcanza la seguridad nuclear en una central nucleoeléctrica?


LA SEGURIDAD EN CENTRALES NUCLEOELÉCTRICAS: CENTRAL LAGUNA VERDE 33

Desde la fase de diseño, esta se concibe mediante un diseño denominado intrínsecamente seguro, esto es, estableciendo características específicas en el diseño del núcleo del reactor y de sus sistemas de apoyo, que funda-mentalmente persiguen dos objetivos básicos: (1) mantener una genera-ción de energía controlada, es decir, que el material radiactivo permanezca en los recintos en los cuales fue previsto desde el diseño y que se minimicen las liberaciones radiactivas al medio ambiente, y (2) proveer un adecuado enfriamiento del núcleo, debido a que este, aun estado en condiciones de apagado, continúa generando calor, que debe removerse para que el com-bustible nuclear no sea dañado, lo que puede generar liberaciones radiac-tivas. Estos dos objetivos se cumplen al establecer barreras tecnológicas y administrativas redundantes, que van desde el mismo combustible hasta los sistemas de apoyo para enfriamiento del núcleo del reactor.

Empecemos por el combustible. Una central nucleoeléctrica utiliza un combustible nuclear formado típicamente por pastillas de tipo cerámico de dióxido de uranio (UO

2) que tiende a retener los productos de fisión en

su estructura molecular cristalina. Estas pastillas están colocadas dentro de varillas selladas, las cuales sirven de contención al combustible y cons-tituyen la primera barrera que evita que los productos de fisión pasen al refrigerante, lo que asegura su integridad mecánica en todos los modos de operación de la central.

La segunda barrera adicional es la vasija del reactor, la cual sirve como barrera de alta integridad contra las fugas de sustancias radiactivas hacia el exterior, también proporciona, mediante un circuito cerrado, una distri-bución adecuada del refrigerante en todas las condiciones previstas, para permitir el adecuado enfriamiento del núcleo.

Por último, dentro de las barreras f ísicas se encuentran los dos edificios que contienen a la vasija del reactor: la contención primaria y la contención secundaria. Ambas constituyen una barrera para impedir el escape de pro-ductos radiactivos. Adicionalmente, la contención primaria está diseñada de tal forma que aun en accidentes donde se pudiera perder el refrigerante del reactor, esta contendría los productos de fisión.



Figura 1. Barreras tecnológicas de seguridad en un reactor.

En cuanto a los sistemas de apoyo con los que cuenta un reactor de una central nucleoeléctrica, estos son diseñados bajo los preceptos de defensa en profundidad. Es decir, se diseñan pensando en responder al cuestiona-miento reiterativo: ¿qué pasaría si…?, en relación con la falla sucesiva de los componentes, sistemas y/o estructuras. De modo que, hasta un límite razonable, siempre se cuente con al menos otro componente, sistema y/o estructura que satisfaga los dos objetivos principales básicos.

Por lo anterior, tanto los sistemas de enfriamiento del núcleo del re-actor, como los sistemas de alimentación eléctrica a esos sistemas poseen diversidad y redundancia, con la finalidad de que una falla simple o un error humano no impida que se ejecute la función de seguridad para la cual fue-ron diseñados.

Con respecto a las barreras administrativas, estas se establecen tanto previo a la operación de una central nucleoeléctrica, como durante su ope-ración. Se cuenta con barreras administrativas internas y externas. Para las internas se cuenta con un plan de aseguramiento de la calidad, mediante el cual, a través de revisión de registros y procedimientos, se verifica el cum-plimiento de los requisitos de diseño en todas las fases de operación de una central nucleoeléctrica, aunado a revisiones independientes de los regis-



tros, a inspecciones y a pruebas periódicas y verificaciones independientes de los trabajos f ísicamente realizados.

Con respecto a las barreras administrativas externas se cuenta con or-ganismos cuya función es regular, revisar y supervisar la correcta operación de las instalaciones nucleares, como son los organismos reguladores nacio-nales —en México es la Comisión Nacional de Seguridad Nuclear y Salva-guardias—. Adicionalmente, se cuenta con organizaciones internacionales como el Organismo Internacional de Energía Atómica (oiea) o la Asocia-ción Mundial de Operadores Nucleares (wano, por sus siglas en inglés), que realizan funciones de evaluación de las centrales nucleoeléctricas con la finalidad de garantizar que operan bajo los más estrictos estándares de seguridad y que tanto las barreras tecnológicas como las administrativas funcionan y se mantienen de forma adecuada. En particular, la oiea inspec-ciona y vigila la salvaguardia del material nuclear.

Pero, ¿qué sucedería si las barreras tecnológicas fallaran? Como una extensión a los principios de defensa en profundidad y en adición a las ba-rreras administrativas, se planean acciones con el fin de minimizar en la población los efectos de potenciales liberaciones radiactivas que resultaran de la falla de esas barreras. A esta planeación se le conoce como el Plan de Emergencia, el cual está compuesto por la parte interna (Plan de Emergen-cia Interno, pei) y por una parte externa (Plan de Emergencia Radiológico Externo, pere).

El pei está estructurado para hacerle frente a cualquier situación fuera de la operación normal que pudiera presentarse en la central nucleoeléc-trica, para esto cuenta con una organización de respuesta a emergencias, la cual cubre toda la gama de acciones de respuesta que permitirán atender adecuada y oportunamente una emergencia real o potencial dentro del sitio de la central.

En complemento, y con la finalidad de garantizar la integridad f ísica de la población y el medio ambiente, más allá de los límites del sitio y has-ta 80 km a la redonda, con apego a las leyes y reglamentos relativos a la protección de la población civil y la ley de responsabilidad civil por daños nucleares, fue concebido el Plan de Emergencia Radiológica Externo, el cual proporciona, a través de su organización para respuesta, los recursos



humanos, materiales y de equipo necesarios para responder pronta y efi-cazmente a emergencias tales que los resultados derivados de ella sean la liberación de material radiactivo y, en caso de que esto ocurra para evitar o minimizar la exposición de la población a la radiación dentro de las zonas de planeación de emergencias. Entre ambos planes, pei y pere, existe una interrelación de ciertas acciones de respuesta.

Aunque todas las centrales nucleoeléctricas han sido concebidas desde su diseño, considerando por completo los aspectos descritos previamente, la experiencia operacional de cada una de estas centrales ha ido formando lo que hoy se denomina cultura de seguridad nuclear.

La energía nuclear es especial y única, debido a que existen riesgos por los subproductos radiactivos, el calor de decaimiento y la inmensa energía concentrada en el núcleo del reactor, por lo que todas las decisiones y accio-nes en una central se deben basar en considerar la seguridad nuclear como máxima prioridad. Para ello se cuenta con la aplicación de las herramien-tas para prevención de errores humanos, el uso y apego a procedimientos, considerando la experiencia operacional externa e interna para reforzar un aprendizaje continuo, donde se manifieste una actitud cuestionadora sin temor a represalias y se fomente un ambiente de trabajo consciente de la seguridad.

oficinas centrales de la OIEA, en viena.



A lo largo de los años varios eventos han forjando esta cultura de se-guridad nuclear y hacen que cada día la industria se esfuerce por alcanzar y mantener estándares de excelencia, basados en el comportamiento y los valores de una organización (modelado por sus líderes e interiorizado por sus miembros), que sirven para que la prioridad en seguridad nuclear esté por encima de la producción y el presupuesto. A continuación se describen los eventos que han dejado huella en la industria nuclear:

1979-Central Nucleoeléctrica Three Mile Island

El 28 de marzo de 1979, y por muchos días después —como resultado de malos funcionamientos técnicos y errores humanos—, la Unidad 2 de la Central Nucleoeléctrica de la Isla de las Tres Millas cerca de Middletown, Pennsylvania, fue el escenario del peor accidente nuclear de Estados Uni-dos. Ahí se presentó una baja liberación radiactiva, hubo fundición parcial del núcleo del reactor y miles de residentes tuvieron que ser evacuados temporalmente del área. Aunque no representó muerte ni daño para los trabajadores de la central o para los habitantes de comunidades cer-canas, provocó cambios básicos en la industria nuclear mundial; entre los cuales se encuentra la identificación del desempeño humano como parte crítica de la seguridad de la central, así como la creación del Instituto de Operadores de Energía Nuclear (inpo, por sus siglas en inglés). Este ins-tituto tiene como finalidad que la industria establezca y vigile sus propios estándares de excelencia para garantizar una gestión eficaz y un funciona-miento seguro de la energía nuclear en las centrales; así mismo, proveer formación para los operadores y los supervisores inmediatos y promover un ambicioso programa de intercambio de experiencia operacional entre toda la industria nuclear de Estados Unidos.

1986-Central Nuclear de Chernóbil

La madrugada del 26 de abril de 1986, el reactor número cuatro de la Central Nuclear de Chernóbil se sobrecalentó y explotó debido a procesos quími-



cos incontrolables (no nucleares), luego de varias fallas humanas durante la evolución de ciertas pruebas, lo que ocasionó la fundición total del núcleo del reactor. Las características particulares de inestabilidad neutrónica en el diseño del reactor y, especialmente, la ausencia de un recinto de contención estanco fueron aspectos cruciales en el desarrollo y consecuencias radio-lógicas de este accidente. En este evento se liberaron al medio ambiente cantidades considerables de materiales radiactivos y muchos trabajadores y gran parte de la población se vieron expuestos a elevadas dosis de radia-ción. Fue requerida la evacuación de la ciudad de Prípiat, Ucrania (en esa época parte de la Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas, urss). A la fecha ha quedado como ciudad fantasma. Ha sido el peor desastre nuclear en la historia.

Una de las lecciones aprendidas fue que no se debe anteponer la pro-ducción o las presiones de tiempo a la seguridad. A raíz de la catástrofe de Chernóbil, los operadores nucleares en todo el mundo decidieron trabajar juntos para asegurar que un desastre igual no volviera a ocurrir. A partir de este evento surgió la World Association of Nuclear Operators (wano), cuya misión es maximizar la seguridad y confiabilidad de las centrales nucleares del mundo, trabajando unidos para evaluar, comparar y mejorar el desem-peño mediante la cooperación mutua, el intercambio de información y la excelencia profesional en la industria nuclear.

Central nuclear de Chernóbil.



2002-Central Nuclear de Davis-Besse

En marzo de 2002, en la Central Nuclear de Davis-Besse, situada en la orilla suroeste del lago Erie, cerca de Oak Harbor, Ohio –después de que el gobier-no permitó una demora en las inspecciones de seguridad con fecha límite del 31 de diciembre de 2001– se descubrió la degradación en la tapa de la vasija del reactor. Esta situación pudo haber derivado en una fuga de agua radiactiva, además de haber dañado equipo de seguridad, causando posible-mente daños en el combustible y potencialmente liberaciones radiactivas al medio ambiente. Esto se desarrolló en un ambiente organizacional donde la seguridad recibió una atención insuficiente. El incidente fue clasificado como el quinto más peligroso por el organismo regulador de Estados Unidos (us-nrc, por sus siglas en inglés). Aunque no hubo daño para los trabajado-res ni para el público o el medio ambiente, el reactor de Davis-Besse no fue puesto en funcionamiento de nuevo sino hasta marzo de 2004.

La mayor lección que dejó este evento es que la cultura de seguridad nuclear en una central nucleoeléctrica es un factor clave en su éxito. Ade-más, esta cultura debe promoverse continuamente dentro de la organiza-ción y debe ser constantemente evaluada.

2011-Central Nuclear de Fukushima Daiichi

El 11 de marzo de 2011, después de un terremoto de 9 grados de magnitud, se presentó un tsunami de proporciones nunca antes vistas en las costas japonesas. Esto afectó a cuatro de los reactores de la Central Nuclear de Fukushima Daiichi y ocasionó que se perdiera la energía eléctrica desde el exterior y que los sistemas de enfriamiento del núcleo resultaran dañados, dificultando el enfriamiento del núcleo de los reactores y de las albercas de combustible gastado. Fue requerida la evacuación de comunidades enteras y actualmente se mantienen órdenes de evacuación en un perímetro de 20 kilómetros a la redonda de la central nuclear.

Este accidente ilustra la importancia de una evaluación exhaustiva de los posibles impactos a la seguridad nuclear de eventos hipotéticos, pero posibles, externos extremos. También ilustra la importancia de la organiza-ción y el control de las unidades de respuesta de emergencia, la formación y



la disponibilidad de recursos materiales y humanos para tales eventos. Por ello, actualmente todas la centrales nucleoeléctricas del mundo se encuen-tran en revisión exhaustiva de sus bases de diseño, así como, mejorando y/o desarrollando protocolos que cubran estos escenarios extremos, para garantizar que los principales objetivos de la seguridad nuclear sean cum-plidos bajo cualquier circunstancia.

foto: OIEA/Giovanni verlini.

Especialistas de la OIEA supervisan trabajos en fukushima, luego del accidente nuclear de 2011.

Cabe resaltar que en cuanto al número de muertes de seres humanos causadas por las diferentes tecnologías convencionales (hidroenergía, car-bón, etcétera) para generar electricidad, considerando su ciclo de vida com-pleto, la nucleoelectricidad es la que menos ha causado.

En conclusión, es necesario reconocer que la radiactividad generada por el uso de la energía nuclear tiene el potencial de afectar al público y al medio ambiente si esta es liberada. Por ello, se considera esencial mante-ner los más altos niveles de seguridad en su uso. En términos generales, la seguridad de una central nucleoeléctrica puede ser entendida como la habilidad de sus sistemas y su personal para prevenir accidentes o, en su



caso, mitigar las consecuencias si estos suceden. Es por esto que debemos recordar que el propósito principal de todas las barreras, tanto tecnoló-gicas como administrativas, es asegurar que la radiactividad se mantenga contenida; si esta llegara a ser liberada, solo sería en cantidades contro-ladas, que aseguren que no habrá una afectación al público y/o al medio ambiente. Aun así, permanecerá siempre un pequeño riesgo, el cual debe ser efectivamente manejado por los operadores de las centrales nucleo-eléctricas mediante una fuerte cultura de seguridad y con una supervisión estrecha de robustos organismos reguladores.

Se debe tener presente que la meta es que el impacto radiológico en la sociedad y en el medio ambiente por la operación de una central nucleo-eléctrica sea siempre menor a lo permitido por las normas regulatorias en todas sus etapas de operación y en potenciales accidentes. Para alcanzar esto se cuenta con barreras tecnológicas y administrativas en todas las fases de la vida de una central, desde su diseño y operación hasta su desmantela-miento. Finalmente, la adherencia a ciertos principios y prácticas que son conocidas como cultura de seguridad nuclear son esenciales para garanti-zar la operación segura y confiable de una central nucleoeléctrica.


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GEoTERMIa avaNzaDa: la GENERaCIóN DE ElECTRICIDaD CoN RECURSoS DE RoCa SECa CalIENTE

Eduardo Iglesias Rodríguez*

INTRODUCCIÓN

En términos generales, la energía geotérmica es la energía térmica existente en la corteza terrestre. Las fuentes de calor correspondientes son el núcleo y el manto, ambos de alta temperatura (véase la figura 1), y el decaimiento radiactivo de isótopos de U, Th y K en la corteza. El calor fluye hacia la su-perfice, estableciendo un flujo térmico promedio en la superficie de la cor-teza de aproximadamente 59 mW/m2. El correspondiente gradiente térmico promedio es de aproximadamente 30 ºC/km; sin embargo, existen zonas en la corteza que tienen grandes intrusiones magmáticas, sobre las cuales tanto el flujo como el gradiente son mayores que los correspondientes promedios.

Figura1. Esquema de temperaturas en la Tierra.

* Gerencia de Geotermia, Instituto de Investigaciones Eléctricas.



En estas zonas, se encuentran sistemas hidrotermales, de alta permea-bilidad, denominados recursos geotérmicos convencionales, que son los que se explotan mayormente en la actualidad y que son relativamente esca-sos debido a que requieren tres condiciones naturales en el mismo sitio: la anomalía térmica, el acuífero y su sello.

