TIPOS DE ENERGÍAS RENOVABLES NO · PDF fileenergética convencional actual....

1 1

TIPOS DE ENERGÍAS RENOVABLES NO CONVENCIONALES

Y SU NIVEL DE DESARROLLO Y EXPERIENCIA

EN LA REGIÓN DE ARICA Y PARINACOTA

CENTRO DE ENERGÍAS RENOVABLES

ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA

ELÉCTRICA - ELECTRÓNICA

Ricardo Ovalle Cubillos Ingeniero Civil Eléctrico Dr. Cs Ing. Automática [email protected]

2 2

Fuente de Energía: SOL

1.000 W /m2 DESIERTO DE ATACAMA, CHILE

3

NORMAS CHILENAS

RELATIVAS A LAS ENERGÍAS REN0VABLES

COMISIÓN NACIONAL DE

ENERGÍA

SUPERINTENDENCIA DE

ELECTRICIDAD Y

COMBUSTIBLE

4 4

ENERGÍAS RENOVABLES, FUTURO SUSTENTABLE

REGIÓN ARICA Y PARINACOTA

5 5

TIPO DESARROLLO POTENCIAL

FOTOVOLTAICO TECNOLOGÍA MADURA MUY ALTO

EÓLICO TECNOLOGÍA MADURA NO MEDIDO

GEOTERMICO TECNOLOGÍA MADURA NO MEDIDO

HIDROELÉCTRICO TECNOLOGÍA MADURA ESCASO

BIOMASA TRANSFERENCIA TECNOLÓGICA ESCASO

OLEAJE MARINO PROTOTIPO NO MEDIDO

MATRIZ ENERGETICA RECURSOS RENOVABLES DE LA

REGIÓN DE ARICA Y PARINACOTA

6 6

PROPUESTA DE DISEÑO DE UNA NUEVA MATRIZ ENERGETICA PARA LA REGIÓN DE ARICA Y

PARINACOTA

OBJETIVO ESPECIFICOS:

• Confeccionar un diagnostico de la situación energética convencional de la Región. • Explorar y evaluar el potencial de las energías no convencionales que existen en la Región: solar, eólica,

oleaje, geotérmica, biocombustibles y levantar mapa de prospección de Uranio natural en la Región. • Preparar estudios de sistemas de acoplamiento red instalada generación eólico solar. • Desarrollar estudios de aplicaciones del uranio en la generación de núcleo electricidad. • Confeccionar un mapa geográfico regional con dimensionamiento de los recursos energéticos no

convencionales, sustentado con estudios específicos para cada una de ellos. • Desarrollar prototipos para utilizar energías no convencionales, transfiriendo tecnologías e innovando

productos y procesos relacionados con estas energías alternativas.

OBJETIVOS GENERALES:

• Formular la Matriz Energética de la Región de Arica y Parinacota, con mapeo geográfico y dimensionamiento del potencial energético de los recursos naturales renovables y de la situación energética convencional actual.

• Proponer soluciones para tender a la independencia energética de la región, tomando como referencia una matriz energética dimensionada, de vital importancia para el despegue y desarrollo de actividades económicas trascendentes en la región.

• Formar una mesa pública, privada y universitaria que: (1) proponga políticas públicas en el ámbito de la energía. (2) proponga líneas de investigación y desarrollo en energía (I&D) . (3) coordine su accionar con un centro o núcleo de investigación y desarrollo experto en el área.

IDEA PRESENTADA AL GORE Y CORFO AÑO 2008

Escuela Universitaria de Ingeniería Eléctrica – Electrónica (EIEE)

7 7

ENERGÍA GEOTÉRMICA: La energía geotérmica es la energía térmica que se encuentra acumulada bajo la superficie de la corteza terrestre en zonas de agua de alta presión, de agua caliente, o sobre una capa de rocas calientes. Esta energía termal consiste en el flujo de una corriente permanente de calor desde el interior o magma de la tierra, que atraviesa el manto, llegando a la superficie, dónde la energía es liberada a la atmósfera.

