Innovación hacia un futuro sostenible
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Transcript of Innovación hacia un futuro sostenible
Gianluca GigliucciEnel Ingegneria e Innovazione
SEMINARO “ENERGIA PARA CHILE”SENADO DE CHILE, VALPARAISO, 14 SEPTIEMBRE 2011
Innovación hacia un futuro sostenible
Energía para Chile
El desafío hacia un futuro sostenible
Sensibilidad social a las cuestiones
medioambientales
Población y consumos en fuerte crecimiento
Soluciones tecnológicas globales,aplicaciones locales
Precio y disponibilidad de recursos fósiles
Energía para Chile 3[Source:IEA, ETP 2008]
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CO
2 em
issi
ons
(Gt C
O2/
yr)
CCS industry and transformation 9%
CCS power generation 10%
Nuclear 6%Renewables 21%
End use electricity efficiency 12%
End use fuel efficiency 24%
End-use fuel switching 11%
Power generation efficiency & fuel switching 7%
Baseline Emissions 62 Gt
BLUE Map Emissions 14 Gt
Una solución compleja que necesita de un enfoque “holístico”
Las renovables: una parte de la solución que debe tener en cuenta las particularidades locales
Energía para Chile 4
Uso de la tierra (km2/MWe)
El uso de energías renovables para cubrir una cantidad considerable de los consumo de un País necesita de:• Aprovechar los recursos donde sean disponibles• Utilizar las tecnologías mas adapta para generar energía al costo mínimo en
función de las particularidades locales• Uso de redes inteligentes con sistemas de almacenamiento de energía, para
permitir el manejo de cantidad relevantes de energías renovables no predecible
Recursos renovablesDistribuidos, con baja concentración y no perfectamente predecible
Energía para Chile
El Chile
Sol
Viento
Olas, corrientes, mini-hidro
• Potencial renovable non convencional entre los mejores del mundo: sol, viento, geotermia, olas, corrientes, mini-hidro
• 40% de la energía eléctrica producida por combustibles fósiles de importación
• Consumo eléctricos subiendo 5.4% cada año para los próximos 20 años
• Sitios de consumo lejos de sitios de alta disponibilidad de recursos renovables
Chile’s strong dependency on imported energy sources, price increases in fossil fuels, future restrictions on greenhouse gas emissions, and growing public opposition to large, conventional energy generating plants are all elements that combine to create a significant window of opportunity to incorporate more renewable energy production into the Chilean energy grid [Fundacion Chile, 2010].
Población
Geotermia
Recursos optímales, peculiaridad geográficas únicas
Energía para Chile 6
Difusión masiva de renovables en Chile
• Medida y cualificación de los diferente recursos en toda las áreas geográficas
• Definición de las soluciones tecnológicas más adecuadas para cada área geográfica
• Reducción ulterior del coste de la energía generada para las tecnologías de interés
• Aplicación de tecnologías para la gestión de redes con fuerte presencia de energías renovables no programables
Necesidad de investigación, desarrollo y aplicación de nuevas tecnologías
Las innovaciones necesarias
Energía para Chile 7
La innovación Enel
Energía para Chile
• 200 Investigadores• 3 Centros de investigación• 3 Centros de pruebas• 2 Laboratorios químicos• 40 Patentes• Cooperación con las mejores
universidades en todo el mundo
Pisa133 resources
Brindisi38 resources
Catania14 resources
Coordinación única de I+D para la innovación en todo el mundoInvestigación y Desarrollo
8
Innovación global, aplicación local en todo el mundo
0 – 0.5 GW 0.5 -1 GW 1 - 2. GW 2 – 10 GW > 10 GWRepresentative offices, financial holdings, operative branches, commercial