Fuera de estas zonas, y también en ellas, a profundidad, existe roca caliente de baja permeabilidad, con poca o nada de agua, a la que se le deno-mina recursos geotérmicos de roca seca caliente (rsc). La distribución geo-gráfica de estos recursos es muchísimo más amplia que la de los recursos geotérmicos convencionales (por ejemplo Tester et al., 2006).

Típicamente, los recursos geotérmicos convencionales se explotan hasta profundidades de aproximadamente 3 km. En la actualidad, el lí-mite de profundidad práctico para perforación de pozos es de aproxima-damente 10 km. Por ello, para la estimación del potencial de los recursos geotérmicos de roca seca caliente se adopta generalmente el intervalo de profundidades de 3 a 7 km. En Estados Unidos, Canadá, Australia y varios países europeos se estimaron las temperaturas correspondientes a dicho rango de profundidades como base para calcular el potencial térmico y de generación eléctrica correspondiente. En el figura 2 (Tester et al., 2006) se muestra la distribución de temperatura estimada a 10 km de profundidad para Estados Unidos. Si se considera que en la actualidad es posible generar electricidad con recursos geotérmicos de temperatura mayor que 100 ºC, el mapa indica que en todo el territorio sería técnicamente posible generar energía eléctrica a partir de recursos de rsc.

Figura 2. Mapa geotérmico de Estados Unidos.


GEOTERMIA AVANzADA: LA GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD 45

SISTEMAS GEOTÉRMICOS MEJORADOS

Para recuperar energía térmica de los recursos de rsc se desarrolló el con-

cepto de sistemas geotérmicos mejorados (sgm) (véase la figura 3).

fuente: Departamento de Energía de Estados Unidos.

Figura 3. Representación de un sistema geotérmico mejorado (SGM).

A una profundidad en que se encuentre una temperatura apropiada para la generación geotermoeléctrica se crea, mediante estimulación de fracturas preexistentes, un sistema de fracturas abiertas, interconectadas. Se inyecta agua fría en el sistema a través de un pozo. El agua circula por el sistema de fracturas extrayendo calor de la roca y se recupera por uno o más pozos productores, formando un circuito cerrado. El agua calien-te y vapor producido (al subir por el pozo el agua caliente pierde presión y ebulle formando vapor) se utilizan para generar electricidad por medio de plantas geotérmicas convencionales. Estas son de vaporización instan-tánea (flasheo) para recursos de alta temperatura y de ciclo binario, para recursos de temperatura menor a 150 ºC. En las plantas de flasheo, el vapor



geotérmico se pasa por una turbina acoplada a un generador. En las de ciclo binario, el fluido geotérmico calienta un fluido de baja temperatura de ebu-llición, cuyo vapor mueve una turbina acoplada a un generador.

Los recursos utilizables por sgm son enormes. La figura 4 muestra una estimación global reciente (Mongillo y Bromley, 2010) en la que se presen-tan los valores mínimo y máximo de capacidad instalable (GWe) estimados para profundidades <3 km, <5 km y <10 km. Otro ejemplo: la fracción recu-perable en Estados Unidos representa entre 2 800 y 56 000 veces la energía total consumida en ese territorio en 2005 (Tester et al., 2006).

potencial Técnico Global

po

ten

cial

(G

we

)

40,000

30,000

20,000

10,000

MínimoMáximo

0<3 km <5 km <10 km

Figura 4. potencial técnico global.

Este es uno de los pocos recursos renovables no intermitentes con po-tencial para suministrar enormes cantidades de energía a carga base, sin almacenamiento, con un impacto ambiental mínimo. Se ha demostrado el concepto a escala piloto y a pequeña escala comercial. No se identifican barreras técnicas infranqueables para el desarrollo comercial de sgm.

Para 2020-25 se espera contar en el mundo con 50 plantas de 10 MWe en promedio. Para 2050-60 se espera contar en Estados Unidos con una capacidad instalada de sgm de 100 000 MWe.

Los recursos geotérmicos convencionales de México están ampliamen-te distribuidos (por ejemplo, Iglesias et al., 2010; Iglesias y Torres, 2003),



como se aprecia en el figura 5. Puesto que esto se debe a las características geológicas y estructurales del país, es de esperar lo mismo para la distribu-ción de recursos geotérmicos de rsc. Esto indica que los sgm prometen abundante generación eléctrica de base, en virtualmente cualquier ubica-ción en México, con emisiones despreciables de CO

2 y otros gases, por

milenios.Los sgm podrían llegar a ser la principal fuente de energía eléctrica en

México dentro de aproximadamente 50 años.

Figura 5. Recursos geotérmicos convencionales de México.

ÁREAS DE OPORTUNIDAD PARA EL DESARROLLO DE LA CIENCIA, LA TECNOLOGÍA Y LA INNOVACIÓN EN MÉXICO

En la tabla 1 se presenta una lista de áreas de oportunidad. En la columna izquierda se aprecian las actividades que, a juicio del autor, aparecen como las más inmediatas para México; en la columna derecha se enlistan las consideradas a las de mediano y largo plazo.



Tabla 1. Áreas de oportunidad para el desarrollo de la ciencia, la tecnología y la innovación en México.

Actividades inmediatas Actividades a mediano y largo plazo

Estimación del potencial de los SGM en México. Estimulación del yacimiento.

Explorar y desarrollar al menos un sitio de RSC. Incremento de la producción de pozos.

Instrumentación y pruebas. Interferencia térmica.

Sismicidad inducida. Incremento de eficiencia de plantas.

Exploración. administración técnica del yacimiento.

Desarrollo de software especializado.

perforación y terminación de pozos.

A continuación se analizan las actividades que se consideran inmediatas; se proponen para cada una, tareas específicas.

Estimación del potencial de los SGM en México

Para encarar este proyecto se seguiría el protocolo para estimar el potencial de recursos de rsc sancionado por la International Geothermal Associa-

tion. Los resultados de esta actividad proveerían de la información indis-pensable para planear el desarrollo energético del país a mediano y largo plazo.

Las principales disciplinas involucradas en esta actividad son: geología, geof ísica, flujo de calor, ingeniería de yacimientos geotérmicos y desarrollo de software.

Los niveles de involucramiento son nacional, estatal y regional.

Explorar y desarrollar al menos un sitio de RSC

Con base en la exploración efectuada por la cfe, con el objetivo de descubrir y caracterizar recursos geotérmicos convencionales, en Méxi-co se conocen ya algunas áreas apropiadas para desarrollar sgm. Hacerlo



constituiría un detonante para la investigación y el desarrollo científico y tecnológico de México, un importante foco para dichas actividades y para el entrenamiento científico, tecnológico y técnico de muchos jóvenes. Al-gunas de las subactividades que conllevaría este proyecto son:

Identificar un sitio con información que indique la existencia de alta temperatura a relativamente poca profundidad. Se completaría la explora-ción detallada del sitio mediante sondeos magnetotelúricos, magnéticos, sísmicos y de gravedad y se efectuarían relevamientos de flujo de calor su-perficial.

Desarrollar, con la información obtenida por las actividades antes men-cionadas, modelos conceptuales y numéricos tridimensionales del prospec-to. Con base en dichos modelos detallados se estimaría confiablemente el potencial de generación del sitio. Si este resultara de interés, se continuaría con las siguientes actividades.

Seleccionar sitios para perforación, considerando cuidadosamente los resultados de los modelos desarrollados (por ejemplo, temperatura y pro-fundidad) y la distribución de esfuerzos a la profundidad en que se efectuaría la estimulación para generar el sistema de fracturas abiertas interconecta-das. Una vez decidida la localización del primer pozo, se efectuaría su per-foración. Los registros de perforación y los de temperatura, presión y rayos gama corridos durante y posteriormente a finalizar la perforación aporta-rían la primera información directa acerca de las formaciones atravesadas por el pozo y el perfil de temperatura en él. También se aportaría informa-ción acerca de la existencia o no de fracturas abiertas y de fluidos. Si los resultados fueran positivos: estimular el sistema de fracturas para iniciar la formación del yacimiento. Esta y posibles estimulaciones subsiguientes serían cuidadosamente monitoreadas con tecnología sísmica para mapear el sistema de fracturas desarrollado.

Perforar direccionalmente un segundo pozo para interceptar el siste-ma de fracturas. Se verificaría y se cuantificaría la comunicación hidráulica entre estos pozos. Se efectuarían pruebas de flujo. Eventualmente se per-forarían hasta dos nuevos pozos que interceptaran el sistema de fracturas, se verificaría la conectividad hidráulica y se efectuarían nuevas pruebas de flujo.



Instalar una planta geotermoeléctrica de demostración, apropiada para las condiciones de temperatura y flujo halladas. Se generaría electricidad por medio de un sgm por primera vez en México.

Durante todo el proceso se involucraría una cantidad de profesionales y estudiantes de diferentes disciplinas que obtendrían importantes conoci-mientos prácticos y teóricos, así como experiencia en el desarrollo, caracte-rización, evaluación y administración técnica de un sgm. Se habría sentado así una base importantísima para el desarrollo energético de México.

fotografía: Cortesía IIE.

planta geotérmica de Cerro prieto, ubicada en Mexicali, Baja California. En operaciones desde 1973, es la segunda más grande del mundo.

Instrumentación y pruebas

• Desarrollar sistemas para efectuar registros de presión, temperatura, velocidad de flujo y rayos gama en pozos de alta temperatura. Existe experiencia en México.

• Diseñar e implementar pruebas con trazadores, adecuadas para ca-racterizar yacimientos de rsc. Existe experiencia en México.

• Diseñar e implementar tomograf ía sísmica utilizando instrumenta-ción dentro de al menos dos pozos.



• Diseñar herramientas adecuadas para uso a altas temperaturas, para visualizar las fracturas que interceptan los pozos.

Sismicidad inducida

• Implementar sistemas para monitorear la sismicidad inducida por la estimulación del yacimiento y por la inyección de agua fría durante el funcionamiento del sgm.

• Utilizar estos datos para caracterizar el sistema de fracturas y su pro-pagación.

• Investigar los parámetros geológicos, estructurales y de inyección de fluido que pueden inducir sismos capaces de dañar instalaciones en la superficie o afectar a la población.

Exploración

• Desarrollar tecnología para efectuar levantamientos de flujo de calor en superficie (sin perforar pozos de gradiente). Esto reduciría enor-memente el costo de exploración.

• Desarrollar capacidad para efectuar e interpretar relevamientos de MT 3D.

• Investigar la polarización de ondas sísmicas por redes de fracturas (para detectarlas a profundidad y caracterizarlas). Se obtendría infor-mación muy importante para diseñar la estimulación.

Desarrollo de software especializado

• Para visualizar e interpretar superposiciones de datos 3D de diferen-tes disciplinas (geología, geología estructural, gravedad, magnetismo, resistividad, flujo de calor, temperatura, entre otros).

• Para visualizar e interpretar flujo de calor medido en superficie (pro-blema inverso).



• Para simular numéricamente yacimientos de sgm, incluyendo propa-gación de fracturas.

Perforación y terminación de pozos

• Desarrollar barrenas con mayor duración y más rápida penetración. Esto disminuiría sensiblemente el costo de perforación, el más impor-tante en el desarrollo de sgm.

• Concebir y desarrollar métodos “revolucionarios” de perforación que incrementen sustancialmente la velocidad de penetración. Esto dis-minuiría enormemente el costo de perforación y la terminación de pozos, el más importante en el desarrollo de sgm.

• Desarrollar métodos innovadores de ademado de los pozos. También disminuiría el costo de terminación de los pozos.

• Desarrollar mejores técnicas de cementación de tuberías para opera-ciones a alta temperatura. También disminuiría el costo de termina-ción de los pozos y los de operación y mantenimiento.

ESTRATEGIAS PARA LA FORMACIÓN ACELERADA DE RECURSOS HUMANOS

Resulta necesario para la formación acelerada de recursos humanos:

1) Explorar y desarrollar al menos un sgm en México que sirva como foco para actividades científicas, tecnológicas y de innovación del campo.

2) Organizar diplomados en este campo, así como promover las áreas de oportunidad y las actividades en institutos de investigación y univer-sidades del país.

3) Incluir en las carreras universitarias relacionadas (por ejemplo, in-geniería en energía, geología, geof ísica, ingeniería petrolera, entre otras) el tema de los sgm.

4) Conceder becas a investigadores y estudiantes para obtener conoci-mientos relacionados con el campo en instituciones extranjeras líde-res en sgm.



foto: Cortesía IIE.

planta geotérmica de los azufres, ubicada en Michoacán.

SUMARIO Y CONCLUSIONES

Las características geológicas y estructurales del país, así como la amplísi-ma distribución de sus recursos geotérmicos convencionales indican que México cuenta con un enorme potencial para generar electricidad a par-tir de recursos de roca seca caliente. Para aprovechar estos recursos existe el concepto de sgm, desarrollado en Estados Unidos, Japón, Reino Unido, Francia, Alemania y Australia durante casi 40 años. Con este concepto ac-tualmente se puede:

1) Perforar pozos hasta profundidades con temperaturas adecuadas para generar electricidad.

2) Fracturar grandes volúmenes de roca >2.5 km3.



3) Perforar el sistema de fracturas estimulado. 4) Inyectar agua fría en el sistema y recuperar agua caliente y vapor en

pozos de producción. 5) Generar electricidad a precios competitivos en algunas áreas.

En México los sgm prometen abundante generación eléctrica de carga base, virtualmente en cualquier ubicación, prácticamente sin emisiones que perjudiquen al medio ambiente, probablemente por milenios. Los sgm podrían llegar a ser la principal fuente de generación eléctrica en México en ≈50 años.

Existe un gran número de áreas de oportunidad. Destacan la estimación del potencial de los sgm en México; la posibilidad de iniciar el desarrollo de más de un sistema en el corto plazo; el desarrollo de instrumentación y el diseño de pruebas para caracterizar los yacimientos; la investigación y el de-sarrollo en relación con la sismicidad inducida por la estimulación y la inyec-ción de agua fría; la investigación y el desarrollo de tecnología de exploración; el desarrollo de software especializado y los avances en perforación y termi-nación de pozos.

Se propusieron varias estrategias para la formación acelerada de recur-sos humanos.



REFERENCIAS

Iglesias, E. R., Torres, R. J., Martínez-Estrella, J. I. y Reyes-Picaso, N. (2010). Summary of

the 2010 Assessment of Medium to Low Temperature Mexican Geothermal Resour-

ces. Geothermal Resources Council Transactions, 34, 1155-1159.

Iglesias, E. R. y Torres, R. J. (2003). Low to Medium Temperature Geothermal Reserves in

Mexico: A First Assessment. Geothermics, 43, 711-719.

Mongillo, M. A. y Bromley C. J. (2010). The International Energy Agency Geothermal

Implementing Agreement. International Cooperation for Sustainable Geothermal De-

velopment. Geothermal Resources Council Transactions, 34, 103-111.

Tester J. W., et al. (2006). The future of Geothermal Energy – Impact of Enhanced Geother-

mal Systems () on the United States in the 21st Century. Massachusetts Institute of

Technology.


57

opoRTUNIDaDES DE INNovaCIóN y DESaRRollo EN El CaMpo DE CoMBUSTIBlES fóSIlES

José Miguel González Santaló*

INTRODUCCIÓN

Los combustibles fósiles son y seguirán siendo, durante varias décadas, la fuente principal de energía en el país, por lo que es necesario adoptar o de-sarrollar tecnologías que minimicen su impacto al medio ambiente.

20 000

Mto

e

18 000

16 000

14 000

12 000

10 000

8 000

6 000

1980 1990 2000 2010 2020 2030 2035

fuente: world Energy outlook 2010. agencia Internacional de Energía.

Figura 1. Uso de combustibles en el mundo.

El impacto principal en la actualidad, bajo el supuesto de que se es-tán ya controlando las emisiones de partículas, óxidos de azufre y óxidos de nitrógeno, en las distintas fuentes, son las emisiones de gases de efecto

* Instituto de Investigaciones Eléctricas.



invernadero (gei). Este es un problema que se agrava dada la lentitud con la que los gobiernos están reaccionando para implantar medidas de protec-ción ambiental.

