Tecnologías de generación de Energía Renovable

TECNOLOGÍAS DE GENERACIÓN DE

ENERGÍA RENOVABLE

PROYECTOS HIDROELÉCTRICOS

Generación de energía a partir de la fuerza del agua.

TIPOS DE PROYECTOS

Central Hidroeléctrica El Cajón 300 MW (Honduras)

Central Hidroeléctrica Rio Blanco 5.0 MW (Honduras)

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

Descripción: La energía hidroeléctrica convierte la energía potencial que contiene un caudal de agua que se desplaza a través de una diferencia de altura (caída) en energía mecánica a través de turbinas, la cual luego es convertida en energía eléctrica a través de un generador.

Dimensiones usuales: Desde menos de 1 MW hasta más de 300 MW

Tipos de Proyectos: Con o sin embalse (a filo de agua) Con o sin túnel Relación caída/ caudal define el tipo de turbina

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CICLO DEL AGUAPr

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http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c5/Ciclo-del-agua.jpg

FORMULA ENERGÍA HIDROELÉCTRICA

P = g * h * Q * eff

P = Potencia, en kWg = Aceleración por Gravedad, 9.81 m/s²h = Caída, mQ = Caudal, m³/seff = Eficiencia, +/- 0.85

Proy

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P = g * h * Q * eff

g = 9.81 m/s²Q = 5 m³/sh = 100 m

Proy

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P = 4,170 kW 4.17 MW


P = g * h * Q * eff

g = 9.81 m/s²Q = 100 m³/sh = 5 m

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P = 4,170 kW 4.17 MW


P = g * h * Q * eff

g = 9.81 m/s²Q = 5 m³/sh = 200 m

Proy

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P = 8,338 kW 8.34 MW

Componentes:

Presa y toma de agua Embalse Obras de conducción, puede ser:

canal, tubería túnel

Casa de Maquinas Turbinas Generador Tableros de control

Desfogue TransformadorPr

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icosCARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

Presa y Obra de Toma

Tuberíade presión

Casa de maquinas

Desarenador

Canal

Desfogue

CONFIGURACIÓN TÍPICAPr

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SELECCIÓN TURBINAPr

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Hid

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icos

Presa y Obra de Toma

Tuberíade presión

Casa de maquinas

Desarenador

Canal

Desfogue

QUE SE BUSCA???

Proy

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tric

os

Costo de generación (US$/kWh)*

Inversión(US$/kW)*

0.0750 – 0.1475 2,500 – 4,000

Tiempo estimado de desarrolloPre inversión Construcción

2-5 años 2-4 años

* Fuente: Proyecto ARECA, 2009

ASPECTOS ECONÓMICOSPr

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0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

5

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Curva de Duración

% de Excedencia en el Tiempo

Q (m

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DEL AGUA A LA ENERGÍA

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5

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25

Curva de Duración, Caudal de Diseño


Q (m

³/s)


0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

5

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20

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500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

Curva de Duracion Potencia


Q (m

³/s)

Pote

ncia

, kW


Proyectos con alta capacidad para brindar potencia firme a la red eléctrica, al menos durante la temporada de lluvias.

Dependiendo de su configuración y magnitud pueden tener un impacto ambiental y social importante.

Es fundamental la gestión oportuna de los aspectos sociales del proyecto.

En la región la disponibilidad del recurso hídrico es altamente dependiente de las fluctuaciones estacionales, y de los patrones climatológicos.

CONSIDERACIONES RELEVANTES

Proyectos Hidroeléctrico

s

Por su naturaleza son altamente dependientes del sitio en donde se ubique el recurso.

Requieren una inversión significativa en líneas de transmisión o pago de peaje –sitios distantes de centros de población y consumo de energía-

Es requerido la adquisición de los derechos de propiedad en los terrenos de emplazamiento de obras.

Tecnología renovable con mayor representación y potencial.