companies
Energía para Chile
• Combustibles fosiles
• Aumento de eficiencia
• Captura y almacena-• miento de CO2• Emisiones & Residuos
1
• Termosolar• Fotovoltaica
• Geotermica • Viento• Olas y corrientes
• Energías renovables2
• Smart grid• Almacenamien
to de energía
• E-mobility• Edificios Cero CO2
• Zonas remotas
• Redes inteligentes y ahorro energético3
Diferentes caminos de innovación con el mismo objetivo:
un mundo con cero emisiones
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Áreas de investigación
Energía para Chile
Innovación en la captura y el almacenamiento de la CO2
Camino de CO2
Central fosil
Captura
CO2
InyecciónAcuífero
salinoCompresión y transporte
Capa impermeable de roca
1 km
• Formas posibles: pre-combustión, combustión en oxígeno, post-combustión
• Elección primaria Enel: post-combustión, con atención a la posibilidad de captura de pre-combustión
Capturar la CO2 necesita energía fundamental
aumentar la eficiencia las plantas fósiles
Brindisi Brindisi Porto Tolle
Gases: 10.000 Nm3/hCO2 : 2500 kg/h
Gases: 810.000 Nm3/hCO2 : 180.000 kg/h
Gases: 2 Nm3/hCO2 : 0.4 kg/h
Planta DemoPlanta PilotoLaboratorio
El desarrollo de Enel
Enel coordina las mayores empresas europeas de
electricidad en un proyecto de I + D (ENCIO) para lograr
eficiencia >50% (desarrollo y prueba de aceros
especiales)
Energía para Chile 11
Key figures: Net power: 4,7 MWe
Net efficiency: 15,6% Mirror field surface: 8 ha Annual gross prod.: 9,7 GWh
1350
1750kWh/m2
Innovación en el solarArchimede: la planta termosolar mas innovadora del mundo
La primera a utilizar sales fundidos como fluido operativo (550°C)
La primera a utilizar el mismo fluido para colectar y para almacenar la energía (mas simple, mas barato)
La primera integrada con un ciclo combinado, generando vapor a 540°C
Energía para Chile 12
El uso de fluidos geotérmicos caliente está bien establecida
La innovación se centra en el desarrollo de soluciones competitivas para el uso de fluidos geotérmicos con baja temperatura (<180°C)
El impacto ambiental de los ciclos desarrollado es mínimo
Innovación en la geotermiaCiclos binarios de baja temperatura
Prueba de ciclo innovador en Livorno a partir de Enero 2012
Energía para Chile 13
Ciclo hibrido solar-geotérmico
Ciclo hibrido con recurso solar: Más electricidad sin necesidad de expandir el
uso del recurso geotérmico Mejor rendimiento de conversión energética Más rentable que las instalaciones solares
independientes (más horas de operación) Menor riesgo asociado a la disminución de la
temperatura y de la cantidad del fluido geotérmico año cada año
Innovación en la geotermia
Diseño completoPruebas de ciclo de híbridos en Nevada a partir de 2013
Energía para Chile 14
Redes inteligentes, almacenamiento energético y el hidrógeno
Energía para Chile
Innovación en el almacenamiento energético
Demonstración en campo
Análisis de las tecnologías
Baterías de coche y recarga rapidaTest de plantas piloto Almacenamiento agregadosPruebas a gran escala
Aire compresoBaterías de flujo Baterías de alta temperatura HidrogenoHidro de bombeo
Las diferentes tecnologías de almacenamiento permiten una gestión óptima de la red, de la generación hasta el consumo de energía
Gestión en potencia: regulación instantánea de la red Gestión en energía: superposición de picos de producción y consumo Garantía de programación de producción
Tecnología clave para las redes inteligentes
Energía para Chile 1616
Objetivo
Análisis y pruebas de sistemas de almacenamiento y estudio de su integración con los sistemas de generación de energía renovable y la red eléctrica