Las soluciones al problema de cambio climático son múltiples e inclu-yen el uso de energías renovables y de energía nuclear que, por su naturale-za, no producen emisiones de gei y reemplazan a los combustibles fósiles. Incluyen también tecnologías de captura, uso y almacenamiento geológico de CO

2 (ccus, por sus siglas en inglés) acopladas a sistemas que utilizan

combustibles fósiles. Estudios económicos realizados por la Agencia Inter-nacional de Energía indican que la solución de menor impacto económico consiste en la implantación de un portafolios de tecnologías que incluyan todas las opciones mencionadas y que, excluir a cualquiera de ellas, resul-taría en un incremento sustancial de los costos en términos de porcentaje del pib mundial.

México, como país ambientalmente responsable, está obligado a par-ticipar en los esfuerzos de mitigación de cambio climático, aun cuando su participación en las emisiones globales es menor, del orden de 1.5%. Adi-cionalmente, es necesario considerar que en un futuro no muy lejano se tomarán acuerdos internacionales, de carácter vinculatorio, y se tendrán presiones de todo tipo, incluyendo algunas de carácter comercial, para re-ducir las emisiones de gei (Sener, 2011). El origen de las emisiones de gei en México se muestra en la figura 2, donde también se indican los sectores que deberán ser atendidos.

Emisiones de Co² en 2011 (432.7 Tg)

8%

9%

31%

12%

40%

Generación de electricidad

Transporte

Industrial

Residencial, comercial y agropecuario

Cosumo propio

Figura 2. origen de la emisiones de GEI en México.


OPORTUNIDADES DE INNOVACIÓN Y DESARROLLO EN EL CAMPO DE COMBUSTIBLES 59

Lo anterior indica que México tendrá que abordar una serie de tareas encaminadas a prepararse para la implantación de tecnologías que permi-tan utilizar los combustibles fósiles de manera aceptable para el medio am-biente y esta necesidad plantea requerimientos, que a la vez son áreas de oportunidad, de desarrollo tecnológico y de investigación.

ACCIONES DE MITIGACIÓN EN MÉXICO

En el sector transporte, que representa 40% de las emisiones y es uno de los más dif íciles de abordar por el gran número de fuentes emisoras móviles, las soluciones buscan transformar los sistemas de transporte para utilizar ya sea electricidad o celdas de hidrógeno para obtener energía. En la figura 3 se muestran las opciones que hay que adoptar bajo distintos escenarios de mitigación, de los cuales el etiquetado como Mit. Ext. (mitigación extrema) corresponde a lo requerido para estar alineado con el escenario mundial de no más de 2 ºC de incremento de temperatura (ine, 2010).

Transporte Escenario BaU

Transporte Escenario Mit. Transporte Escenario Mit. Ext.

Gasolina

DiéselQueroseno

Gas natural

Gas lp

Electricidad

100

80

60

40

20

2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070

2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070

100

80

60

40

20

100

80

60

40

20

Figura 3. fuentes energéticas para transporte.



Es claro que en todos los escenarios de mitigación se reduce el consu-mo de gasolinas y el transporte eléctrico crece hasta llegar a cerca de 50% en el año 2070. Con esta opción, el problema de emisiones se traslada de una multitud de fuentes móviles al sector eléctrico donde se tienen fuentes fijas, más fácilmente controlables.

En el sector de generación eléctrica los retos son importantísimos, como se ve en la figura 4. Las emisiones de CO

2 por unidad de electricidad

tienen que reducirse de 600 g-CO2/kWh a menos de 60 en 2050 (Agencia

Internacional de Energía, 2012).

700

600

500

400

300

200

100

0

2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060

Emisiones unitarias recomendadas po ETp

Emisiones proyectadas de acuerdo al poISE

Figura 4. Emisiones proyectadas en el sector eléctrico mexicano.

Se observa con claridad que las políticas actuales de incrementar la efi-ciencia de centrales generadoras y de sustituir combustóleo por gas en la generación, logran una reducción importante al 2026, pero no son suficien-tes para lograr la meta del 2050. Esta meta requiere del uso de tecnologías de captura y almacenamiento de carbono, cuando se usen combustibles fósiles, además de incrementos fuertes en el uso de renovables y de energía nuclear.

En algunas ramas del sector industrial, como la del cemento, se pro-duce dióxido de carbono en el proceso, por la calcinación de sus materias primas, además del que surge de la combustión. En estos casos es claro que se requiere la captura de CO

2 para evitar emisiones o, como alternativa, ir

desplazando los procesos que lo producen, como el material de construc-ción, lo cual no parece viable a corto plazo.



OPORTUNIDADES DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO

La necesidad de implantar tecnologías de captura y almacenamiento de carbono plantea retos tecnológicos que es necesario enfrentar con progra-mas de investigación y desarrollo. El proceso de captura y almacenamiento geológico se ilustra en la figura 5.

Captura

Central térmica Unidad de

capturaTubería de transporte

pozo de inyección

Roca Sello

Roca almacén

Transporte almacenamiento

Figura 5. proceso de captura y almacenamiento geológico.

Las emisiones de dióxido de carbono se producen en el proceso indus-trial o de generación eléctrica, donde este forma parte de una corriente ga-seosa con contenidos variables de nitrógeno y vapor de agua. El primer paso consiste en separar el dióxido de carbono de la corriente mediante procesos químicos, como la absorción con solventes, o f ísicos, como la separación con membranas. El segundo paso consiste en transportar el CO

2 separado a

sitios adecuados para su almacenamiento geológico. El paso final es el con-finamiento en configuraciones geológicas como las de los yacimientos de petróleo y gas. Cada una de estas etapas representa un conjunto de oportu-nidades para la investigación y el desarrollo, que van desde el desarrollo de nuevos conceptos de captura, como el ciclado químico (chemical looping), hasta procesos simultáneos de captura y desulfuración de gases, desarrollo de nuevos solventes para los procesos de absorción, desarrollo de arreglos para la integración de los sistemas de captura a las plantas industriales o generadoras de energía, entre otras.



En la utilización de dióxido de carbono hay áreas por desarrollar, como la aplicación en procesos de recuperación mejorada de crudo, el uso para acelerar el crecimiento de cultivos en invernaderos y el desarrollo de mate-riales a base de este. Se trata de un área de desarrollo incipiente con mucho camino por andar.

En el almacenamiento geológico se presentan problemas que requieren solución, como el monitoreo de los sitios donde se haya almacenado dió-xido de carbono para evitar que se presenten fugas del gas a la atmósfera; modelación de los yacimientos donde se almacene, así como procesos bási-cos de geof ísica y geoquímica.

Es claro que se trata de un conjunto de áreas de oportunidad que implica a diversas disciplinas científicas y que requerirá de esfuerzos multidiscipli-narios y de nuevos programas en las universidades, centros de investigación y empresas. Las inversiones en estos sistemas de captura serán de un monto similar a las actuales anuales en el sector eléctrico.

RECURSOS Y SELECCIÓN DE ÁREAS DE DESARROLLO

Existe un gran número de oportunidades de investigación y desarrollo y, a nivel básico, posiblemente puedan explorarse casi todas, limitadas solo por los intereses de los investigadores.

Es necesario, sin embargo, seleccionar las áreas en las que se pretende llegar a desarrollos de aplicación comercial, pues los recursos requeridos para ello son considerables. Como ejemplo, se presenta en la tabla 1 una estimación para una propuesta de desarrollo.

Tabla 1. Área de oportunidad.

Programa Años Costo

(Millones de pesos)1 2 3 4

Captura de CO2

2,701

Capacitación de personal 60

pruebas a nivel laboratorio 21

planta piloto de captura 220

planta prototipo para Co2 en recuperación mejorada 2,400



Es claro que con este nivel de necesidades financieras no será posible abordar todas las áreas indiscriminadamente y será necesario hacer una buena selección.

Se propone, por ejemplo, que en el caso de captura de dióxido de car-bono, México se aboque al proceso de captura en centrales de ciclo com-binado, área en la que no hay muchos desarrollos actualmente y que será importante para nosotros por el papel que juega el gas en los planes del sector eléctrico. Para captura de dióxido de carbono en centrales de carbón, se propondría planear ser usuarios inteligentes de tecnología y desarrollar capacidad humana para tomar buenas decisiones.

CONCLUSIÓN

Hay muchas oportunidades de investigación y desarrollo en el área de combustibles fósiles y debería impulsarse que las universidades y los cen-tros trabajen en ellas, pero es necesario buscar un consenso sobre las áreas específicas que se desea llevar a nivel comercial, para canalizar recursos suficientes.

REFERENCIAS

Sener. Balance Nacional de Energía, 2011.

Estudio elaborado por el iie para el ine en 2010.

Energy Technology Perspectives 2012. Agencia Internacional de Energía.


65

ENERGÍaS RENovaBlES paRa GENERaCIóN EléCTRICa EN MéxICo: ÁREaS DE opoRTUNIDaD EN INvESTIGaCIóN

aplICaDa y DESaRRollo TECNolóGICo

Jorge M. Huacuz Villamar*

La producción de energía primaria de México en el año 2011 alcanzó los 9 190.76 PJ, 91.9% de los cuales fueron combustibles fósiles y 1.2% energía nuclear. Las energías renovables contribuyeron 6.9%, provenientes en 3.8% de biomasa, 1.4% de hidroenergía y 1.7% de geotermia, solar y eólica (Sener, 2011). En la oferta interna bruta de energía de ese mismo año, las energías renovables contribuyeron con 7.4%, incluyendo a las grandes hidroeléctri-cas. En cuanto al sector eléctrico, la capacidad efectiva de generación en el país creció de casi 39 gigawatts eléctricos (GWe) en 2001 a cerca de 53 GWe en 2011. Aquí, las hidroeléctricas fueron las renovables de mayor par-ticipación, aunque sin un crecimiento notable en ese periodo; la geotérmica se mantuvo en un nivel bajo de participación, mientras que la eólica hizo su aparición apenas en 2007 y comenzó a crecer con cierta rapidez.

En 2008, el Congreso aprobó la Ley para el Aprovechamiento de las Energías Renovables y el Financiamiento de la Transición Energética (dof, 2008), la cual constituye el marco jurídico actual para el impulso a las ener-gías renovables en el país. Esta ley ordena, entre otras cosas, la creación del Consejo Consultivo para las Energías Renovables, la habilitación de ins-trumentos para la investigación, el desarrollo y la innovación tecnológica, así como la creación de un fideicomiso para las energías renovables y la transición energética. Además, establece lineamientos para fomentar el de-sarrollo local de tecnología y la aplicación comercial de todas las energías renovables. Define a las energías renovables como una herramienta para

* Gerencia de Energías no Convencionales. Instituto de Investigaciones Eléctricas.



mitigar el cambio climático, por lo que instruye a la Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat) para que establezca metodo-logías para la valuación ambiental de las energías renovables, y ordena a la Secretaría de Energía (Sener) la elaboración anual de una prospectiva de energías renovables, el establecimiento de un programa especial que defina la participación de las energías renovables en la producción de electrici-dad, y la elaboración de un inventario nacional de las energías renovables. También instruye a la Comisión Reguladora de Energía para que establezca regulación para la producción de electricidad con energías renovables.

México se ubica dentro de las cinco mejores zonas de insolación del mundo para aprovechar la energía solar con la creación de plantas fotovoltaicas.

En junio de 2011 se modifica la fracción III del artículo 11 de esta ley para establecer que “La Secretaría de Energía fijará como meta una parti-cipación máxima de 65% de combustibles fósiles en la generación eléctrica para el año 2024, de 60% en el año 2035 y de 50% en el año 2050”. Este nue-vo mandato dispara acciones orientadas a definir y analizar los escenarios de participación de las energías renovables que lleven al logro de las metas establecidas. En este sentido, la Estrategia Nacional de Energía 2012-2026 (Sener) presenta cuatro escenarios, los cuales se resumen en la tabla 1. En


ENERGíAS RENOVABLES PARA GENERACIÓN ELÉCTRICA EN MÉXICO 67

todos se utiliza una misma proyección de generación anual para el año 2026, igual a 479 650 GWh, y en cada uno se toma en cuenta la capacidad de gene-ración necesaria para producir esa energía. Se debe notar que entre mayor participación de las energías renovables, la capacidad del sistema debe ser mayor para producir la misma cantidad de electricidad.

Tabla 1. Escenarios previstos en la Estrategia Nacional de Energía 2012-2026.

Escenario Inercial

ENE 1

Renovables

ENE 2

Nuclear

ENE 3

Híbrido

Capacidad (Mw)

93,502 119,072 93,502 112,296

Generación (Gwh)

479,650 479,650 479,650 479,650

fósil (%) 74,69 65 65 65

No fósil (%) 25.31 35 35 35

Tecnología % Gwh % Gwh % Gwh % Gwh

Hidroeléc-trica

9.2 44,127.80 9.2 44,127.80 9.2 44,127.80 9.2 44,127.80

Eólica 5.3 25,421.45 20.9 100,246.85 5.3 25,421.45 16.8 80,581.20

Nuclear 2.5 11,991.25 2.5 11,991.25 18.1 86,816.65 6.6 31,656.90

Geotermia 1.8 8,633.70 1.8 8,633.70 1.8 8,633.70 1.8 8,633.70

Solar 0.3 1,438.95 0.3 1,438.95 0.3 1,438.95 0.3 1,438.95

Biogás 0.3 1,438.95 0.3 1,438.95 0.3 1,438.95 0.3 1,438.95

GNL 5.9 28,299.35 — — — — — —

Total Renovables

22.81 109,360.2 32.5 155,886.25 16.9 81,060.85 28,4 136,220.6



Esto se debe a la necesidad de contar con capacidad firme de generación para dar estabilidad al sistema frente a las intermitencias de algunas de las fuentes de energía renovable. Se puede observar que, en términos de la par-ticipación de las energías renovables, los cuatro escenarios son altamente dependientes de la energía eólica. La hidroeléctrica y la geotermia, que son energías renovables convencionales ya bien establecidas, se mantienen sin cambio en los cuatro escenarios, mientras que a la energía solar y al biogás se les concede una participación muy marginal.

La Prospectiva de Energías Renovables 2012-2026 (Sener, 2012) analiza el escenario con un enfoque de penetración de capacidad de las energías renovables en tres sectores: servicio público, mediante licitaciones de la cfe; sociedades de autoabastecimiento; y generación distribuida, tanto en el esquema de medición neta, como en el de pequeños productores para venta de electricidad a la cfe.

En el escenario de planeación para el periodo 2012-2026 se proyecta una capacidad instalada en renovables para el servicio público cercana a los 7 500 MWe, mientras que unos 10 000 MWe estarán destinados al au-toabastecimiento; la generación distribuida alcanzaría casi los 2 200 MWe. En el caso de la generación distribuida, en ese mismo escenario se pro-yecta que cerca de 1 200 MWe estarán cubiertos con generadores foto-voltaicos, unos 500 MWe con energía eólica, aproximadamente 350 con bioenergía, unos 130 MWe con pequeñas hidroeléctricas (plantas me-nores de 30 MWe), mientras que el resto sería con pequeñas geotérmi-cas y plantas termosolares a concentración. Para el servicio público, al año 2026 se habrán agregado unos 4 800 MWe de grandes hidroeléctricas y unos 3 200 de centrales eólicas. Tanto la energía fotovoltaica como la termosolar a concentración tendrán un papel marginal en este sector, al igual que la geotermia y las pequeñas hidroeléctricas. La principal contri-bución de la eólica para el año 2026 se verá en el esquema de autoabas-tecimiento, con unos 9 000 MWe, complementada por contribuciones de unos 600 MWe tanto de fotovoltaico como de pequeñas hidroeléctricas, y unos 400 MWe de bioenergía.