Proyectos Hidroeléctrico

s

PROYECTOS EÓLICOS

Generación de energía a partir de la fuerza del viento.


Descripción: El aerogenerador funciona capturando la energía del movimiento del viento en las palas del rotor, y transfiriéndola mediante una caja de engranajes al generador, donde es convertida en electricidad de calidad y frecuencia apta para la rede eléctrica.

Dimensiones usuales: Proyectos modulares Capacidad total depende de cantidad de

generadores. Capacidad individual de generador: 300kW – 5MW Proyectos típicos: ≥ 15 MW

Proy

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Configuraciones:

En tierra firme o mar adentro. Aerogeneradores de eje horizontal o de eje

vertical. Rotores de una, dos, tres o múltiples

aspas. Para suministro a la red o a sistemas

aislados Sistema hibrido eólico-solar Sistema hibrido eólico-diesel

Proy

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licos

CONFIGURACIONES

Parque eólico marino de Nysted, Mar Báltico (Dinamarca)

Parque eólico Tejona, Guanacaste (Costa Rica)

FORMULA ENERGÍA EÓLICA

P = 0.5 * A * ρ * v³ * c

P = Potencia, WattsA = Área del rotor, m² ρ = Densidad, kg/m³v = Velocidad del viento, m/sc = Constante, 0.593

LEY DE BETZ

La máxima posible energía que puede ser capturada del viento es limitada al 59.3% de la energía potencial del

viento.


P = 0.5 * A * ρ * v³ * c

P = X


P = 0.5 * 2A * ρ * v³ * c

P = 2X


P = 0.5 * A * ρ * v³ * c

P = X


P = 0.5 * A * ρ * (2v)³ * c

P = 8X


Componentes: 1. Cimientos2. Torre3. Góndola4. Generador5. Caja de cambios6. Aspa

1

2

3

4

56


Inversión(US$/kW)*

0.1046 – 0.2598 2,500 – 3,500

Tiempo estimado de desarrolloPre inversión Entrega equipos Construcción18-24 meses 12-18 meses 12 meses



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Eólic

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QUE SE BUSCA???

Curva de Potencia, Turbina1 MW

0200

400600

8001,000

1,200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24Velocidad(m/s)

Pote

ncia

(kW

)DEL VIENTO A LA ENERGÍA

Frecuencia

Velocidad, m/s

Energía

Hora

s

MW

h

DEL VIENTO A LA ENERGÍA

CONSIDERACIONES RELEVANTES A nivel regional se presenta una

complementariedad importante entre la energía eólica y la hidroeléctrica, la estación seca es la época de mayor régimen de vientos.

En la región, los regímenes de viento abundante para el desarrollo de proyectos de mayor escala (≥15 MW) se concentran en sitios específicos.

Tecnología desarrollada aceleradamente en las ultimas décadas → turbinas con capacidad 200 veces mayor a las disponibles hace 20 años.

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licos

CONSIDERACIONES RELEVANTES A nivel regional se presenta una

complementariedad importante entre la energía eólica y la hidroeléctrica, la estación seca es la época de mayor régimen de vientos.

En la región, los regímenes de viento abundante para el desarrollo de proyectos de mayor escala (≥15 MW) se concentran en sitios específicos.

Tecnología desarrollada aceleradamente en las ultimas décadas → turbinas con capacidad 200 veces mayor a las disponibles hace 20 años.

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PROYECTOS GEOTÉRMICOS

Generación de energía a partir del calor de la tierra.


Descripción: La energía geotérmica es la energía calórica contenida en el interior de la tierra. Este calor puede ser extraído y usado para producir vapor. El vapor mueve turbinas, y esta energía es transmitida a un generador que produce electricidad. Los flujos extraídos son reinyectados a la tierra después de haber aprovechado su potencial.