8 8

ENERGÍA GEOTERMICA

CASO REGIÓN ARICA Y PARINACOTA: LICITACIÓN DE CONCESIONES PARA LA EXPLORACIÓN DE ENERGÍA GEOTÉRMICA EN JUNIO 2009 Ministerio de Minería

9 9

ENERGÍA GEOTERMICA

Ministerio de Minería

10 10

ENERGÍA GEOTERMICA


11 11

ENERGÍA GEOTERMICA


12 12

ENERGÍA GEOTERMICA


13 13

ENERGÍAS DE LAS OLAS DEL MAR

14 14

ENERGÍAS DE LAS OLAS DEL MAR

Primera central del mundo de obtención de energía a partir de las olas de Portugal

Aguçadoura (norte de Portugal) a 8 Kilómetros de la costa. La nueva central tendrá una potencia de 2.25 MW y será capaz de suministrar electricidad a hasta 1500 familias.

DIFERENCIA DE ALTURAS OLAS

15 15

El ascenso y descenso periódico del nivel de los océanos o mareas, que tiene sus causas en la atracción gravitacional de la Luna y el Sol, se conoce desde el siglo I A.C., pero hasta que sir Isaac Newton publicó su ley de gravitación en 1686 no pudo formularse una explicación correcta acerca de este fenómeno. UN EJEMPLO DE APROVECHAMIENTO:

MAREOMOTRIZ

16 16

Chile las mareas son de mediana amplitud desde Arica a Corral, con variaciones entre 1,5 y 2 metros. En la zona austral se producen mareas de gran amplitud: en Puerto Montt el nivel de las aguas puede variar unos 8 m. Punta Dungeness, en el estrecho de Magallanes, la variación alcanza a 14 m.

MAREOMOTRIZ

EN ARICA, EL POTENCIAL ENERGÉTICO ASOCIADO A LA MAREOMOTRIZ ES MENOR QUE EN OTRAS REGIONES DEL PAIS.

PREFERIBLE EXPLORAR LA ALTERNATIVA DEL MOVIMIENTO DE LAS OLAS AL IGUAL QUE EN PORTUGUAL.

17 17

HIDROELECTRICA

Se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas.

Molino de agua de paso Hidroeléctrica moderna.

El potencial del agua se controla

18 18

HIDROELECTRICA

CENTRAL HIDROELÉCTRICA CHAPIQUIÑA: Inaugurada en 1967, la Central Hidroeléctrica de Chapiquiña es la única generadora hidráulica en el SING. Aprovecha como fuerza motriz el caudal del río Lauca, en la provincia de Parinacota, Región Arica y Parinacota.

1.000 metros de caída de agua (efectiva)

19 19

BIOMASA

La biomasa es el conjunto de recursos forestales, plantas terrestres y acuáticas, y de residuos y subproductos agrícolas, ganaderos, urbanos e industriales. Esta fuente energética puede ser aprovechada mediante su combustión directa a través de su transformación en biogás, bioalcohol, etc. Los métodos de conversión de la biomasa en combustible pueden agruparse en dos tipos: Conversión bioquímica: se puede obtener el etanol y metano mediante la fermentación alcohólica y digestión anaerobia Conversión termoquímica: se puede obtener gas pobre, carbón y jugos piroleñosos mediante gasificación y pirolisis.

20 20

BIOMASA

ARICA Y PARINACOTA: la Universidad de Tarapacá, a través de su Facultad de Ciencias Agronómicas, lidera un proyecto de investigación avanzada e interdisciplinaria, cuyo objetivo central es pesquisar y evaluar el potencial asociado a las condiciones edafoclimáticas y de disponibilidad hídrica existentes en el desierto del extremo norte del país, para la producción de biocombustibles, fundamentalmente biodiesel a partir del cultivo de Jatropha curcas L. (piñon manso, especie con elevado potencial y que actualmente no existe en Chile) y Ricinus communis L. (higuerilla) entre otras , como asimismo etanol a partir de Zea mays L. (maíz). La empresa Agrícola Tarapacá: “Diseño y aplicación de biodigestión anaeróbica catalizada para residuos avícolas”. La empresa genera 42 mil 500 metros cúbicos al año de desechos orgánicos, los que significan un problema respecto a su disposición. Esto llevó a la empresa a buscar alternativas para darles un uso productivo, como ya se hace a través de la fabricación de fertilizantes y ahora con la idea de crear biogás para utilizarlo en la calefacción interna de las mismas dependencias.