La citada Prospectiva propone un escenario bajo y uno alto para la pe-netración de capacidad de energía renovable. Estos dos escenarios se repro-



ducen en la tabla 2, que incluye una columna con la capacidad de energías renovables en el sistema eléctrico nacional hasta diciembre de 2012, según diversas fuentes. La última columna de la derecha presenta valores de un factor de escala el cual indica el número de veces que debe crecer la capaci-dad instalada a fines de 2012 para alcanzar la capacidad proyectada al 2026 en el escenario correspondiente. Se observa que mientras el multiplicador para el conjunto de las fuentes renovables es menor de tres en ambos esce-narios, la tarea pendiente para energía solar y bioenergía es enorme, a pesar de la limitada contribución que se les asigna para el año 2026.

Tabla 2. Escenarios propuestos en la prospectiva de Energías Renovables 2012-2026.

Tecnología

Escenario bajo Escenario alto Situación a dic. de 2012

Factor de escala

Mw % Mw % Mw % E Bajo E alto

Solar fv 1,771 5.7 2,169 5.7 10.5* 0.075 168.50 206.60

Solar CSp 27 0.1 33 0.1 0 ~ ~ ~

Bioenergía 1,188 3.8 1,456 3.8 3.5* 0.025 339.40 416

Geotermia 984 3.2 1,205 3.2 811.6# 5.84 1.21 1.48

Eólica 11,701 37.6 14,330 37.6 1,370.0^ 9.86 8.54 10.46

Hidro>30 Mw 14,309 45.9 17,524 45.9 11,497.0# 82.74 1.25 1.52

Hidro<30 Mw 1,167 3.7 1,429 3.7 203.0& 1.46 5.75 7.00

Total 31,147 100 38,146 100 13,895.6 100 2.24 2.74

fuentes: *CFE, #SENER, ^AMDEE, &CRE.

El reto se percibe aun mayor si se enfoca desde el punto de vista de las capacidades de investigación aplicada y el desarrollo tecnológico con que cuenta México en el campo de las energías renovables. Es claro que en el país existen instituciones de gran prestigio que por décadas han tra-bajado en este campo, pero lo es también que la falta de recursos, la poca vinculación academia-centros de investigación-industria, y otros factores estructurales, no han permitido crear las cadenas de valor que resulten en productos de tecnología nacional compitiendo en el mercado. La tabla 3



resume los hallazgos de un prediagnóstico hecho con base en encuestas rápidas a varios especialistas de reconocida experiencia en sus respectivos campos. Los resultados son solo indicativos y muy preliminares, pero rele-vantes, por lo que el tema amerita estudios más a profundidad que ayuden a subsanar las limitaciones que aquejan al país en este tema.

Con base en este somero análisis se puede concluir que, en general, la industria nacional cuenta con capacidades adecuadas para los procesos de diseño y manufactura de las tecnologías de energía renovable, pero no par-ticipan en el proceso. Igualmente, hay capacidades en los centros de investi-gación y en la academia, aunque no en cantidad suficiente, que cuentan con el conocimiento fundamental de las tecnologías, cómo funcionan y cómo se hacen, pero por razones como las antes mencionadas no se ha dado el paso a las etapas de construcción de prototipos industriales, plantas piloto o productos comerciales, salvo en casos de excepción.

Tabla 3. prediagnóstico: Capacidades nacionales para la investigación aplicada y el desarrollo tecnológico en energías renovables.

Fuente/

tecnología

Evaluación

del recurso

Grado de asimilación

de la tecnología de conversión

Capacidades para el

desarrollo de tecnologías

Core Prototipo Piloto Comercial Básica Detalle Manufactura

Geotermia

Hidrotermal a a a a a a a a

Roca Seca Caliente a M x x x a x M

Magmáticos M M x x x M x x

Geopresurizados M M x x x M x x

Solar fotovoltaica

apaneles M B x x M B B

Balance de sistema M B x x M M M



Solar fototérmica

Mplato parabólico M B x x M B a

Canal parabólica M B x x M M a

Receptor central M B B x M M a

Eólica (MW)

a

Gran potencia

(>0.8)M M x x M M M

Mediana

potencia (.05-.8) a B x x M M M

Pequeña

potencia (<.05)a M M M a a a

Microhidráulica

M

pequeña

(1–10 Mw) a B B x B a a

Micro (0.1-1 Mw) a M B x M/B a a

pico (<0.1 Mw) a a a x a a a

Biomasa

aIncineración M x x x a B a

Gasificación B B B x B B B

Biometanación M M M M a/M M M

Océano

B

olas M B x x M M a

Corrientes M M x x M M a

Mareas M B x x M M a

Gradientes

térmicosB x x x x x M

Gradientes salinos x x x x x x x

Claves: a = alto M = Medio B = Bajo x = Nulo

fuente: GENC-IIE/J. M. Huacuz /marzo de 2013. Con aportaciones de: E. Iglesias, J. agredano, C. Ramos, l. H. valdés, H. Romero, J. l. arvizu.



En México, entre 2020 y 2022 se espera tener en operación 15 000 Mwe generados por energía eólica.

Los recursos energéticos renovables del país son abundantes y en todos ellos hay grandes oportunidades para el desarrollo tecnológico nacional, para la reactivación de empresas, el surgimiento de nuevos negocios y la creación de empleos. Tomando como ejemplo el caso de la energía eólica, es posi-ble identificar áreas de oportunidad para innovar y desarrollar nuevos con-ceptos, a pesar de ser la tecnología con mayor penetración en el mercado internacional y también en el nacional. En el mundo actualmente se investi-gan, entre otras cosas, nuevos desarrollos para incrementar la confiabilidad y reducir pérdidas de energía de los equipos, sistemas de control robustos, rotores avanzados, materiales más ligeros y resistentes, controles activos y pasivos para reducir fatiga, nuevas geometrías de aspas, técnicas para reducir el ruido a altas velocidades de rotación, y otros muchos temas relacionados con la siguiente generación de turbinas eólicas.

El desarrollo de capital humano especializado es también otra área de oportunidad para la academia y los centros de investigación. Según estu-dios realizados en países donde la cadena de valor de la energía eólica ha sido establecida de manera integral, se requieren 35 ingenieros y científicos por cada 100 MWe de capacidad eólica que se introducen a la red eléctrica. De acuerdo con ello, en México sería necesario preparar para el año 2026



un contingente de entre 4 100 y 5 000 ingenieros y científicos en el campo eólico, de acuerdo con los escenarios de penetración antes mencionados.

La Estrategia Nacional de Energía 2013-2027, recientemente aprobada por el Congreso, establece un conjunto de líneas de acción encaminadas a subsanar las deficiencias que actualmente tiene nuestro país en el ámbi-to de las energías renovables, que incluyen: explorar el territorio nacional para generar una base de datos que permita mejorar las estimaciones de los recursos no aprovechados; fortalecer las capacidades técnicas para el desarrollo de proyectos; promover el desarrollo sustentable de proveedores mexicanos para incrementar el contenido nacional y establecer micro, pe-queñas y medianas empresas; y fomentar el desarrollo de recursos huma-nos especializados.

En cuanto a la disponibilidad de recursos económicos para investiga-ción y desarrollo se vislumbran cambios con la reciente creación del Fondo Sener-Conacyt Sustentabilidad Energética y del Fondo Sener para el Finan-ciamiento de la Transición Energética que constituyen una importante pa-lanca para el desarrollo de tecnología propia. Para ello deberán estar bien alineados con la Estrategia Nacional de Energía.

Para que los retos que enfrenta México en materia de energías re-novables puedan ser superados exitosamente y de manera sustentable, es preciso establecer un programa de largo plazo con base en mapas de ruta por tecnología y proyectos de largo alcance. Hasta ahora, los pro-gramas lanzados han sido fundamentalmente inerciales, de corto plazo y faltos de estrategia para crear las cadenas locales de valor. Es preciso tam-bién implementar un programa de formación de formadores con el fin de complementar los esfuerzos realizados en la creación de carreras para la formación de capital humano en el tema. Será necesario incrementar los recursos de los fondos existentes para la investigación y el desarrollo tecnológico y ligarlos a las metas de la Estrategia Nacional de Energía y al Programa Especial de Energías Renovables. Si se quieren aprovechar plenamente los beneficios de explotar las energías renovables es preciso establecer localmente las correspondientes cadenas de valor, para lo cual se juzga conveniente que la cfe asuma el rol de empresa tractora de la cadena industrial nacional del ramo.


75

la CoGENERaCIóN EN MéxICo: SITUaCIóN aCTUal y REToS

Gaudencio Ramos Niembro*

INTRODUCCIÓN

La cogeneración es una tecnología ampliamente utilizada para generar de forma conjunta energía eléctrica y térmica. Sus orígenes se remontan a las primeras plantas de generación de energía eléctrica, donde el vapor de de-secho de las turbinas era utilizado para calefacción de los edificios aledaños a las centrales generadoras.

Si bien durante muchos años su uso fue muy común en las plantas in-dustriales con gran demanda conjunta de vapor y electricidad, en la actua-lidad su implementación en la pequeña y mediana empresa, así como en el sector comercial y de servicios está generalizándose. La razón de este cam-bio es dual: por un lado, en algunos casos los usuarios obtienen beneficios económicos en sus facturas de energía por el uso eficiente de los combus-tibles y, por el otro, al hacer un uso eficiente de los combustibles fósiles se reducen las emisiones de gases de efecto invernadero.

Por lo anterior, la mayoría de los gobiernos en el mundo ha llevado a cabo cambios en sus legislaciones, con el objetivo de promover el uso de estas tecnologías. En el caso particular de México, si bien existen muchos casos de instalaciones públicas y privadas con centrales de cogeneración, su utilización no ha sido generalizada. Por tal motivo, en los últimos años, el gobierno federal lleva a cabo adecuaciones a las leyes, las cuales promueven la implementación de la cogeneración eficiente en México. Esta situación presenta diversos retos, donde el principal de ellos es el contar con los re-

* Academia de Ingeniería.



cursos humanos para apoyar el desarrollo y la implementación generaliza-da de estas tecnologías en el país, así como la creación de la infraestructura necesaria.

La cogeneración, en el contexto del autoabastecimiento térmico y eléc-trico, ha sido utilizada de forma exitosa a nivel industrial en México y par-ticularmente en los ingenios azucareros, debido a que cuando estos fueron construidos se encontraban localizados lejos de los centros de generación de energía eléctrica y su energía se utilizaba para abastecer tanto a los pro-cesos industriales como a las viviendas de los trabajadores. Otro sector que por su naturaleza propia implementó proyectos de cogeneración es el sector petrolero, debido a sus necesidades térmicas y eléctricas. Si bien la legislación permitía el autoabastecimiento y la cogeneración, el porteo de energía eléctrica sobrante era costoso, lo cual hacía económicamente in-viable en algunos casos los proyectos de cogeneración; esta situación hacía que algunos de los proyectos que se realizaban fueran diseñados en función de la demanda eléctrica y no térmica.

Sin embargo, en los últimos años el gobierno federal ha promovido la im-plementación de proyectos de cogeneración, con el objetivo de alcanzar la máxima eficiencia energética cuando se utilizan combustibles fósiles o com-bustibles alternos, producto de la biomasa, rellenos sanitarios, entre otros.

En el caso de proyectos conocidos como mini y pequeña cogeneración, las aplicaciones han sido menores, debido a muy diversas razones, como son: el tipo de aplicación, los costos de la energía, el desconocimiento y/o aparición de nuevas tecnologías, la aplicación e implementación, etcétera.

A continuación se exponen los resultados del estudio cuyo objetivo es identificar el potencial de la cogeneración en pequeña escala en México, así como las acciones recomendadas para su implementación.

ESQUEMA TÍPICO DE COGENERACIÓN

La cogeneración se define como la producción conjunta —o simultánea— de electricidad, energía mecánica y calor útil, a partir de una misma fuen-te de energía primaria.


LA COGENERACIÓN EN MÉXICO: SITUACIÓN ACTUAL Y RETOS 77

• Cuando parte del calor se utiliza para refrigeración, el sistema se co-noce como trigeneración.

• Cuando parte del calor se utiliza para otros usos, se dice que el siste-ma es de poligeneración.

La figura 1 muestra un esquema comparativo de una planta de generación convencional y una de cogeneración, donde se muestra que la primera al-canza una eficiencia del orden de 40% al producir electricidad y vapor de forma independiente, mientras que una planta de cogeneración que produ-ce de forma simultánea energía eléctrica y térmica alcanza una eficiencia del orden de 70%, es decir, al menos 30% más de eficiencia en el combusti-ble primario.

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Figura 1. Esquema comparativo de sistemas de generación y cogeneración.



Una aplicación más generalizada de la cogeneración, cuando se uti-liza principalmente en edificios, es el uso del vapor para producir aire acondicionado, a través de un equipo de absorción. La figura 2 muestra el esquema típico en este tipo de aplicaciones.

Equipo de absorción

Energía eléctrica CHp

Calor

Intercambiador de calor

Sistema de enfriamiento

evaporativo (o alternativo)

Calor/frío

agua caliente sanitaria

Tanque de aCS

Calefacción/aire acondicionado

Figura 2. Sistema de trigeneración.

ESTRUCTURA DEL SECTOR ELÉCTRICO EN MÉXICO

En 2009, la capacidad instalada nacional de plantas de generación de energía eléctrica ascendió a 60 440 MWe, de los cuales 52 160 MWe correspon-den al servicio público y 8 280 MWe a productores independientes, donde 2 870 MWe, es decir, 4.6% de la capacidad instalada, corresponde a centrales de cogeneración, como se muestra en la tabla 1.



Tabla 1. Capacidad instalada para generación de energía eléctrica en México.

MWe %

Sector público 52,160 86.3

autoabastecimiento 4,170 6.9

Cogeneración 2,780 4.6

Exportación 1,330 2.2

Total 60,440 100

fuente: prospectiva del sector eléctrico 2010-2025. Sener.

Es de mencionarse que del total de la capacidad en centrales de cogenera-ción, cerca de 2 000 MWe corresponden a plantas que tiene instaladas Pe-tróleos Mexicanos (Pemex), por lo que en los procesos industriales priva-dos, la capacidad instalada de cogeneración es del orden de los 1 500 MWe, lo que equivale a 1.3% de la capacidad instalada en el país.

APLICACIONES DE LA COGENERACIÓN Y LA TRIGENERACIÓN

Una forma de analizar la cogeneración y trigeneración es a través de los sectores: gran industria, pequeña y mediana industria y edificaciones. A continuación se describe la situación actual, el potencial de implementa-ción y los requerimientos para su desarrollo en cada sector.

Gran industria

La cogeneración y la trigeneración en la gran industria, como se mencionó, han sido ampliamente utilizadas. Sus principales usos finales son la electri-cidad y el vapor para los procesos. En este tipo de instalaciones, las plantas operan entre dos y tres turnos, todos los días del año, lo cual hace que su factor de planta sea del orden de 90% o más. Su implementación depende principalmente de dos factores: la disponibilidad del combustible y el costo



de la energía, tanto eléctrica como del mismo combustible. Para alcanzar la máxima eficiencia en los procesos industriales, los sistemas de cogene-ración se deben diseñar con base en la demanda térmica; en estos casos, normalmente sucede que existen excedentes de energía eléctrica, la cual debe ser exportada fuera de la planta.

Debido a los altos costos que había en nuestro país para el porteo de la energía eléctrica y/o el bajo costo al que adquiría la cfe dichos excedentes, las empresas que instalaban plantas de cogeneración diseñaban su sistema con base en su demanda eléctrica máxima, lo que implicaba que en muchos casos debían de contar con calderas para generar el vapor en exceso. Con la nueva ley, la gran industria tenderá a construir sus plantas de cogeneración con base en su demanda térmica, lo cual implicará beneficios económicos y de uso eficiente de la energía.

Pequeña y mediana industria

Cuando se analizan los principales usos finales térmicos en las Pymes, 69% tiene calderas, 42% utiliza secadores (vapor) y 34% agua caliente, tal y como lo muestra la figura 3.

