1

Fronteras de la Energía

Angeles G. Borrego y Carlos Abanades

Instituto Nacional del Carbón (INCAR-CSIC)

5-10 de JulioCentro de Ciencias de Benasque “Pedro Pascual”

Fronteras en el Campus de Benasque

• Fronteras 2004 de la Física• Fronteras 2005 de la Biología Molecular• Fronteras 2006 de la Química• Fronteras 2007 Nuevos Materiales• Fronteras 2008 Cambio Global

2

¿Porqué Fronteras de la Energía?

Los modelos de evolución del clima solo encajan con las observaciones cuando se incorpora a ellos la actividad humana

la causa de esta subida de la temperatura global se halla en el aumento paralelo de la concentración de CO2 en la atmósfera, que es también la más elevada de los últimos ochocientos mil años. En la actualidad, los niveles de CO2 alcanzan las 387partes por millón, un 40% más que en el inicio de la revolución industrial.

Modelos y escenarios climáticos

El reto del Cambio Climático. José María Cuadrat

3

Emisiones de Gases de efecto invernadero

Cuales son las emisiones globales y cuales son los principales gases de efecto invernadero. Cómo de importante es el CO2

CO2; 83,6%

CH4; 8,5%

N2O; 6,7%

Gases fluorados;

1,3%

Producción de Energía Primaria Mundial

IEA, WEO2008

Carbón

Petróleo

Gas

Nuclear

Hidráulica

Biomasa

Renovables

Ene

rgía

prim

aria

30 000 000 000 000 kg CO2

4

¿Qué factores determinan las emisiones de CO 2?

La ecuación de Kaya

Emisionesde CO2

=Emisiones

de CO2¡¡¡

¿Qué factores determinan las emisiones de CO 2?

La ecuación de Kaya

Emisionesde CO2

PoblaciónPoblación

Emisiones= ( )

La demanda Energética Crece, las emisiones crecen

¿Tenemos una crisis energética?

El problema energético Mundial. Eduardo Romero Palazón

5

Emisiones de CO 2 per capita

IPCC 2007

¿Qué factores determinan las emisiones de CO 2?

Emisionesde CO2

PoblaciónPoblación

PIB Energía Emisiones=

PIB Energía( ) ( ) ( )

Renta per capita(queremos que crezcaen todos los países)

Intensidad energética(decrece con ahorro y eficiencia

pero no suficientemente)

6

¿Qué factores determinan las emisiones de CO 2?

Emisionesde CO2

PoblaciónPoblación

PIB Energía Emisiones=

PIB Energía( ) ( ) ( )

Este es el factor que más podemos reducir

IEA, WEO2008

Una visión posible y positiva del futuro energético

Renovables

Eficiencia

Captura CO 2

Nuclear

+2ºC+3ºC

7

Hace falta la ayuda de todos

Los países de la OCDE solos no pueden poner al mundo en la senda de estabilización de las 450 ppm de CO2

¿Cómo se construyen los escenarios y se calculan los costes?

IPCC, 2007

Costes de Mitigación de CO2 y escenarios energéticosJuan Carlos Ciscar-Martínez

8

Destino de la energía primaria

Producción de electricidad

38.1

Transporte

17.6

Redes de Calor & Industria

44.3

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Carbón(15.5)

Petróleo (3.8)

Gas (7.4)

Nuclear (5.4)

Hidroelec (5.4)

Biomasa (0.3)

Solar, Eólica, geotérmica (0.3)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Carbón (8.2)

Petróleo (11.8)

Gas (12.7)

Biomasa (11.2)

Solar, Eólica, geotérmica (0.4)

0

5

10

15

20

Petróleo (16.7)

Electricidad (0.5)

Carbón, gas, biomasa (0.9)

Marbán, 2006

El 77% de la Energía primaria produce 28 Gt CO2

Energia primaria 2007

MITyC

Origen de la Energía en España

El sector eléctrico español y prospectiva eléctrica a 2030. Ángel Luis Vivar

9

MITyC

Energia eléctrica 2007

Origen de la Energía en España

El sector eléctrico español y prospectiva eléctrica a 2030. Ángel Luis Vivar

Acciones Contra el Cambio Climático

Cada cuña son 90 000 M t de CO2

Cada cuña son 90 000 M t de COCada cuña son 90 000 M t de CO22

15 maneras de reducir una cuña15 maneras de reducir una cuña15 maneras de reducir una cuña

Sokolov, 2006

10

4. Aumentar del 40 al 60% la eficacia de 1600 Centrales Térmicas de carbón

Reducción de emisiones en centrales existentes: eficiencia y co-combustiónFernando Rubiera

Tech-wise AD700

Aire

Central T(hoy)

Carbón

Humos(3-15% CO2)

Central T(con captura)

Aire

Carbón

Humos(0-2% CO2)

CO2supercrítico

c.n.