21 21

ENERGÍA EÓLICA

Es la energía obtenida del viento, es decir, la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es transformada en otras formas útiles para las actividades humanas.

22 22

ENERGÍA EÓLICA

Modelación de alta resolución para fines de prospección de energías renovables no convencionales en

el norte de Chile”, desarrollado por el Departamento de Geofísica de la Universidad de Chile, por

encargo de la Comisión Nacional de Energía.

23 23

ENERGÍA EÓLICA

Central eólica, Norte chico, Chile

24 24

CORDAP (2007): Un proyecto que consistía en la “Prospección de recurso eólico en la región de Arica y Parinacota para instalar un parque eólico de 20 MW”.

ENERGÍA EÓLICA

ARICA Y PARINACOTA

CEDER UTA(2010): uso de aerogeneradores 1KW (dos unidades) para abastecer de energía eléctrica una casa de 60m2.

25 25

Velocidad del viento m/s

Pote

ncia

elé

ctri

ca g

ene

rada

W -

mes

PROMEDIO RÉGIMEN DE VIENTO EN POZO ALMONTE – MES DE MARZO (Dato CNE)

ENERGÍA EÓLICA

Comparación de la producción de energía entre aerogeneradores de distinta potencia

El aerogenerador de 500W es superior en rendimiento que el de 300W y 1000W

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Hor

as d

e v

ient

o m

es

1.000W

300W

500W

viento

Curvas de energía

26 26

ENERGÍA SOLAR

27 27

Modelación de alta resolución para fines de prospección de energías renovables no convencionales en

el norte de Chile”, desarrollado por el Departamento de Geofísica de la Universidad de Chile, por

encargo de la Comisión Nacional de Energía.

ENERGÍA FOTOVOLTAICA

28 28

Propósito de un sistema de generación eléctrica fotovoltaico

Fuente de energía: EL SOL INAGOTABLE

Transformación a electricidad

Uso: CONSUMO SUSTENTABLE


29 29

¿CÓMO SE DIMENSIONA UN SISTEMA DE GENERACIÓN ELÉCTRICO MEDIANTE EL USO DE

PANELES FOTOVOLTAICOS?

DETERMINACIÓN DE LA DEMANDA ELÉCTRICA, NIVEL Y TIEMPO .

CONOCIMIENTO DE LA CAPACIDAD DE TRANSFORMAR LA ENERGÍA SOLAR EN ELECTRICIDAD DE UN PANEL FOTOVOLTAICO .

CONOCIMIENTO PARA DIMENSIONAR DE SISTEMA DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA.

CONOCIMIENTO DE LOS ASPECTOS CLIMÁTICOS Y GEOGRÁFICOS.


30 30

Planificación y planteamiento de la instalación fotovoltaica

-El consumo de corriente

-La radiación solar

-La superficie de células fotovoltaicas

-El almacenamiento de energía

INSTALACIÓN


31 31

Determinación de la demanda eléctrica: consumo.

Generalmente se calcula la energía demandada en el periodo de un día.

POTENCIA ELÉCTRICA = VOLTAJE x CORRIENTE (WATT)

P = V x I (W)

ENERGÍA ELÉCTRICA = POTENCIA x TIEMPO (WATTx HORA)

La potencia de los equipos o artefactos a conectar al sistema fotovoltaico se obtiene de la placa o datos técnicos de aquellos. La potencia es una cantidad instantánea.


32 32


ENERGÍA = 680 Wh-día

Desarrollaremos un ejemplo: La descripción de las cargas es la siguiente:

4 Luces incandescente (12V/15W) 40min/día 4x15x(40/60) = 40Wh-día

1 Luz (12V/40W) 7h/día 1x40x7 = 280Wh-día

1 TV (12V/60W) 5h/día 1x60x5 = 300Wh-día

1 Radio (12V/10W) 6h/día 1x10x6 = 60Wh-día


33 33


Si los artefactos deben ser conectados a los 220V, veamos un ejemplo:

ENERGÍA = 2.615 Wh/semana

El consumo total, por semana, será de:

Máquina de lavar: 520W x 2h-sem = 1.040Wh-sem.