69.7 %

42.6 %

25.4 %

34.4 %

10.7%

4.9%

24.6%

4.1%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

0%Calderavapor

Secadores Cocción agua caliente Calentar otros�uidos

Quemadoresa fuegodirecto

Humos produccióneléctrica

fuente: Estudio Ingeniería Energética Integral.

Figura 3. Usos finales térmicos en las pymes.



La siguiente tabla muestra, desde el punto de vista de los subsectores, los principales combustibles utilizados, así como sus principales usos finales.

Tabla 2. principales combustibles utilizados por los distintos subsectores de la industria y sus usos finales.

SectorCombustible

(actual)Caldera

Agua

calienteSecado

Aceite

térmicoRefrigeración Electricidad

Textil GN y GLP x x x x — x

papelero (pequeño)

GN y GLP x — x — — x

alimenticio GN y GLP x Eventual x — — x

laboratorios y químico

GN y GLP x Eventual x Eventual — x

agroindustria GN, GLP y biogas x x — — Eventual x

Hoteles GN, GLP y diésel x x — — x x

Hospitales GN, GLP y diésel x x — — x x

Centros deportivos

GN, GLP y diésel x x — — x x

Edificios de oficina

GN, GLP y diésel — x — — x x

vivienda GN y GLP — x — — x x

GN: gas natural GLP: gas licuado de petróleo

Lo anterior permite concluir que la pequeña y mediana industria, si bien tienen un alto potencial de cogeneración, su implementación se ve limitada debido a varios factores, como la disponibilidad en el suministro del combustible y el diseño ad hoc al proceso.

Edificaciones y servicios comerciales

En el caso de las edificaciones y los servicios comerciales, el análisis debe en-focarse desde dos puntos de vista: tipo de usuario y usos finales. En cuanto a los usuarios, estos pueden clasificarse en cuatro tipos: hospitales, hoteles, centros comerciales y edificios de oficinas. Por último, los usos finales pue-den clasificarse en: electricidad, aire acondicionado, vapor (poco o nulo) y agua caliente (poca o nula).



DESARROLLO TECNOLÓGICO E INNOVACIÓN

Debido a que el diseño e implementación de pequeñas y medianas centrales de cogeneración y trigeneración se encuentran en su inicio, es necesario desarrollar infraestructura humana y tecnológica para su debida aplicación e implementación.

De forma esquemática, en la figura 4 se muestran las consideraciones generales para un diseño ad hoc, en el que se toma en cuenta: el subsector, sus usos finales y el tipo de combustible, entre otros.

Requerimiento térmico(variable de control)CalorClefacciónagua calientefríootrosRequerimiento eléctricoUso propioporteo

Energía

Demanda Térmica

Tiempo

Incentivos

Horas de uso

Tamaño del sistema

precio del combustible

precio de la electricidad

Costo de la ingeniería de diseño

Costo de operación y mantenimiento

Figura 4. Consideraciones para el diseño de pequeñas y medianas centrales de cogeneración y trigeneración.



CONCLUSIONES

1) Los precios de los combustibles (tradicionales y nuevos) permiten su aplicación en todos los procesos que requieran calor/frío y electrici-dad.

2) Los sistemas con capacidades mayores a 5 MWe están ampliamente probados y desarrollados tecnológicamente.

3) La cogeneración en pequeña escala está en etapa de desarrollo tecno-lógico e innovación.

Por lo anterior, se recomienda llevar a cabo acciones en las siguientes ver-tientes:

I. Desarrollo de infraestructura humana para desarrollar capacidades en cogeneración. Se requiere formar personal con nivel de posgrado para asegurar el diseño, la selección y el desarrollo de sistemas aplica-bles a los diferentes procesos productivos.

II. Identificación del potencial en cogeneración con las Pymes. Es nece-sario llevar a cabo investigaciones que permitan identificar las nece-sidades específicas en función del tipo de sectores a escala nacional, así como conocer las necesidades de infraestructura y disponibilidad de combustibles.

III. Estudio e identificación de combustibles alternos. La eficiencia de los combustibles juega un papel importante en el análisis beneficio/costo de las plantas de cogeneración, por lo que es importante investigar y/o desarrollar tecnologías que permitan alcanzar el punto óptimo de rentabilidad, en función de los combustibles alternos actualmente disponibles.


85

loS DESafÍoS EN El MEJoRaMIENTo DE la EfICIENCIa ENERGéTICa y El INCREMENTo DEl aHoRRo DE ENERGÍa

Gaudencio Ramos Niembro*

INTRODUCCIÓN

La tasa de crecimiento de la población mundial, aunada a la búsqueda con-tinua de la humanidad de mejores condiciones de vida, ha generado un uso desmesurado de la energía, que de continuar con las actuales tendencias, podría ocasionar catástrofes de consecuencias insospechadas. Después de tres décadas, el énfasis para hacer frente al problema global del cambio climático sigue teniendo a las energías renovables como una de las alterna-tivas energéticas y a la eficiencia energética como la opción para reducir el consumo de energía. Aun cuando es un hecho que los gases de efecto inver-nadero son la causa principal del cambio climático, surgen otras preguntas: ¿son verdaderamente las energías renovables la solución?, ¿es la eficiencia energética realmente el asunto más importante?

Cuando se analiza lo realizado hasta la fecha y los pronósticos, todo pa-rece indicar que en algunos aspectos hemos avanzado pero, en otros, más bien hemos retrocedido. Entonces, ¿sabemos exactamente cuál es el pro-blema?, ¿hay otros factores que no han sido considerados? A continuación se analizan las tendencias en el consumo de la energía, cuál es el impacto estimado por la reducción del consumo mediante medidas de eficiencia energética y cómo se podrían implementar medidas para alcanzar el ahorro de energía.

* Academia de Ingeniería.



LOS ESCENARIOS

Para contextualizar la situación energética del mundo se puede partir de los siguientes datos: en el siglo xx la población del mundo aumentó por un factor de cuatro (actualmente, somos más de 6 000 millones de seres huma-nos), mientras que el sector industrial aumentó 40 veces y el consumo de energía se incrementó 16 veces. Es también pertinente mencionar que este crecimiento ha sido de tipo exponencial, es decir, mayor en los últimos 50 años, particularmente a partir de la Segunda Guerra Mundial, donde los países del primer mundo definieron un modelo consistente en proporcio-nar cada vez mejores condiciones de vida a sus ciudadanos.

LA DEMANDA DE ENERGÍA

La figura 1 describe la evolución de la demanda de energía de las diversas economías del mundo durante el periodo 1970-2002 y el pronóstico para los siguientes 25 años (2002-2025). La figura 2 muestra, para esos mismos periodos, los combustibles utilizados y los que se usarán.

Cuatrillones de BUT*

300

250

200

1970 1980 1990 2002 2015 2025

150

100

150

0

Histórico proyecciones

Economías de mercado maduras

Economías emergentes

Economías en transición (Europa del Este y la ex Unión Soviética)

British Thermal Unit = 1.05505585 × 1018 joules

fuente: AIE.

Figura 1. Demanda de energía.


LOS DESAFíOS EN EL MEJORAMIENTO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA 87

250

200

150

1970 1980 1990 2002 2015 2025

100

50

0

Histórico proyecciones

petróleo

Carbón

Gas natural Energías renovables

Energía nuclear

Cuatrillones de BUT*British Thermal Unit = 1.05505585 × 1018 joules

fuente: AIE.

Figura 2. Tipos de energéticos.

Como se puede observar, al día de hoy no existe información que nos indique algún cambio en la tendencia de la demanda de energía o, al me-nos, indicios de que esta habrá de reducirse. La causa, se dice, obedece a la elevada tasa de crecimiento económico, como resultado del progre-so sostenido de las economías emergentes, particularmente de los países asiáticos.

LA EFICIENCIA ENERGÉTICA

Cuando se analiza lo que ocurre con la eficiencia energética, se puede ase-gurar que es un tema bien conocido y suficientemente estudiado. Aunque faltan muchas cosas por hacer, se tiene claro a dónde y cómo se puede llegar.

La Reunión de las Partes (Copenhague, 2010) estableció el Escenario 450, el cual consiste en buscar estabilizar la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera en 450 ppm, lo que equivaldría a incrementar so-lamente la temperatura del planeta en solo 2 ºC. La figura 3 muestra las di-



ferentes acciones por realizar para reducir las emisiones de CO2 bajo dicho

escenario. Asimismo, en la figura 4 se muestran los desaf íos de la eficiencia energética para alcanzar dicho escenario.

42

40

38

36

34

32

30

28

262007 2010 2015 2020 2025 2030

Escenario Referencia

Escenario 450(world Energy outlook)

Disminución (Mt Co

2)

2020 2030 2517 7880

2284 7145 233 735

680 2741 57 429

493 1380

102 1410

E�ciencia Uso �nal Centrales eléctricas Energías renovables BiocombustiblesEnergía nuclear Captura y almacenamiento de carbono

Figura 3. Emisiones mundiales de Co2 bajo el Escenario 450.

550

500

450

400

350

300

2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030

Proyección a futuro de la energía mundial

Ahorro estimado en 2030

Edi�caciones 34%

Equipo 13%

Iluminación 10%

Transporte 24%

Industria 20%

92 EJ

Co

nsu

mo

de

ener

gía

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xajo

ule

s)

Figura 4. Recomendaciones de la Agencia Internacional de Energía.



IMPLEMENTACIÓN DE PROGRAMAS DE EFICIENCIA ENERGÉTICA

En 2012 se publicó la norma iso 50001, una normativa estándar internacio-nal desarrollada por la Organización Internacional para la Estandarización u Organización Internacional de Normalización (iso), donde se señalan los requisitos para el establecimiento de un sistema de gestión de energía. Esta normativa se debe aplicar en todo tipo de empresas y organizaciones, grandes o pequeñas, tanto del ámbito público como del privado, ya sea que se dediquen a la provisión de servicios o a la elaboración de productos y equipos. El modelo del sistema de administración de energía iso 50001 se muestra en la figura 5.

Política energética

Planeación de la energía

Implementación y operación

Vericación

Auditoría interna del sistema

Revisión de la dirección

Monitoreo, medición y análisis

Corrección a las no conformidades.

Acción correctiva y preventiva

Mejora continua

Figura 5.>odelo del sistema de administración de energía ISO 50001.

Este estándar especifica los requerimientos para establecer, implementar, mantener y mejorar un sistema de administración de energía cuyo propósito



es permitir a una organización contar con un enfoque sistemático para alcan-zar el desempeño continuo de la energía, incluyendo eficiencia energética, seguridad energética, utilización de la energía y consumo. Este estándar es aplicable para cualquier tipo de organización, independientemente de su ta-maño, sector, o ubicación geográfica.

Uno de los atributos más prominentes de la iso 50001 es el requisito de mejorar el sistema de gestión de energía y el desempeño energético resul-tante. Para ello, es imprescindible conocer el índice de Eficiencia Energé-tica (iee), indicador que define cuánto, cómo y por qué —entre otros— se consume la energía que requiere (demanda) cualquier equipo, sistema o proceso. La importancia de su conocimiento (identificación) radica en que es el único elemento que permite evaluar su comportamiento.

La representación gráfica del índice de comportamiento se muestra en la figura 6, y se le llama línea base o benchmark. Esta curva permite conocer, para los diversos niveles de producción, el índice de consumo de energía. En la figura 7, en el eje de las abscisas se grafica la variable independiente (por ejemplo, toneladas de producción) y en el eje de las ordenadas el ín-dice de eficiencia (por ejemplo, energía/toneladas de producción); la im-portancia de la línea base es que permite comparar el impacto del volumen de producción contra la cantidad de energía que se consume a distintos niveles de producción. Esta gráfica muestra los diferentes escenarios del comportamiento del proceso, el cual, entre más ineficiente es, mayor será su consumo por unidad de producción; así mismo, cuando se cambia a una mejor tecnología, la eficiencia se incrementa. Finalmente, una vez al-canzado el nivel de eficiencia óptimo, la variación esperada del índice, bajo condiciones normales de operación, debe ser mínima. Así, la importancia del benchmarking no es la mecánica de comparación entre valores, sino el confrontar escenarios para llevar a cabo mejoras, cambios y seguimiento —por ejemplo: volumen de producción (a), mejoras al proceso (b) y estado estable—.

Si bien los índices de eficiencia energética y la línea base se usan como referencia para el análisis comparativo entre procesos similares, es necesa-rio asegurar que en ambos escenarios se consideran condiciones equiva-lentes.



Industria

Línea base

Producción

ICE (energía/producción)

Volumen de producción

Eficiencia del proceso

Operación actual-rango-

(sin PEE)

Operación de diseño

Operación (con cambio de proceso)

Operación real (-10%)

Figura 6. línea base (Escenario: volumen de producción).

Industria

Índice de consumo

Cuando se ha alcanza la línea base, el IC debe fluctuar del 1 al 2% de la media, como máximo.

Producción

Energía

Tolerancia en la variabilidad de la energía

Figura 7. línea base (Escenario: mejoras al proceso).



CONCLUSIÓN

La sustentabilidad energética implica un cambio en la forma de uso de la energía, como se muestra en la figura 8.

Cambio de paradigma

Tecnología

Energías

Renovables

Fuentes alternas

Combate al desperdicio

(uso eficiente)

Cultura

Ahorro de energía

Equipos y

sistemas

diferentes

Tecnologías disímiles

Uso inteligente de la energía

Figura 8. E? @ABCo DFGFaHImF aB ?F B@BGIíFJ

¿Qué implica este cambio de paradigma?

1) Antes de producir/comprar una unidad de energía adicional se debe asegurar que el uso actual sea óptimo = Evitar el desperdicio.

2) La eficiencia energética no ocupa el plano estelar que debería = Utili-zar equipos eficientes/ahorrar energía es negocio.

3) Se deben buscar alternativas para producir lo mismo en forma dife-rente = sustituir las tecnologías a partir de fuentes alternas, de prefe-rencia las energías renovables, que ya están disponibles.


93

SEMBlANzAS DE loS AUToRES

Ricardo Armando Códoba Quiroz

Es ingeniero industrial en electrónica, egresado del Instituto Tecnológico de Vera-

cruz, con maestría en Administración y Alta Dirección por la Universidad Autóno-

ma de Coahuila. Cuenta con más de 20 años de experiencia en la industria nuclear.

Se ha desempeñado como operador de reactor y supervisor de operador de reactor

dentro de la Central Laguna Verde. Ha fungido como auxiliar del jefe de operación,

como jefe del Centro de Entrenamiento durante cinco años y como subgerente

de Seguridad Nuclear de la Gerencia de Centrales Nucleoeléctricas. Fue incorpo-

rado al grupo de trabajo encargado de implementar, en la Central Laguna Verde,

las guías de Accidente Severo y las lecciones aprendidas derivadas de Fukushima

Daiichi. Actualmente está a cargo de la Subgerencia de Ingeniería, Gerencia de

Centrales Nucleoeléctricas, de la Comisión Federal de Electricidad.

Rafael Fernández de la Garza

Ingeniero mecánico electricista egresado de la Universidad Nacional Autónoma

de México (unam) con especialidad en Diseño de Plantas Generadoras por la

Universidad de California en Los Ángeles (ucla). Cuenta con más de 40 años de

experiencia profesional en diseño de plantas generadoras geotérmicas de com-

bustóleo, gas, carbón y centrales nucleoeléctricas, así como en diversos temas

relacionados con la seguridad industrial y la protección ambiental. Fue presiden-

te del Comité Internacional Consultivo del Instituto de Operaciones Nucleares

(inpo). Fue director corporativo de Seguridad Industrial y Protección Ambiental

de Pemex. Participó en el diseño, construcción, puesta en marcha y operación de

la Planta Nucleoeléctrica de Laguna Verde, la primera de este tipo en México. Fue

gerente de centrales nucleoeléctricas de la Comisión Federal de Electricidad. Es

miembro y académico de la Academia Mexicana de Ingeniería.