6-8. Instalar sistemas CAC en centrales de carbón

Almacenamiento Geológico de CO2- Andrés Pérez Estaún

11

6-8. Instalar sistemas CAC en centrales de carbón

Planta Recuperadora de CO2

(Malasia)

Sistemas post-combustión

CAC pre-combustiónGasificación

Sistemas de Captura de CO2 en Centrales Térmicas. Luis Romeo

Sistemas oxicombustión

6-8. Instalar sistemas CAC en centrales de carbón

Tecnologías Emergentes de Captura de CO2

Captura de CO2 por ciclos Calcinación-CarbonataciónCarlos Abanades

Combustión con transportadores sólidos de oxígenoJuan Adánez

12

Aplicaciones nuevas del CO2

El CO2 como recurso en ciclos renovables de carbono. Lourdes Vega

9. Multiplicar por 40 la energía eólica reemplazando al carbón

En España hay más de 17300 Mw instalados

En los últimos años ha habido importantes desarrollos aumentándose el tamaño de los aerogeneradoresLa energía offshore representa nuevas oportunidades

Energía Eólica. Presente y Futuro. Ana Talayero

13

11. Multiplicar por 700 la energía solar reemplazando al carbón

EU

RO

/kW

h

Central Central TorreTorre

Central de Torre

0

0,10

0,05

0,20

0,15

0,25

0,30

0,35

Año2000 2005 2010 2015 2020

Cilindro-parabólicos

CilindroCilindro--parabólicosparabólicos

Disco/Stirling

Disco/Stirling

Disco/Stirling

EU

RO

/kW

h

Central Central TorreTorre

Central de Torre

Central Central TorreTorreCentral Central TorreTorre

Central de Torre

0

0,10

0,05

0,20

0,15

0,25

0,30

0,35

0

0,10

0,05

0,20

0,15

0,25

0,30

0,35

Año2000 2005 2010 2015 2020

Cilindro-parabólicos

CilindroCilindro--parabólicosparabólicos

Cilindro-parabólicos

CilindroCilindro--parabólicosparabólicosCilindroCilindro--parabólicosparabólicos

Disco/Stirling

Disco/Stirling

Disco/StirlingDisco/Stirling

Disco/Stirling

Disco/Stirling

Disco/Stirling

Disco/Stirling

Energía Solar de Concentración

Tecnología de Concentración Solar: la segunda oportunidad. Diego Martínez

9. Duplicar la producción nuclear actual reemplazando al carbón

Energía nuclear de fisión

Energía nuclear de fusión

Innovación en tecnología nuclear. Fernanda Sánchez Ojanguren

14

La Biomasa

Aprovechamiento termoquímico de la Biomasa. Rafael Bilbao

Las olvidadas. La Energía Hidroeléctrica

15

Las olvidadas. La Energía Geotérmica

Las olvidadas. La Energía de las mareas

16

Las olvidadas. La Energía de las olas

Costera

Parques marinos con dispositivos que aprovechan la energía de las olas

Acciones Contra el Cambio Climático

Cada cuña son 90 000 M t de CO2

Cada cuña son 90 000 M t de COCada cuña son 90 000 M t de CO22

15 maneras de reducir una cuña15 maneras de reducir una cuña15 maneras de reducir una cuña

Sokolov, 2006

17

• Inconvenientes:•H2 debe ser producido: Se encuentra combinado (< 2% como H2)

�H2 debe ser almacenado

http://europa.eu.int

Nota: los tamaños de los sectores no guardan relación con los mercados actuales o previstos

Acciones ligadas a la economía del hidrógeno

• Ventajas:�Eliminación de la contaminación

derivada de los combustibles fósiles

�Eliminación de los gases de “efecto

invernadero”

�Eliminación de la dependencia

económica externa

�Abundante y bien distribuido en el

mundo

Producción y Almacenamiento de Hidrógeno. Rafael Moliner

Pilas de Combustibles. José Luis García Fierro

Acciones ligadas al transporteFase 1. Coches híbridos de bajo consumo

Fase 2. Combustibles convencionales (Biodiesel y Bioetanol)

Fase 4. Hidrógeno y Pilas de Combustibles

Fase 3. Combustibles futuros (algas, jatrofa ??)

Hacia un transporte sin emisiones de CO2. Gregorio Marbán

18

¿Cómo hacemos frente a los nuevos retos científicos y tecnológicos?

I+D+i

Energía en el VII programa marco y relación con el SET-Plan. Borja Izquierdo

Investigación en el CSIC en temas de Energía. Juan José Damborenea

Foros de Debate

El alcance de las renovables y su estructura de costes

El coste de la energía limpia a gran escala

19

Fronteras de la Energía. El Curso

ZaragozaBarcelonaSevillaMadridValenciaAlicanteOviedoGijónCantabria

Ingenieros de MinasIngenieros IndustrialesLicenciados en QuímicasGeografía e HistoriaFísica

hombres

mujeres

18

23

28

33

38

43

Año

s