TENDENCIAS EN EFICIENCIA ENERGTICA

1
TENDENCIAS EN EFICIENCIA ENERGÉTICA

Por Andrés Amell Arrieta Universidad de
Antioquia Facultad de Ingeniería Grupo GASURE,
Categoría A COLCIENCIAS Medellín, mayo 22 de
2009
2
FACTORES QUE CONDICIONARÁN LAS TENDENCIAS EN
EFICIENCIA ENERGÉTICA.

• Cambio climático y la reducción de emisiones de
  GEI.
• El limite termodinámico para el incremento de la
  eficiencia energética y los problemas asociados.
• Incertidumbre en el suministro y volatilidad en
  los precios de los energético.
• Utilización de nuevos conceptos para lograr una
  aproximación más sistémica.
• Impactos integrales de la energía en los sistemas
  productivos.
• Comfort, movilidad y emulación de tecnologías de
  la información y las comunicaciones.
• Pobreza, escalas de producción e informalidad
  industrial.

3
CAMBIO CLIMÁTICO Y LA REDUCCIÓN DE EMISIONES DE
GEI

• Disminuir el consumo de energía primaria
  aumentando la eficiencia energética.
• Usar combustibles con mayor relación H/C implica
  sustitución entre energéticos.
• Efecto combinado eficiencia energética y
  sustitución energética
• La captura y secuestro de CO2
• Fijación de CO2 por proceso de fotosíntesis

4
INCIDENCIA DE LA CAPTURA DE CO2 EN LA EFICIENCIA
DE CENTRALES TÉRMICAS
Fuente DOE/NETL -2007
5
COSTOS
Fuente DOE/NETL -2007
6
COSTOS DE ELECTRICIDAD
Vida útil 20 años Carbón 1.8 US/MMBTU Gas
Natural 6.75 US/MMBTU
Fuente DOE/NETL -2007
7
LIMITE PARA EL INCREMENTO DE LA EFICIENCIA
ENERGÉTICA

• La restricción que impone el teorema de Carnot

TH
QH
.
w
QL
TL
8
HACIA LA BÚSQUEDA DE LA EFICIENCIA DE CARNOT

• Resistencia y estabilidad de los materiales.
• Formación de óxidos nitrosos.
• Técnicas de refrigeración de componentes.
• Técnicas de recuperación de calor residual.
• Aprovechamiento de fuentes energéticas de baja
  exergía.

9
Perspectivas en el desarrollo tecnológico de
microturbinas
Journal of Engineering for Gas Turbines and
Power. JANUARY 2002, Vol. 124/111
10
INCERTIDUMBRE EN EL SUMINISTRO Y VOLATILIDAD EN
LOS PRECIOS.

• Adaptación a la complementariedad y reducción de
  la eficiencia energética.
• El almacenamiento de energía es una opción
  imprescindible.
• Ya no es suficiente la señal de precios, es
  necesario internalizar las externalidades.
• Ya no es suficiente la señal de precios, es
  necesario la racionalidad ciudadana.

11
ANÁLISIS COMPARATIVO DE FUENTES ENERGÉTICAS POR
GRADO DE ENERGÍA
Tomado de D. Reynolds, Entropy subsidies,
Energy Policy, Vol 26, No2, pp 113-118, 1998
12
NUEVOS CONCEPTOS Y UNA APROXIMACIÓN MAS
SISTÉMICA.

• Los sistemas energéticos interactúan con la
  naturaleza y la sociedad, el concepto de energía
  no es suficiente para examinar las interacciones.
• La energía tiene calidad, en cada transformación
  ella disminuye debido a la generación de
  entropía, se requiere entonces de la EXERGÍA.
• La huella de los flujos energéticos y su
  utilización directa o indirecta, requieren del
  concepto de emergía, para realizar comparaciones
  en una misma base.
• Emergía es la energía disponible (de una sola
  clase) usada previamente, de manera directa o
  indirecta, para hacer un producto. Su unidad es
  el emJoule (eJ)

13
(No Transcript)
14
IMPACTOS INTEGRALES DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS
PRODUCTIVOS

• Incidencia de la eficiencia energética en la
  función de costo.
• Incidencia del sistema energético en la
  productividad de los procesos.
• Incidencia del sistema energético en la calidad
  de los productos.
• Incidencia del sistema energético en la salud
  ocupacional.
• Incidencia del sistema energético en las
  emisiones contaminantes.

15
COMFORT, MOVILIDAD Y EMULACIÓN DE LAS TICs

• Hacia sistemas energéticos personalizados y
  miniaturizados.
• Cambio de paradigma mayor capacidad implica
  mayor eficiencia, son posibles sistemas
  miniaturizados de alta eficiencia?
• El dilema sistemas centralizados de gran
  capacidad facilitan la captura de CO2 versus
  menor posibilidad de captura en sistemas
  miniaturizado.
• Capacidad de almacenamiento y autonomía alta
  densidad de energía, alta eficiencia y efecto
  nulo en las emisiones de gases de efecto
  invernadero.

16
Micro-combustión?

• Con el progreso en investigaciones y desarrollos
  en MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems), se
  hace una necesidad tener fuentes de potencia
  eléctricas con alta disponibilidad de energía por
  unidad de masa o volumen a escalas micro.
• Densidad de energía en los hidrocarburos es
  muchos más alta que las baterías
  convencionalmente usadas.
• Mientras que el Metano posee 57,96 MJ/kg, una
  batería de Li-ion posee 0,5 MJ/kg.

17
POBREZA, ESCALAS DE PRODUCCIÓN E INFORMALIDAD
INDUSTRIAL

• El acceso a la energía en los sectores de menores
  ingresos, requiere ser realizado con la mayor
  eficiencia energética posible.
• La obsolescencia tecnológica de los sistemas de
  conversión energética en sectores de menores
  ingresos, reduce significativamente la eficiencia
  energética.
• La superación de la pobreza está correlacionada
  con el consumo de la energía, por lo que se
  requiere del desarrollo de tecnologías de altas
  eficiencia para estos sectores.
• Históricamente la oferta (tecnologías de
  conversión y energéticos) ha estado orientada a
  los sectores de mayores ingresos.

18
LOS PROBLEMAS DEL CRECIMIENTO ECONÓMICO DE PAISES
EMERGENTES Y DE ALTA DENSIDAD DE POBLACIÓN
Tomado de IEA (Intenational Energy Agency), 2004.
19
COMBUSTIÓN Y CALENTAMIENTO EN PYMES Y EFICIENCIA
ENERGÉTICA

• Grado de obsolescencia tecnológica muy alto y
  baja eficiencia térmica.
• Condiciones críticas de salud ocupacional.
• Mala calidad de los combustibles utilizados.
• Generalmente no existe una oferta de tecnologías
  de alta eficiencia adaptable a su escala
  económica.

20
BARRERAS PARA LA EFICIENCIA ENERGÉTICA EN PYMES

• Tecnologías de nueva generación muy costosas y no
  adaptables a la escala económica de las Pymes.
• Tecnologías muy complejas para el nivel
  tecnológico de los operarios.
• Incompatibilidad entre las nuevas tecnologías y
  los combustibles atípicos normalmente utilizados
  en las Pymes.
• Insensibilidad al cambio tecnológico por parte de
  los empresarios.

21
Hornos de reverbero
22
Hornos para deformación plástica