José Miguel González Santaló

Ingeniero mecánico electricista egresado de la Universidad Nacional Autónoma de

México (unam). Realizó estudios de maestría y doctorado en Ingeniería Mecánica

en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (mit), dentro del área de transferen-

cia de calor y energía. Inició su carrera profesional en General Electric en California,

en el área de Reactores Nucleares. Fue director de la División de Ciencias Básicas

e Ingeniería en la Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Azcapotzalco.

Se incorporó al Instituto de Investigaciones Eléctricas (iie) y dirigió el desarrollo

del primer simulador de centrales generadoras hecho en América Latina. Ha sido

consultor privado en los campos de energía y medio ambiente en México, España

y Estados Unidos. Impulsor de los proyectos de captura y secuestro de carbono,

área en la que el iie encabeza varios grupos de trabajo en México y, por encargo

de la Sener, representa a México en el cslf y en el grupo dentro del naewg, que

realiza el atlas regional de CO2 con Estados Unidos y Canadá. Actualmente dirige

la División de Sistemas Mecánicos del iie.

Jorge M. Huacuz Villamar

Ingeniero químico, graduado con mención honorífica en la Facultad de Ciencias

Químicas de la unam. Cuenta con grados de maestría y doctorado en Ingeniería

Física por la Universidad de California en San Diego, Estados Unidos. Fue profesor-

investigador en el Instituto Tecnológico de Tijuana. Fue presidente de la Asocia-

ción Nacional de Energía Solar. Durante aproximadamente ocho años coordinó los

trabajos de la Red Iberoamericana de Electrificación Rural con Energías Renova-

bles, del Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo. Es

miembro del Grupo de Trabajo en Energías Renovables de la Agencia Internacio-

nal de la Energía y del Comité Ejecutivo de varios acuerdos de implementación de

la misma Agencia. Es miembro del Grupo de Expertos en Energías Renovables de

la Comisión de Cooperación Ambiental de América del Norte. Desde febrero de

1980 trabaja en el iie, donde se ha desempeñado como investigador, jefe de proyec-

to, coordinador de especialidad y jefe de departamento; actualmente es gerente de

Energías No Convencionales.


SEMBLANzA DE LOS AUTORES 95

Eduardo Iglesias Rodríguez

Estudió Ciencias Físicas en la Universidad de Buenos Aires, Argentina y realizó

estudios de posgrado en el Departamento de Astronomía de la Universidad de

California, Berkeley, en Física en la Universidad de Buenos Aires. Ingresó a la

Gerencia de Geotermia del Instituto de Investigaciones Eléctricas (iie) en 1981,

su especialidad es la ingeniería de yacimientos (geotérmicos y de hidrocarburos).

Entre sus contribuciones mayores merecen citarse: el desarrollo de dos sistemas

del estado del arte para efectuar registros simultáneos de varias variables en pozos

geotérmicos y petroleros de alta temperatura; la estimación de reservas de los

recursos geotérmicos no explotados de México; el desarrollo de sistemas de infor-

mación para caracterizar yacimientos geotérmicos; y estudios teóricos acerca de

la productividad de pozos geotérmicos y de la influencia de la presencia de CO2

en la producción de fluidos geotérmicos. Trabajó en el Lawrence Berkeley Labora-

tory, Earth Sciences Division en Estados Unidos; en el Instituto de Astronomía y

Física del Espacio; en la Universidad de California, Departmento de Astronomía,

en Berkeley; en la Universidad de Buenos Aires como jefe de Trabajos Prácticos

y en la Armada de la República Argentina, Servicio de Hidrograf ía Naval, como

asistente de Investigación. Es investigador del Instituto de Investigaciones

Eléctricas.

Pablo Mulás del Pozo

Ingeniero químico por la Universidad de Ottawa, Canadá, estudió el doc-

torado en Ingeniería en la Universidad de Princeton. Ha sido profesor en

el Departamento de Ingeniería Nuclear del Instituto Politécnico Nacional, en el

Departamento de Química del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados

y en la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México.

Fue director de los Laboratorios del Reactor Nuclear del Centro Nuclear de Mé-

xico, director de la División de Fuentes de Energía y director ejecutivo del Insti-

tuto de Investigaciones Eléctricas. Asimismo, fue director del Programa Univer-

sitario de Energía de la unam. Asesor de la Rectoría General de la Universidad

Autónoma Metropolitana, coordinador del área de Ingeniería de la Academia

Mexicana de Ciencias y coordinador regional para América Latina y el Caribe en

el Consejo Mundial de Energía. Recibió el doctorado honoris causa en Ciencias

de la Universidad de Salford, Gran Bretaña, en 1993. Es investigador, desde 2006,

en el Instituto de Investigaciones Eléctricas.



Gaudencio Ramos Niembro

Ingeniero mecánico electricista del Instituto Tecnológico y de Estudios Superio-

res de Monterrey, (itesm). Estudió la maestría y el doctorado en la Universidad

Científica y Médica de Grenoble y en el Instituto Politécnico de Grenoble, en

Francia. Actualmente es consultor en sustentabilidad energética. Durante 10 años

fue coordinador técnico de la Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Ener-

gía. Investigador durante 23 años en el Instituto de Investigaciones Eléctricas.

Profesor de asignatura en el Instituto Politécnico Nacional, la Universidad Nacio-

nal Autónoma de México y el itesm. Es miembro de la Academia de Ingeniería y

del Sistema Nacional de Investigadores.


97

Líneas de acción para el futurodel

Desarrollo Energético en México


LíNEAS DE ACCIÓN PARA EL FUTURO DEL DESARROLLO ENERGÉTICO EN MÉXICO 99

Formación de capacidad para la introducción de paquetes tecnológicos dirigidos

a maximizar la eficiencia energética en edificios e instalaciones industriales

Propósito

Conformar un mecanismo de oferta permanente de tecnologías y pa-

quetes tecnológicos para el diseño o rediseño con alta eficiencia de ins-

talaciones de grandes y medianos consumidores de energía.

Antecedentes

Un número creciente de usuarios con altos consumos de energía está

en busca de opciones tecnológicas con resultados comprobados, en un

mercado al que concurren también múltiples oferentes tanto institucio-

nales como individuales.

Descripción

Se partiría de la elaboración de un inventario de instituciones y gru-

pos de investigación activos en el desarrollo de tecnologías con efecto

tanto sobre la demanda de energía como sobre su aprovechamiento

eficiente y, a partir de él, la identificación de sectores potencialmente

interesados en su utilización para realizar beneficios económicos.

Una vez concluido y dado a conocer, se invitaría a organizaciones po-

siblemente interesadas a incorporarse a un convenio de colaboración

interinstitucional con firmas de ingeniería del país para la creación de

un servicio de asesoría de proyectos de instalaciones industriales, cen-

tros comerciales, hospitales, hoteles y edificios públicos, a partir de un

acervo común de tecnologías y paquetes tecnológicos y un servicio de

consulta tanto en línea como en vivo.

Se organizaría una oficina de servicio, que cumpliría la doble función

de impulsar proyectos de atención directa a solicitudes de aplicación o

de servicios y de apoyar el desarrollo de nuevas tecnologías o la ade-

cuación de algunas existentes.

las empresas u otros usuarios interesados se atenderían a través de

un portal electrónico y podrían adquirir derechos de uso de las tecno-

logías de su interés o diseños específicos encomendados a grupos de

respaldo constituidos por especialistas adscritos a alguno o algunos de

los organismos asociados.

El acervo de tecnologías se actualizaría y enriquecería continuamente.



KLMNOtQ

MQteROSNT

la concurrencia de los principales actores en un espacio común multi-

plicaría en forma significativa el alcance de la capacidad instalada tanto

de investigación como de difusión y aplicación de conocimientos y por

consiguiente su impacto sobre la demanda de energía y las necesidades

de inversión en su producción.

Se facilitaría la transferencia de tecnologías precompetitivas a través

de la concertación expedita de acuerdos puntuales entre usuarios y ofe-

rentes; se impulsaría la oferta de servicios de diseño o rediseño de ins-

talaciones por parte de firmas de ingeniería debidamente acreditadas.

Instituciones

participantes

Universidades, centros de investigación públicos y privados, firmas de

ingeniería, profesionales individuales e inventores, así como las depen-

dencias y entidades en los diferentes niveles de gobierno, orientadas al

tema energético.

Tiempo

estimado

El levantamiento del inventario inicial de capacidades y tecnologías to-

maría 4-6 meses; la versión preliminar de los términos del convenio de

colaboración quedaría terminado dos meses después.

la instalación de la oficina y el diseño del portal electrónico y sus sis-

temas de respaldo podría tomar hasta 6 meses más.

Recursos

necesarios

El proceso completo de diseño y puesta en marcha podría costar unos

2 millones de pesos. Se exploraría la posibilidad de obtener un 50% a

partir de alguno de los fondos de innovación del Conacyt y el otro 50%

de aportaciones de los propios participantes.

En adelante, la unidad alcanzaría rápidamente la autonomía financie-

ra a partir de los ingresos que obtuviese por comisiones de los diferen-

tes servicios prestados.



Desarrollo de tecnologías para captura de CO2

en Centrales Termoeléctricas de Ciclo Combinado

UVopósito

Reducir significativamente las emisiones de gases de efecto inverna-

dero derivadas de la generación de energía eléctrica y algunos otros

procesos industriales mediante el uso de tecnologías de captura y al-

macenamiento de carbono.

Antecedentes

los combustibles fósiles constituyen la principal fuente primaria de

energía para la producción de electricidad en México, lo que hace ne-

cesario minimizar las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) a

las que dan lugar. El caso de las plantas de Ciclo Combinado parece es-

pecialmente relevante para nuestro país dado el uso creciente de esa

modalidad en nuestras redes.

Descripción

la Sener ha publicado un mapa de ruta tecnológica para la implanta-

ción de tecnologías de captura de Co2 en el que se establece una se-

cuencia de actividades y proyectos requeridos para lograr el uso comer-

cial de esta tecnología.

Se propone reforzar sus reuniones de trabajo con representantes

de instituciones activas en la generación eléctrica con plantas de Ciclo

Combinado (CFE, Pemex, firmas de ingeniería, empresas industriales y

centros de investigación), lo que enriquecería sus puntos de vista.

Se promovería la constitución de una Red Interinstitucional de la que

una instancia interna se ocuparía de elaborar Términos de Referencia

para concursar proyectos específicos entre los grupos (públicos o priva-

dos) participantes en sus convocatorias, dar seguimiento a su ejecución

y sobre todo, a los impactos de los resultados sobre las prácticas de di-

seño y sobre su contribución de valor en las aplicaciones.

Se ocuparían también de difundir ampliamente los productos de in-

vestigación resultantes y de extender su utilización en las actividades

económicas de cada uno de los actores.



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Y]\^_[`Zb

En línea con las recomendaciones de la Agencia Internacional de Ener-

gía, con esta y otras medidas concurrentes se perseguiría una reducción

en las emisiones por unidad de electricidad generada hacia el año 2050,

hasta llegar a un promedio nacional inferior a 50 g/kwh, variable según

las características de cada unidad y el costo de transporte del Co2.

Instituciones

participantes

Secretaría de Energía, Comisión federal de Electricidad, Instituto de

Investigaciones Eléctricas, Petróleos Mexicanos, Instituto Mexicano del

Petróleo, UNAM, IPN y otras instituciones de investigación del país.

Tiempo

estimado

El levantamiento y organización de la información relativa a proyectos

en marcha podría tomar un mes; la actualización del mapa de ruta y su

discusión con los grupos interesados probablemente consumiría tres a

cuatro meses más.

la red podría quedar constituida y los términos de referencia de los

proyectos complementarios estarían elaborados en el transcurso de los

dos meses siguientes, lo que haría posible publicar la convocatoria an-

tes de un año en total.

Recursos

necesarios

la realización de las actividades mencionadas podría tener un costo

total de 1.5 – 2 millones de pesos, pero uno de sus principales resulta-

dos sería la estimación de recursos necesarios para la realización de los

proyectos resultantes, para su inclusión en los presupuestos públicos

correspondientes.



Programa de fortalecimiento de la tecnología nuclear nacional

cdopósito

Adquirir experiencia para el desarrollo de capacidades nucleares me-

diante la participación de los institutos y entidades del país en los pro-

yectos patrocinados por la Agencia de Energía Nuclear de la OCDE y el

organismo Internacional de Energía Atómica.

Antecedentes

México es miembro de la AEN/OCDE y del OIEA.

El ININ, el IIE, la Comisión Nacional de Seguridad Nuclear y Salvaguar-

dias y varias instituciones académicas desarrollan actividades en tec-

nologías nucleares, pero no han podido integrarse a los proyectos de

investigación y desarrollo multinacionales que requieren participación

de personal, construcción de facilidades de investigación y aportacio-

nes de capital en algunas actividades internacionales.

Descripción

Integrar un grupo con representantes del ININ, el IIE, Sener, UNAM, IPN y

CNSNS, así como del sector industrial y firmas de ingeniería, con la respon-

sabilidad de elaborar los detalles para la participación en los proyectos

de desarrollo tecnológico vigentes en la AEN/OCDE y el OIEA.

El objetivo sería identificar los temas en los que existe cierta capaci-

dad nacional en tecnologías nucleares o que son de interés para dotar

de ella al país, con el propósito de incrementar paulatinamente la parti-

cipación nacional en la construcción de centrales nucleoeléctricas.

A partir de esta información se seleccionarían programas multinacio-

nales en los que convendría participar, a efecto de determinar los costos

de participación, los calendarios y los detalles de las interacciones tanto

entre las instituciones del país como en relación con las extranjeras.

Algunos de estos programas se conocen ya en las instituciones del país

y sería relativamente rápido identificar los requisitos de participación; en

otros, el proceso exploratorio podría requerir tiempos más largos.

la experiencia obtenida en los once proyectos de este tipo de la

Agencia Internacional de Energía de la OCDE (Implementing Agreements)

ha sido muy buena.

El grupo configuraría un programa cuyo desarrollo impulsaría la ad-

quisición de tecnología nuclear para beneficio del país.



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la adquisición de tecnología nuclear, mediante programas participati-

vos entre entidades nacionales y multinacionales permitirá una parti-

cipación nacional significativa en la aplicación de la energía nuclear, lo

que ampliará la base energética y contribuirá al cumplimiento de las

metas ambientales.

Instituciones

participantes

Secretaría de Energía, Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares,

Comisión federal de Electricidad, Instituto de Investigaciones Eléctricas,

Comisión Nacional de Seguridad Nuclear y Salvaguardias y dependen-

cias pertinentes de la UNAM, el IPN y el ITESM, más representantes de la in-

dustria y las firmas de ingeniería.

Tiempo

estimado

El programa de acción inmediata estaría listo en un plazo de aproxima-

damente cuatro meses y el de nuevas acciones en un plazo de ocho a

12 meses.

Recursos

necesarios

El costo del programa de acción inmediata sería del orden de seis millo-

nes de pesos; el de las nuevas acciones derivadas tendría que resultar de

los trabajos del grupo.



Estudios preparatorios para un proyecto demostrativo

del aprovechamiento de recursos geotérmicos a partir del concepto

de Sistemas Geotérmicos Mejorados (SGM)

uvopósito

Avanzar en el desarrollo de capacidad para el aprovechamiento de re-

cursos geotérmicos en nuestro país, a partir de la identificación y eva-

luación de sitios y el entrenamiento científico y tecnológico de personal

a través de su participación en la iniciativa; en especial en cuanto a sis-

temas geotérmicos mejorados.

Antecedentes

Con base en exploración efectuada por CFE con el objetivo de descubrir

y caracterizar recursos geotérmicos convencionales, en México se co-

nocen ya algunas áreas apropiadas para desarrollar SGM. Hacerlo cons-

tituiría un detonante para la investigación científico-tecnológica en

México, así como un importante desarrollo tecnológico para el sector

energético mexicano.