Máquina de Coser 100W x (3/4)h-sem = 75Wh-sem.

Aspiradora: 600W x 2,5h-sem = 1.500Wh-sem.


34 34

Determinación de la cantidad de paneles fotovoltaicos necesarios para satisfacer el consumo.

Potencia peak = 54Wp

Voltaje = 17,4V

Corriente = 3,11A

Tamaño = 639 x 652 mm

Rendimiento = 131,7Wp/m2

Módulo de alto rendimiento fotovoltaico policristalino


35 35


Potencia peak = 87Wp Voltaje = 17,4V Corriente = 5,2A Tamaño = 1007 x 652 mm Rendimiento = 133,8 Wp/m2

NOTA: Una unidad de 200Wp y tamaño 1,41m2 , rinde: 141,8Wp/m2

Módulo de alto rendimiento fotovoltaico policristalino


36 36


CONSUMO: 20W – 12V – 1,7a – Energía diaria = 20W x 10h = 200Wh


37 37


REQUERIMIENTO: El sistema fotovoltaico que funciona como fuente de energía eléctrica debe dimensionarse para proveer 200Wh – día y hasta 3 días si ocurre que el tipo de clima del lugar donde se instalará la luminaria solar, presenta en ocasiones esa cantidad de días nublados.


38 38


ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN: En las 10 horas de sol el panel de 85Wp produce: 500Wh – día. La luminaria consume 200Wh-día, por lo que los restantes 300Wh-día quedan almacenados en la batería. Para una autonomía de 3 días, la batería debe ser capaz de almacenar y proveer sin ser recargada: 600Wh a 12V. La batería deberá tener una capacidad mínima de: (600/12) / 0,8 = 65,2Ah


39 39


ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN: Para el ejemplo se requiere: 1 panel fotovoltaico de 85Wp – 12V 1 regulador de carga de 12V – 5A 1 batería ciclo profundo de 100Ah


40 40

Valor de la energía: Sistema de distribución convencional en Arica

41 41

Ejemplo: Un pequeño taller, consumo promedio: 1kW por 10 horas de funcionamiento.

Consumo mensual = 1kW x 10h x 30días = 300kWh-mes

Costo del sistema fotovoltaico: $ 11.500.000.-

En la ciudad: modalidad de tarifa eléctrica BT1

Cobro mensual = $ 40.000.- aprox.

Recuperación de la inversión: 23,5 años.

Alejado de la red eléctrica: Cada kilómetros de línea de media tensión (13,2KV) instalado tiene un costo de US $8.000.- (dato CNE) $ 4.300.000.-

Esta misma instalación fotovoltaica, resulta inmediatamente conveniente a los 2,6 kilómetros alejado del punto de empalme más cercano.


42

CONCLUSIONES

• EXISTENCIA DEL CONOCIMIENTO Y DE LA TECNOLOGÍA PARA

APROVECHAR LAS FUENTES ENERGÍAS RENOVABLES. MADUREZ

TECNOLÓGICA.

• DESCONOCIMIENTO REAL DEL POTENCIAL ENÉRGÉTICO DE LA REGIÓN.

• NECESARIAMENTE SE DEBE PROSPECTAR Y MEDIR LA POTENCIALIDAD DE LOS RECURSOS ENÉRGÉTICOS RENOVABLES DE LA REGIÓN. CON INSTRUMENTACIÓN Y MEDICIONES CERTIFICADAS.

• EXISTENCIA DE UN MARCO LEGAL PARA LA EXPLOTACIÓN, PARA LA EJECUCIÓN, PARA EL USO Y COMERCIALIZACIÓN DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES.

TIPOS DE ENERGÍAS RENOVABLES NO · PDF fileenergética convencional actual....

Documents

Transcript of TIPOS DE ENERGÍAS RENOVABLES NO · PDF fileenergética convencional actual....