Dimensiones usuales: Según el recurso disponible y la tecnología

utilizada. Proyectos modulares (Unidades entre 5 y 55 MW)

Proy

ecto

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eoté

rmic

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Tecnologías Geotérmicas:

Según las características del flujo geotérmico (vapor seco, agua liquida, agua liquida libre de impurezas)

Proceso de expansión súbita o flash Proceso de ciclo binario Proceso de flujo total

Proy

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eoté

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CENTRALES GEOTÉRMICAS

Planta Geotérmica Miravalles (Costa Rica)

Planta Geotérmica Berlín (El Salvador)


1

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4

5

Componentes:

1. Pozo de producción 2. Tubería de transporte de fluidos3. Turbina 4. Generador5. Pozo de inyección


Inversión(US$/kW)*

0.0673 – 0.0838 4,000 – 4,500

Tiempo estimado de desarrolloPre inversión Construcción 24-36 meses 12-24 meses



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Geo

térm

icos

CONSIDERACIONES RELEVANTES Costos iniciales muy altos, con costos de

preinversion mas elevados que las demás tecnologías renovables debido al requerimiento de estudios geológicos y la perforación de pozos de exploración.

La energía geotérmica aporta potencia firme a la red y opera con un alto factor de planta (opera de manera consistente cerca de su capacidad nominal instalada)

El Salvador, Nicaragua, Guatemala y Costa Rica cuentan con centrales de esta tecnología.

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PROYECTOS DE BIOMASA

Generación de energía a partir de materia orgánica.


Descripción:

Es la energía asociada a los residuos orgánicos generados en la transformación de productos agrícolas, forestales y a los residuos sólidos urbanos. Se trata de aprovechar la energía interna de estos residuos. También se cultivan grandes superficies específicamente para producir biomasa

Dimensiones usuales:

Amplio rango dependiendo de la tecnología de conversión y del tipo de combustible.

Proy

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Bio

mas

a


Procesos de conversión de biomasa: Combustión directa, se utiliza para producir vapor,

el cual mueve turbinas que transfieren la energía a un generador y produce electricidad. (Calderas)

Procesos termo-químicos, convierten la biomasa en productos de mas alta valor, con una densidad y poder calorífico mayor para producir electricidad. (Carbón vegetal y gasificación)

Procesos bioquímicos, utilizan las características bioquímicas de la biomasa y la acción metabólica de organismos microbiales para producir combustibles gaseosos o líquidos. (Recuperación de gas en rellenos sanitarios) Pr

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Proy

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Procesos de conversión y formas de energía obtenidas a partir de la

biomasa


Configuraciones:

Generación de energía: Plantaciones energéticas.

Generación de energía y calor: Cogeneración

Combustión directa: Calderas Conversión termoquímica:

Gasificación, pirolisis, y digestión anaerobia.

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Componentes de un Proyecto de Biomasa

Combustión directa Gasificación

• Dosificador• Caldera• Generador • Transformador • Deposito de cenizas• Filtro

• Gasificador• Filtro de gas y enfriador• Turbina de gas o motor

Stirling• Generador

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6

7

Componentes:

1. Dosificador2. Caldera3. Generador 4. Transformador 5. Acceso a red eléctrica6. Deposito de cenizas7. Filtro


Generación de energía de biomasa por Combustión Directa

CONFIGURACIONES

Planta de aprovechamiento de biogás a partir de residuos sólidos urbanos

(Badajoz, España)

Planta de combustión directa a partir de desechos de la industria azucarera

(Honduras)


Inversión(US$/kW)*

0.0431 – 0.1183 200 – 1,200

Tiempo estimado de desarrolloPre inversión Construcción 12-24 meses 1 año



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Los proyectos de biomasa dependen de la disponibilidad de combustible, entre mas estable es el suministro mejor es la capacidad de aportar potencia firme a la red durante todo el año → los largos periodos de producción se asocian con la época de cosecha de productos agrícolas (azúcar, café y arroz).

El impacto ambiental de esta tecnología es percibido de manera diferente si se trata de proyectos que aprovechan residuos o del cultivo de plantaciones energéticas, este ultimo caso acarrea también impactos sociales como la presión sobre nuevas tierras y el desplazamiento de cultivos alimenticios.