Descripción

Como punto de partida se propone la integración de un pequeño gru-

po iniciador encabezado por la CFE, el IIE, CICESE y la unam, que asumiría

el liderazgo para la selección de uno o varios sitios cuya información

disponible indicara la existencia de alta temperatura a relativamente

poca profundidad. En caso necesario convocarían la participación de

personal de otras universidades en entidades tales como Baja California

y Michoacán.

Con su colaboración y con base en la información que recabara, se

desarrollarían modelos conceptuales y numéricos tridimensionales a

partir de los cuales pudiera estimarse confiablemente el potencial de

generación incorporando para ello a profesionales y estudiantes de di-

ferentes disciplinas los cuales obtendrían, además de importantes co-

nocimientos teóricos y prácticos, experiencia en el desarrollo, caracteri-

zación y evaluación de un SGM. El próximo paso incluiría nuevos estudios

geofísicos para incrementar tanto la confiabilidad de los modelos como

el potencial estimado y se concretaría en la selección definitiva de pun-

tos para perforación considerando cuidadosamente los resultados de

los modelos desarrollados.

Se desarrollarían estimaciones de factibilidad, tiempos y costos de la

o las opciones más promisorias y se elaboraría a partir de este ejercicio

una propuesta para la realización de un proyecto piloto, así como el pre-

supuesto respectivo, el cual se pondría a consideración de las instancias

responsables de la inversión para su realización.



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los resultados de esta actividad proveerían información indispensable

para planear el desarrollo comercial de la tecnología SGM, la cual tendría

un gran impacto en la oferta de energía sustentable del país a mediano

y largo plazo. Además daría lugar a externalidades tales como el desa-

rrollo de instrumentación y pruebas y el diseño de software especiali-

zado.

Instituciones

participantes

Secretaría de Energía, Comisión federal de Electricidad, Instituto de In-

vestigaciones Eléctricas, CICESE y dependencias pertinentes de la UNAM.

Tiempo

estimado

la propuesta quedaría lista para su presentación y discusión en 8-10

meses; la negociación de los fondos necesarios para su realización y la

puesta a punto de la organización de los trabajos podría requerir hasta

6 meses más.

Recursos

necesarios

El costo podría ascender a 5-6 millones de pesos y se cubriría en parte

con aportaciones en especie de las instituciones participantes. Se soli-

citarían aportaciones etiquetadas por 3-4 millones a través de fondos

propios de los organismos del sector y del Conacyt.



Apoyo a la formación de capacidades locales para el diseño de sistemas

y la producción de dispositivos para maximizar el aprovechamiento de fuentes

de energía renovables

��opósito

Incrementar las capacidades de las empresas y los centros de investi-

gación del país para el desarrollo de equipos y sistemas de energía re-

novable.

Antecedentes

De acuerdo con la Ley para el Aprovechamiento de las Energías Renova-

bles y el Financiamiento de la Transición Energética promulgada en 2008

y modificada en junio de 2011, la Secretaría de Energía encabezará un

programa orientado a reducir el peso relativo de los energéticos prima-

rios fósiles del 75% actual a no más de 65% en 2024, 60% en 2035 y 50%

en 2050.

Esto plantea a las firmas de ingeniería y la industria nacional el reto,

que también constituye una oportunidad para de desarrollar una oferta

pertinente y capaz de competir con la de los mejores y más agresivos

proveedores internacionales.

Descripción

Como primer paso elaborar, con apoyo de especialistas en la mate-

ria, los mapas de ruta para las tecnologías de aprovechamiento de las

energías renovables que incluyen las energías eólica, solar, geotérmica,

mini-hidráulica, de la biomasa y del océano. Estas formas de energía son

distintas entre sí tanto en su naturaleza como en los medios tecnológicos

para su aprovechamiento, lo que obliga a elaborar un mapa tecnológico

para cada una.

Una vez disponibles, se elaboraria un plan rector a partir del cual se

llevarían a cabo proyectos de co-desarrollo a ser ejecutados por equipos

de trabajo integrados por personal de empresas, centros de investiga-

ción y academia con apoyo económico de los fondos Sener-Conacyt de

sustentabilidad energética (FSE) y para la Transición Energética y Aprove-

chamiento Sustentable de la Energía (FOTEASE)

los proyectos deberán ser de plena escala y ubicarse en la etapa de

implementación de acuerdo con lo establecido en los mapas de ruta y

serán el vehículo de “Aprender Haciendo” para incrementar las capacida-

des de las empresas e instituciones.

los resultados de un programa de esta naturaleza incluirán personal

capacitado en los aspectos de diseño e ingeniería de componentes y sis-

temas, instalaciones en fase operativa e información técnica y económi-

ca útil para la réplica de proyectos similares.



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f��er las capacidades técnicas existentes para el desarrollo de pro-

yectos y agruparlos en consorcios comprometidos con la integración de

cadenas de valor; promover el desarrollo sustentable de proveedores

mexicanos para incrementar el contenido nacional y establecer micro,

pequeñas y medianas empresas; fomentar el desarrollo de recursos hu-

manos especializados.

Instituciones

participantes

IIE, IMP, ININ y otros centros de investigación e instituciones de educación

superior activos en el tema.

El programa “Aprender Haciendo” arriba mencionado sería coordina-

do por la Gerencia de Energías Renovables del Instituto de Investigacio-

nes Eléctricas.

Tiempo

estimado

la elaboración de los mapas de ruta que constituye el primer paso de

este programa podría estar terminada en un periodo de 8 a 10 meses.

Recursos

necesarios

los recursos económicos requeridos para la elaboración de los mapas

de ruta podrían obtenerse del fondo de Sustentabilidad Energética

Sener-Conacyt. Para la elaboración de cada uno de los mapas de ruta

por tecnología se estima un presupuesto de un millón de pesos. Consi-

derando que en el caso de la energía solar hay dos rutas de conversión

(térmica y fotovoltaica) inherentemente distintas, la primera etapa del

proyecto requerirá un fondo de siete millones de pesos.



Programa de largo aliento para la identificación, evaluación

y desarrollo de fuentes de energía renovables y su difusión extensa

��opósitoAvanzar y profundizar en el conocimiento de los recursos energéticos

renovables del país.

Antecedentes

la Ley para el Aprovechamiento de las Energías Renovables y el Financia-

miento de la Transición Energética establece el mandato para la Sener,

de crear y mantener actualizado el inventario nacional de los recursos

energéticos renovables. El conocimiento amplio y detallado de estos

recursos es crucial tanto para la planeación energética del país como

para la integración a la red eléctrica de la generación distribuida y de

las fuentes renovables que son intermitentes, como el viento y el sol.

Hasta ahora esta actividad se ha llevado a cabo en forma intermitente,

dispersa y poco coordinada.

En un esfuerzo conjunto entre el Conacyt y el Instituto de Investiga-

ciones Eléctricas se creó el laboratorio para la Evaluación de los Recur-

sos Energéticos Renovables de México (LERM) en el que participan más

de 20 instituciones académicas, de investigación y empresas de todo

el país.

Descripción

El primer paso consistiría en reconstituir y reforzar el LERM, retomar las ta-

reas orientadas a consolidar capacidades nacionales, humanas y técnicas

en el tema y proseguir con el levantamiento y análisis de la información

existente en distintos ámbitos.

En una segunda fase se implementaría un programa para la evalua-

ción, análisis y mapeo de los recursos energéticos renovables del país

a partir de la infraestructura técnica y humana creada para el LERM, que

aprovecharía y construiría sobre los resultados ya existentes.

El programa recibiría recursos del fondo para la Transición Energética

y el Aprovechamiento Sustentable de la Energía (FOTEASE). Constaría de

proyectos diseñados expresamente y entrelazados, para cuya realización

podría contarse además con aportaciones de los propios actores intere-

sados o comprometidos en la utilización de los resultados.



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El gobierno de México contará con información confiable que le per-

mita planear la incorporación de las energías renovables tomando en

cuenta la distribución espacial de estos recursos. las empresas tendrán

información que les permitirá identificar los sitios con mejores recursos

para el desarrollo de sus proyectos. los inversionistas podrán evaluar

de manera más confiable los riesgos de sus inversiones. los investiga-

dores tendrán información de utilidad para el diseño adecuado de sus

tecnologías.

Instituciones

participantes

Participarán en el proyecto las instituciones (más de veinte) que actual-

mente constituyen el LERM, con la posibilidad de ampliar el número y la

cobertura geográfica. El proyecto será coordinado por la Gerencia de

Energías Renovables del Instituto de Investigaciones Eléctricas.

Tiempo

estimado

la primera fase ya descrita tendría una duración del orden de 4-6 me-

ses. El proyecto en su totalidad tiene un horizonte de mediano plazo

(6-8 años), si bien empezaría a tener resultados desde el primer año de

su operación. la experiencia internacional demuestra que el conoci-

miento de la magnitud y características de los recursos energéticos re-

novables se hace cada vez más preciso conforme avanzan los métodos

analíticos y los instrumentos utilizados para su medición.

Recursos

necesarios

la primera fase requeriría un apoyo económico del orden de dos millo-

nes de pesos que podrían ser obtenidos del fondo de Sustentabilidad

Energética Sener-Conacyt.


111

Hacia dónde va la Ciencia en México

Créditos del programa


113

HACIA DÓNDE VA LA CIENCIA EN MÉXICO

¢£é¤¥¦oS DEl PRoGRAMA

Comité organizador: Jorge flores valdés, Enrique Cabrero Mendoza, José Anto-

nio de la Peña, José franco, Salvador Malo, luis Mier y Terán, Sergio Revah, Julio

Sotelo, Jaime Urrutia fucugauchi, francisco valdés Ugalde y José Enrique villa Ri-

vera.

Comité técnico: Jaime G. de la Garza Salazar, Rigoberto Aranda Reyes, Ana del Río

Guzmán, José Antonio Esteva Maraboto, Karla Rivas Salas, víctor Muñoz Morales,

Edmundo Álvarez flores, Martha Beltrán y Tenorio.

Responsables de mesa: Julián Adolfo Adame, Martín Aluja, Carlos Arias, Raúl

Arias lovillo, Marcelino Barboza flores, francisco Barnés de Castro, Teresa Bracho,

Carlos Campillo Serrano, Julia Carabias, Alberto Carramiñana, Rolando Cordera,

Sabino Chávez Cerda, José Antonio de la Peña, Elder de la Rosa, Rodolfo de la

Rosa Rábago, Mayra de la Torre, Raúl Delgado wise, Agustín Escobar, Elva Esco-

bar, Adrián fernández-Bremauntz, Héctor felipe fix-fierro, Daniel flores Curiel,

Ernesto flores-Roux, Noé Arón fuentes, Amanda Gálvez, virginia García Acosta,

Juan Eduardo García García, Carlos Gay, Samuel Gómez Noguera, Jesús González

Hernández, federico Graef, luis felipe Guerrero Agripino, Tonatiuh Guillén, luis

Miguel Gutiérrez, Adolfo Guzmán Arenas, Alejandro Hernández, Pedro Hugo Her-

nández, Inocencio Higuera, Eusebio Juaristi, william lee, Soledad loaeza, Sergio

lópez Ayllón, Marcelo lozada y Cassou, José luis lucio, Guido Marinone, Ana Ma-

ría Martínez, Alicia Mayer, Marisa Mazari, María Elena Medina-Mora, francisco Ja-

vier Mendieta, María Isabel Monroy, Dante Morán zenteno, Pablo Mulás del Pozo,

Guillermina Natera, francisco P. Navarro Reynoso, Juan Nepote, Adalberto Noyola

Robles, lorenzo olguín Ruiz, Sylvia ortega, Jorge Padilla, francisco Palomera, Ma.

de lourdes Patiño Barba, Elaine Reynoso Haynes, David Ríos, Mariano J. J. Rive-

ra Meraz, Rafael Rivera, oliverio Santiago Rodríguez fernández, Enrique Ruelas



§¨©ajas, Rosaura Ruíz, Beatriz Rumbos, Mario César Salinas, Antonio Sánchez Ber-

nal, víctor Sánchez-Cordero, Jorge Santamaría fernández, Sylvia Schmelkes, Artu-

ro Serrano Santoyo, xavier Soberón, Julia Tagüeña, Ricardo Tapia Ibargüengoytia,

fernando Toro, Manuel Torres labansat, Jaime Urrutia, francisco valdés Ugalde,

Javier velázquez Moctezuma y Guillermo villalobos zapata.

Ponentes: Adrián Acosta Silva, Julián Adolfo Adame Miranda, Carlos Aguilar, luis

Aguilar, Alfredo Aguilar Elguezabal, Ana María Aguilar Argaez, Raúl Aguilar-Roble-

ro, Enrique Aguilar Rodríguez, José Antonio Alcántara, víctor Alcaraz, Ismeli Alfon-

so, Sergio Almazán Esqueda, Ángel Alpuche Solís, Celia Alpuche-Aranda, Saúl Ál-

varez Borrego, Jesús Álvarez Calderón, Porfirio Álvarez, Jorge Ancheyta, Celestino

Antonioli, Rigoberto Aranda, José luis Arauz lara, David Arellano Gault, Itziar

Arextaga, Carlos Arias, Raúl Arias lovillo, Pedro Arroyo Acevedo, René Asomoza

Palacio, Alfredo Ávila Rueda, Juan Azorín Nieto, José Ramón Azpiri lópez, Joaquín

Azpiroz, Marcelino Barboza, francisco Barnés de Castro, francisco Barnés Reguei-

ro, Hugo Barrera, Rebeca Barriga villanueva, Roger Bartra, Tim Baumgartner, Enri-

que Bazúa-Rueda, valeria Belloro, Ricardo Benavides Pérez, Shoshana Berenzon,

Carlos Beyer, Monserrat Bizarro, Martín Bonfil, Marco Borja, Carlos Bosch, Pedro

Bosch, felipe Bracho, Teresa Bracho, Héctor Bravo-Alfaro, vicente Bringas, Estrella

Burgos, Gerardo Cabañas Moreno, Enrique Cáceres Nieto, Aleida Calleja, Sergio

Camacho lara, Carlos Campillo, Alejandro Canales, fernando Cano valle, Blondy

Canto, Julia Carabias, Rosario Cárdenas, Sergio Cárdenas, Anabela Carlón, Alberto

Carramiñana, Alma Carrasco, Sergio Carrera Riva Palacio, laura Carrillo, María Am-

paro Casar, Margarita Casas, Rosalba Casas, Gonzalo Castañeda Ramos, Eduardo

Castañón, víctor M. Castaño Meneses, Manuel Ángel Castillo, francisco Castrejón,

Gerardo Ceballos, Jorge Cerdio, Carlos Coello Coello, Rafael Colás ortiz, César An-

drés Conchello Brito, óscar fernando Contreras Montellano, Atilano Contreras

Ramos, Rolando Cordera, Ricardo Córdova Quiroz, fernando Cortés, Cristina Cor-

tinas de Nava, José Ramón Cossío, Helena Cotler, Carlos Chávez, Sabino Chávez,

xavier Chiappa Carrara, lars Christenson, leonardo Dagdug lima, Patricia Dávila

Aranda, José de Anda, Romeo de Coss, María de Ibarrola, Camilo de la fuente,

Juan Ramón de la fuente, Jaime G. de la Garza Salazar, Guillermo de la Peña, José

Antonio de la Peña, Ramón de la Peña, Sergio de Régules, Rodolfo de la Rosa, El-

der de la Rosa, Mayra de la Torre, Rafael del villar, Guillermo Delgado lamas, Raúl

Delgado wise, Ángel Díaz Barriga, frida Díaz Barriga, lorenzo Díaz Cruz, Néstor

Díaz, Rufino Díaz, Alberto Díaz-Cayeros, Eloisa Díaz-francés, Graciano Dieck Assad,


CRÉDITOS DEL PROGRAMA 115

ª«¬®¯¯e Dieterlen, Manuel Dorador González, César Augusto Domínguez, Anahí

Dresser, Saurabh Dube, Jorge Durand, José Ramón Eguibar, Alexander Elbittar, Ar-

mando Encinas oropeza, Agustín Escobar, Elva Escobar, federico Escobar Sarria,

vladimir Escobar, Roberto Escudero, luis Estrada, Andrés fábregas Puig, Jesús fa-

vela vara, Héctor felipe fix-fierro, Adrián fernández-Bremauntz, Rafael fernán-

dez de la Garza, luca ferrari, Daniel flores Curiel, Julia flores Dávila, Jorge flores

valdés, Ernesto flores-Roux, José franco lópez, Noé Arón fuentes, Isaura fuentes,

luis fuentes, Sergio fuentes Moyado, Sergio Galina, Amanda Gálvez, Carlos Gar-

cía, Juan Eduardo García García, Mariano García Garibay, Jesús García, fabián Gar-

cía Nocetti, Carmen García Peña, Martín García varela, virginia García Acosta, Ri-

cardo María Garibay, Mario Garza, José Antonio Garzón Tiznado, Carlos Gay, Carlos

Gershenson, Samuel Gitler, luis Arturo Godínez, Gabriel Gójon, Samuel Gómez

Noguera, José S. Guichard Romero, Tomás González Estrada, Jesús González Gon-

zález, luis fernando González Pérez, Jesús felipe González Roldán, Carlos Gonzá-

lez Salas, José Miguel González Santaló, Jorge González-Sánchez, José luis Gordi-

llo Moscoso, José Gordon, Andrés Govela Gutiérrez, federico Graef ziehl, Manuel

Grajales Nishimura, víctor Guerra, luis felipe Guerrero Agripino, Gilberto Guevara

Niebla, Diana Guillén, Tonatiuh Guillén, Constantino Gutiérrez Palacios, luis Mi-

guel Gutiérrez, Adolfo Guzmán Arenas, Roberto Guzmán zamudio, Anne Hansen,

Alejandro Hernández, Carlos Hernández García, Juan Hernández, onésimo Her-

nández, Pedro Hugo Hernández, fausto Hernández Trillo, Sergio Hernández váz-

quez, luis Herrera Estrella, Ismael Herrera Revilla, Inocencio Higuera, David Hiriart,

Jorge Huacuz villamar, Guadalupe Huelsz, Miguel Ángel Huerta Díaz, David H.