Innovación en el almacenamiento energético
Laboratorio de pruebas de Livorno
Emul. di Carico LITIO
ZEBRA
VRB
• Pruebas en laboratorio con conexión a generadores renovables• Demonstración de sistemas de gran tamaño en la red de islas Canarias• Medida de las reales prestaciones técnicas y económicas • Identificación de los métodos óptimos de operación y mantenimiento
Actividades
56%
64%
65%
Pruebas de los diferentes sistemas
Próxima instalación:
almacenamiento de
hidrógeno
Energía para Chile 17
El hidrógeno
• Descubierto en 1766 por Henry Cavendish• El nombre “hidrógeno” fue asignado por Antoine Laurent Lavoisier y significa
"generador de agua“• Muy abundante en la Tierra, pero siempre vinculado a otros elementos en
las moléculas
Pros/contras
Es un combustible y un portador de energía a prácticamente cero impacto ambiental Alta densidad de energía por unidad de masa Puede ser producido de fuentes fósiles y renovables Puede ser utilizado para la generación de energía y la movilidad ambientalmente sostenible
El gas hidrógeno no es una fuente primaria de energía Baja densidad energética por unidad de volumen: el almacenamiento no es simple La cadena electricidad-hidrógeno-electricidad tiene baja eficiencia
Una manera interesante para almacenar y utilizar la energía
Energía para Chile 18
Licuefacción (20K)Gas comprimido (200-800 bar)
Hidruros metálicos(1-10 bar, 25-300°C)
Estructuras físicas que contienen hidrógeno
Métodos para el almacenamiento de hidrógeno
800 bar3.3 kWh/kg , 1.1 kWh/litro
MgH2 (10 bar, 300°C)2.5 kWh/kg, 3.8 kWh/litro
2.3 kWh/litro
0.7 kWh/kg, 1.3 kWh/litro
Tanque gasolina
12 kWh/kg9 kWh/litro
Energía almacenada en masa y en volumen
Hidrogeno sin tanque
(1 bar, 20°C)33 kWh/kg3 kWh/litro
Energía para Chile 19
CombustiónAlmacenamiento Integración con renovables
Ciclo combinado alimentado
totalmente por hidrógeno(Fusina-VE)
Almacenamiento en hidruros metálicos
(Fusina-VE)Adriatica,Diamante
Nuevo sistema de almacenamiento con hidruros: test desde
Septiembre 2011
Producción
Coal Pirolysys Plant
(Bastardo-PG)
Proyectos Enel sobre el hidrógeno
Energía para Chile 20
AdriaticaLa experiencia Enel sobre el hidrogeno salió de la costa Chilena (2007)
Generador hidráulico
Generador eólico
Generador solar fotovoltaico
Radar y luces de navegación
Almacenamiento de hidrógeno
Pila de combustibleGenerador de
hidrógeno (electrolizador)
Baterías
Energía para Chile 21
• Producción directa del sol
• Alternativo a la electrolisis• Mejor eficiencia de
conversión en hidrogeno• Todavía en fase de
desarrollo en laboratorio
Ejemplo: Ciclo Yodo - Azufre
Nuevas formas de producir hidrógeno Ciclos termoquímicos para separar el agua
Energía para Chile 22
• Oportunidades del uso de las renovables: Contribución importante a la generación sostenible y autónoma de
energía para todo el país Efectos positivos para el desarrollo económico y social
• Necesidades para un uso masivo de las renovables: I+D para reducir el costo de la energía generada Precio de venta de energía estable para una porción significativa
de la vida de las plantas Inversiones en infraestructuras de redes y en las redes
inteligente con sistemas de almacenamiento energético El hidrogeno: una opción posible que necesita todavía de
investigación
Conclusiones• Solucionar el problema energético del futuro necesita un enfoque holístico
• Las energías renovables representan una parte importante, no la única, de la solución
Energía para Chile
THE REAL REVOLUTION
IS NOT TO CHANGE THE WORLD
RATHER THAN CHANGING THE PLANET, WE HAVE ALWAYS PREFERRED TO CHANGE
OURSELVES