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mas

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PROYECTOS DE ENERGÍA SOLAR

FOTOVOLTAICA

Generación de energía a partir de la radiación del sol.


Descripción: La energía solar fotovoltaica es aquella que se obtiene por

medio de la transformación directa de la energía del sol en energía eléctrica.

Los sistemas fotovoltaicos convierten la luz solar en corriente eléctrica directa mediante celdas solares integradas en un modulo fotovoltaico (panel solar), la electricidad es transferida a baterías para su almacenamiento y a diversos componentes para su aprovechamiento.

Dimensiones usuales: Sistemas modulares, cada modulo tiene capacidad entre

10 y 100 Watts. Los sistemas tipicos comercializados en la región tienen

capacidades desde menos de 100 Watts hasta 500 Watts.Proy

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Configuraciones:

Corriente directa o con inversor para aplicaciones en corriente alterna.

Sistemas híbridos Fotovoltaico-eólico Fotovoltaico con respaldo de diesel

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CONFIGURACIONES

Sistema hibrido fotovoltaico-eólicoSistema solar fotovoltaico de corriente directa


Componentes:

1. Modulo fotovoltaico2. Controlador de carga3. Batería4. Inversor5. Aplicaciones

1

2

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45

Generación de energía solar fotovoltaica

Costo de generación (US$/kWh)

Inversión(US$/Watt)*

El costo de operación mas relevante para esta tecnología

es la sustitución de componentes (batería)

Superior a US$ 10 Gen Distr. US$ 5

Tiempo estimado de desarrolloPre inversión Construcción

1-6 meses (incluyendo diseño) Menor a 1 mes, si hay equipo en inventario

* El uso de la unidad Watt en lugar de kW se debe a la baja capacidad de generación por unidad de esta tecnología.


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CONSIDERACIONES RELEVANTES El alto costo de esta tecnología la hace poco

competitiva en lugares donde hay acceso a una red eléctrica confiable.

En lugares remotos los esquemas de crédito pueden hacer que la tecnología sea accesible a costos comparable con el porcentaje de ingreso familiar que ya esta siendo invertido en servicios de energía de menor calidad (candelas, kerosene para iluminación y baterías)

En los últimos años se ha comenzado a gestionar en la región sistemas de generación distribuida que permita a los usuarios de la red eléctrica instalar sistemas fotovoltaicos en sus viviendas y negociar con las empresas distribuidoras la venta o el canje de esta energía.

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BIBLIOGRAFÍA Centroamérica: Estadísticas del Subsector Eléctrico. CEPAL Sede Regional,

México. Noviembre 2010. Financing Renewable Energy Projects, A Guide for Developers. Fieldstone

Private Group Ltd , Department of Trade and Industry. February 2000. Clean Energy Project Analysis. RETScreen International, Minister of Natural

Resources Canada. Septiembre 2005. Análisis del Mercado Centroamericano de Energía Renovable. Pampagrass,

Proyecto ARECA, BCIE. 2009 Guía Para el Desarrollo de Proyectos de Energía Renovable. Pampagrass,

Proyecto ARECA, BCIE. Enero 2010. Análisis Comparativo del Marco Regulatorio, Incentivos y Sistema Tarifario de

Precios Existentes para la Compra/Generación de Electricidad de Plantas de Energía Renovables en Centroamérica y Panamá. Geo Ingeniería, Proyecto ARECA, BCIE. 2011.

Manuales sobre Energía Renovable. BUN-CA. Septiembre 2002. Mecanismo de Desarrollo Limpio, conceptos básicos, SNV-SERNA, 2009 Participación de la sociedad civil en los procesos de EIA en Centroamérica.

CCAD-UICN. 2007 Advanced Renewable Energy Project Finance and Analysis. Infocast Business

Intelligence. 2011.

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