Hughes, Roberto Iglesias Prieto, Eduardo Iglesias Rodríguez, Salma Jalife villalón,

Manuel Jiménez Dorantes, luis felipe Jiménez García, Héctor Juárez valencia, Eu-

sebio Juaristi, David Kershenobich, Patricia Koleff, Alberto Ken oyama-Nakagawa,

Mina Konigsberg, Esteban Krotz, federico Kuhlmann, Alfonso larqué, María Isabel

lázaro Báez, william lee, Christian lemaitre, Edgar leonel Chávez, Gustavo leyva,

José luis lezama, Pablo liedo fernández, Alberto lifshitz, Soledad loaeza, lau-

rent loinard, Sergio lópez Ayllón, José lópez Bucio, lizbeth lópez Carrillo, Mala-

quías lópez-Cervantes, Hugo lópez-Gatell, Jorge lópez Portillo, Alejandro lópez

valdivieso, yolanda lópez-vidal, Rafael loyola, Marcelo lozada y Cassou, fernan-

do lozano, Jesús Eduardo lozano ochoa, Rafael lozano, José luis lucio, francisco

A. llano, Salvador lluch-Cota, Manuel Maass, Susana Magallón, Daniel Malacara,

Salvador Malo, Guido Marinone, Ismael Mariño Tapia, Javier Márquez Diez-Cane-

do, César Martinelli Montoya, Ana María Martínez, Jorge Martínez, Martha



°±²³´µ¶· ¸¹²º»¼¼¹, Alfredo Martínez Jiménez, Manuel Martínez lavín, Adolfo Mar-

tínez Palomo, omar Masera, José luis Mateos Trigos, Alicia Mayer, Marisa Mazari,

Magdaleno Medina Noyola, María Elena Medina-Mora, Enrique Mejía, Jorge Me-

léndez, francisco Mendieta, Blanca Mendoza, Eduardo Mendoza, fernando Men-

doza, víctor Manuel Mendoza, Carlos Merchán Escalante, Horacio Merchant la-

rios, Robert Meyers, Tomás Miklos, francisco Miranda, Pedro Moctezuma Barragán,

María Isabel Monroy, Alejandro Monsiváis, luis Montaño Hirose, Ulises Mora Álva-

rez, Dante Morán zenteno, Alfonso Morales, José luis Morales, Miguel Ángel Mo-

reles, luis Moreno, oscar Moreno-valenzuela, Enrique Morett, Juan José Morrone

lupi, Mónica Moya, Pablo Mulás del Pozo, Stephen Mull, David Muñoz, Norma

Patricia Muñoz Sevilla, Juan Carlos Murrieta, Guillermina Natera, Arnulfo Hernán

Nava zavala, Hugo Navarro, francisco Navarro Reynoso, Dámaso Navarro Rodrí-

guez, Ana Claudia Nepote, Juan Nepote, Humberto Nicolini, Rolando Nieva Gó-

mez, Cecilia Noguéz, Adalberto Noyola Robles, Juan Núñez farfán, octavio obre-

gón, Patricia ocampo, lorenzo olguín, Marina del Pilar olmeda, Roger orellana,

luis orozco, fausto ortega, fernando ortega Gutiérrez, Sylvia ortega, Benjamín

ortíz- Espejel, Patricia ostrosky, Jorge Padilla González, Enrique Pacheco Cabrera,

César Pacheco Tena, federico Páez-osuna, Carlos Pallán figueroa, francisco Palo-

mera, víctor Hugo Páramo, María del Carmen Pardo, Raúl Paredes Guerrero, vicen-

te Parra vega, Susan Parker, Ma. de lourdes Patiño, Manuel Peimbert, Eduardo

Peña, Daisy Pérez Brito, Ramiro Pérez Campos, Alicia Pérez Duarte, Edward Peters,

Alonso Picazo, Daniel Piñero Dalmao, francisco Piñón Gaytán, Alejandro Pisanty,

Gregorio Posada vanegas, Enrique Provencio, Jean françois Prud´homme, Martín

Puchet, Mario Ramírez Cobián, Tonatiuh Ramírez octavio, Jorge Ramírez-Solís,

francisco Ramos Gaudencio, Gerardo Ramos larios, Gaudencio Ramos Niembro,

Jesús Gabriel Rangel- Peraza, Elías Razo flores, Justino Regalado, Teresita de Jesús

Rendón, Daniel Reséndiz, Hortensia Reyes, Jorge Alejandro Reyes, Enrique Reyn-

aud, Elaine Reynoso, Emilio Ribes, Horacio Riojas, leonardo Ríos Guerrero, Ernesto

Ríos Patrón, David Ríos Jara, Rafael Rivera, Sandra Rodil Posada, Alejandro Rodrí-

guez Ángeles, fernando Rodríguez de la Garza, Pedro f. Rodríguez Espinosa, oli-

verio Santiago Rodríguez fernández, Roberto Rodríguez Gómez, luis felipe Ro-

dríguez Jorge, Ariel Rodríguez Kuri, Roberto Rodríguez, yosu Rodríguez, leopoldo

Rodríguez-Sánchez, José Roldán xopa, Julio Cesar Rolón, David Romero, fermín

Romero, Miguel Romero, Andrew Roth Seneff, Raúl Rueda, Enrique Ruelas, lena

Ruiz, Rosaura Ruíz, Beatriz Rumbos, Emilio Sacristán Rock, Gerardo Salazar Chávez,

Mario César Salinas, Armando Salinas Rodríguez, Antonio Sánchez, federico


CRÉDITOS DEL PROGRAMA 117

Sánchez, víctor Sánchez-Cordero, oscar Sánchez Escandón, Aarón Sánchez Juá-

rez, José luis Sánchez llamazares, Javier Sánchez Mondragón, Carmen Sánchez

Mora, francisco Sánchez-Sesma, Juan José Sánchez Sosa, Jorge Santamaría, víc-

tor Santibáñez Dávila, Saúl Santillán, Carlos Santos-Burgoa, Edgar Santoyo Gutié-

rrez, José Sarukhán, Jaime Sempere Campello, John Scott, Silvia Schmelkes, Rita

Schwentesius, José María Serna de la Garza, Arturo Serrano, larry Smarr, xavier

Soberón, Isidro Soloaga, fabiola Sosa, Plinio Sosa, Julio Sotelo, luis A. Soto Gonzá-

lez, Horacio Soto, Daniela Spenser, Christopher Stephens, José Emilio Suárez, En-

rique Sucar, vinicio Suro, Julia Tagüeña, Ricardo Tapia Ibargüengoytia, José Anto-

nio Toledo, fernando Toro, Miguel Torres, Manuel Torres labansat, luis Gerardo

Trápaga Martínez, fernando Tudela, Rodolfo Tuirán, Rosa Elena Ulloa, Jaime Urru-

tia, francisco valdés Ugalde, luis valtierra González, oscar valle Molina, luis A.

vargas Guadarrama, Rafael vázquez-Duhalt, Gerardo vázquez Nin, Roberto váz-

quez Meza, Antonio vega Corona, Ambrosio velasco, Jorge velasco Hernández,

Enrique f. velázquez Contreras, Javier velázquez Moctezuma, Salvador venegas-

Andraca, Basilio verduzco, Jean-Philippe vielle-Calzada, luis villa vargas, Juan vi-

llalvazo Naranjo, Jesús villar Rubio, luis Manuel villaseñor, Guillermo villalobos

zapata, Sergio viñals, Ricardo viramontes Brown, Cisco werner, Trevor williams,

veronika wirtz, Rebeca wong, luis zambrano, Guillermo zárate de lara, Gisela

zaremberg, Jorge zavala Hidalgo, luis zavala Sansón, Juan fidel zorrilla y Marga-

rita zorrilla.


119

½NSTITUCIoNES DE ADSCRIPCIóN DE loS PARTICIPANTES

Academia de Ingeniería de México, A. C.

Academia Mexicana de Ciencias, A. C.

Academia Nacional de Medicina

Agencia Espacial Mexicana

Asociación Mexicana de Derecho a la Información, A. C.

Banco de México

Benemérita Universidad Autónoma de Puebla

Cámara Minera de México

Cámara Nacional de la Industria Electrónica de Telecomunicaciones

y Tecnologías de la Información

Centro de Cambio Global y la Sustentabilidad en el Sureste

Centro de Cooperación Regional para la Educación de Adultos en América latina

y El Caribe

Centro de Educación Aeroespacial de México en Jalisco

Centro de Estudios Universitarios

Centro de Ingeniería y Desarrollo Industrial

Centro de Investigación Científica de yucatán, A. C.

Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada,

Baja California

Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A. C.

Centro de Investigación en Geografía y Geomática Ing. Jorge L. Tamayo, A. C.

Centro de Investigación en Matemáticas, A. C.

Centro de Investigación en Materiales Avanzados, S. C.

Centro de Investigación en Química Aplicada



¾¿ÀÁÂÃ Ä¿ ÅÀÆestigación en Sistemas de Salud

Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco

Centro de Investigación y de Estudios Avanzados

Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico de Peñoles

Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica

Centro de Investigación y Docencia Económicas, A. C.

Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste, S. C.

Centro de Investigaciones en óptica

Centro de Investigaciones y Estudios Superiores en Antropología Social

Centro Interdisciplinario de Ciencias Marinas

Centro Médico ABC

Centro Regional de Enseñanza de Ciencia y Tecnología del Espacio para América

latina y el Caribe

Colegio de Ingenieros Mecánicos y Electricistas, A. C.

Comisión federal de Electricidad

Comisión Nacional contra las Adicciones

Comisión Nacional del Agua

Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad

Comisión Reguladora de Energía

Consejo Consultivo de Ciencias

Consejo Mexicano de Investigación Educativa, A. C.

Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología

Consejo Puebla de lectura, A. C.

Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España

Coordinación General Institutos Nacionales de Salud

Corporación Universitaria para el Desarrollo de Internet, A. C.

El Colegio de la frontera Norte

El Colegio de la frontera Sur

El Colegio de México, A. C.

El Colegio de Michoacán, A. C.


INSTITUCIONES DE ADSCRIPCIÓN DE LOS PARTICIPANTES 121

El Colegio de San luis, A. C.

El Colegio Nacional

El fondo de Información y Documentación para la Industria

El Instituto de Ecología, A. C.

facultad latinoamericana de Ciencias Sociales

foro Consultivo Científico y Tecnológico, A. C.

Grupo financiero Banorte

Grupo México

Guadalupe de Guaymas, S. P. R. de R. l.

Hacia una Cultura Democrática, A. C.

Hospital General de México

Hospital Psiquiátrico Infantil Juan N. Navarro

Industrias Bre, S. de R. l. de C. v.

Instituto de Investigaciones Dr. José María Luis Mora

Instituto de Investigaciones Eléctricas

Instituto Estatal Electoral de Baja California

Instituto Mexicano de Tecnología del Agua

Instituto Mexicano del Petróleo

Instituto Nacional de Antropología e Historia

Instituto Nacional de Astrofísica, óptica y Electrónica

Instituto Nacional de Cancerología

Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán

Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático

Instituto Nacional de Geriatría

Instituto Nacional de Medicina Genómica

Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía

Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente

Instituto Nacional de Salud Pública

Instituto Politécnico Nacional

Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A. C.



Çnstituto Tecnológico Autónomo de México

Instituto Tecnológico de Culiacán

Instituto Tecnológico de la laguna

Instituto Tecnológico de Sonora

Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey

International Association of Universities

Internet Society

Nuevas Alternativas Naturales Thermafat, S. A. de C. v.

organización Panamericana de la Salud

Petróleos Mexicanos

Secretaría de Comunicaciones y Transportes

Secretaría de Educación Pública

Secretaría de Energía

Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales

Secretaría de Relaciones Exteriores

Secretaría de Salud

Secretaría del Medio Ambiente del Gobierno del Distrito federal

Sociedad de Beneficencia Española

Sociedad Mexicana para la Divulgación de la Ciencia y la Técnica, A. C.

Sociedad de Química de México

Southwest Fisheries Science Center

Stanford University

Sulfagenix, Inc.

Suprema Corte de Justicia de la Nación

The University of Arizona

The University of California, San Diego

The University of Texas, Medical Branch at Galveston

Universidad Autónoma de Aguascalientes

Universidad Autónoma de Baja California

Universidad Autónoma de Campeche


INSTITUCIONES DE ADSCRIPCIÓN DE LOS PARTICIPANTES 123

ÈÉÊËersidad Autónoma de Chiapas

Universidad Autónoma de Chihuahua

Universidad Autónoma de Guadalajara

Universidad Autónoma de la Ciudad de México

Universidad Autónoma de Nuevo león

Universidad Autónoma de Querétaro

Universidad Autónoma de San luis Potosí

Universidad Autónoma de Sinaloa

Universidad Autónoma de Tabasco

Universidad Autónoma de Tlaxcala

Universidad Autónoma de yucatán

Universidad Autónoma de zacatecas

Universidad Autónoma del Carmen

Universidad Autónoma del Estado de México

Universidad Autónoma Metropolitana

Universidad de Guadalajara

Universidad de Guanajuato

Universidad de Sonora

Universidad Iberoamericana

Universidad Intercultural del Estado de Chiapas

Universidad la Salle

Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo

Universidad Nacional Autónoma de México

Universidad Pedagógica Nacional

Universidad veracruzana

University of Colorado

University of Maryland


Desarrollo Energético

de la colección Hacia dónde va la Ciencia en México,

se imprimió, con apoyo del Conacyt,

en diciembre de 2014 en los talleres

de Grupo Colach Empresarial, S. A. de C. V.

Cerrada de Júbilo 2, colonia Segunda del Periodista

Benito Juárez, México, D. F.

El tiraje consta de 3 500 ejemplares.

En su composición se utilizaron tipos de la familias

Myriad y Warnock y se utilizó papel couché de 135 g.

Coordinación editorial:

Ana del Río Guzmán

Diseño editorial: Asesoría Gráfica

Cuidó esta edición:

Iliana C. Juárez-Perete


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