INSTITUTO DE ENERGÍAS
RENOVABLES (IER)
Propuesta de Transformación del Centro de
Investigación en Energía (CIE) en Instituto
Presentada por el CIE-UNAM
Índice
Resumen Ejecutivo
1. Problemática energética en el país y el mundo 2. Antecedentes históricos del CIE UNAM
3. Estado actual del CIE UNAM
4. Propuesta de creación del Instituto de Energías Renovables 5. Beneficios de la transformación
Anexos
I. Logros de los departamentos II. Infraestructura
Resumen Ejecutivo
Problemática Energética en el País y el Mundo
La creciente demanda de energía es una de las problemáticas que definirán el destino de México y el mundo en el siglo que comienza. Lo que hagamos o dejemos de hacer a partir de ahora determinará nuestra capacidad para satisfacer los requerimientos energéticos del país, en el futuro.
El inicio de este siglo está inmerso en una problemática energética a nivel global ya que las reservas petroleras, cuyo suministro a la demanda mundial representa más del 81%, manifiestan su finitud, indicando el fin de la era del petróleo barato. En México, el pico en la producción del petróleo se alcanzó en el año 2004 y en el futuro, muy probablemente, la extracción del crudo se hará más costosa y riesgosa. Adicionalmente, se ha demostrado que el CO2 atmosférico se ha incrementado exponencialmente en los últimos años, por actividad
antropogénica, con implicaciones en el cambio climático. Lo anterior obliga a rediseñar la estrategia energética mundial y particularmente la de México.
En la búsqueda de soluciones científicas y tecnológicas a las necesidades energéticas y sus problemáticas ambientales, la diversificación de fuentes de energía con tecnologías no fósiles, principalmente de Energías Renovables (ER), aparece como una de las acciones y retos más importantes que deben existir en el portafolio de proyectos energéticos de México.
El número de instituciones de investigación mexicanas, que tienen grupos de trabajo en algunos temas del área de las ER, es insuficiente para el gran reto científico y tecnológico que enfrenta el país en su diversificación energética, ya que sin duda, el suministro de energía es un área prioritaria y de seguridad nacional. Aunado a lo anterior, no existe en México ninguna institución que de forma integral cultive el desarrollo de las ER.
En este contexto, la UNAM, y particularmente el Centro de Investigación en Energía (CIE), por su fortaleza y madurez académica, tiene la oportunidad de contribuir en forma significativa al desarrollo de las ER en México, dando una respuesta científica, tecnológica y de innovación, a los nuevos contextos económicos, ambientales y sociales. Por lo anterior, resulta pertinente y fundamental para el país, la transformación del CIE en el Instituto de Energías Renovables.
Antecedentes Históricos y Estado Actual del CIE
El primer antecedente del CIE fue el Departamento de Energía Solar fundado en 1979 dentro del Instituto de Investigaciones en Materiales cuyas líneas de investigación estaban relacionadas con el aprovechamiento fototérmico y fotovoltaico de la energía solar. El Laboratorio de Energía Solar (LES) en Temixco, Morelos, fue inaugurado en 1985 como el resultado natural del interés en aumentar la investigación en energías renovables en la UNAM. La madurez, productividad y relevancia de la labor realizada por los grupos del LES permiten a la UNAM crear en 1996, el Centro de Investigación en Energía.
A partir de la creación del CIE, la investigación se organiza en tres departamentos: Termociencias, Materiales Solares y Sistemas Energéticos. Actualmente, en el CIE se estudian, con un enfoque multidisciplinario, problemas relacionados con la generación, transmisión, conversión, almacenamiento, utilización e impactos de la energía, en particular de las fuentes renovables. En varias líneas de investigación, el CIE es el referente nacional. Todas las líneas que se cultivan tienen relevancia internacional o nacional. Muestra de lo anterior es el hecho de que el CIE sea sede de dos laboratorios nacionales: Sistemas de Concentración Solar y Química Solar e Innovación Fotovoltaica y Caracterización de Celdas Solares, ambos proyectos cofinanciados por el CONACYT y la UNAM.
Entre los logros alcanzados por sus investigadores por sus contribuciones en ciencia básica, aplicada, desarrollo tecnológico e infraestructura, se destacan los siguientes: los estudios sobre la interacción de la luz con materiales semiconductores que dan el sustento teórico a la propuesta de un nuevo tipo de láser; los desarrollos sobre recubrimientos para el control de la radiación solar y su aplicación en el ahorro de energía para climas cálidos, el desarrollo de herramientas geotermométricas para la predicción de temperaturas de sistemas geotérmicos; la construcción de un sistema de enfriamiento solar para la producción de hielo; el desarrollo de celdas solares con una eficiencia mayor al 10%. Además, el reconocimiento con que cuenta el personal académico del CIE les ha llevado a liderar redes nacionales e internacionales de investigación; a establecer múltiples convenios de colaboración con instituciones educativas, de investigación, gubernamentales, no gubernamentales y con el sector empresarial, en diversas áreas de las energías renovables.
Actualmente el CIE cuenta con 65 plazas de académicos (43 plazas de investigador y 22 plazas de técnicos académicos). De los investigadores, el 44% son Titulares “C”, el 19% son Titulares “B”, el 30% son Titulares “A” y 7% son Asociados “C”. El 95% de los investigadores pertenecen al Sistema Nacional de Investigadores (SNI). Varios investigadores del CIE han recibido premios nacionales y el propio CIE como institución, ha recibido distintas distinciones.
La producción científica y tecnológica primaria del CIE es buena de acuerdo a los índices del Subsistema de la Investigación Científica. Desde 1997 hasta 2011, se han publicado en promedio 1.7 artículos internacionales anuales por investigador. Actualmente, el CIE participa como entidad académica en los Posgrados de Ingeniería, Ciencias Físicas y Ciencia e Ingeniería de Materiales de la UNAM y cuenta con un registro de 314 estudiantes, incluidos 86 realizando tesis de doctorado. En los últimos cuatro años, se graduaron en promedio por año 10 estudiantes de doctorado, 18 de maestría y 17 de licenciatura. Desde que se creó el CIE (1996), se han graduado 231 estudiantes de licenciatura, 190 de maestría y 105 de doctorado.
En trabajo interdisciplinario, el CIE ha sido exitoso en liderar y desarrollar investigación que requiere el concurso e integración de equipos de trabajo de profesionales de varias disciplinas para abordar problemas reales de la interacción entre energía, medio ambiente, economía y sociedad tales como la economía, ciencias políticas, ciencias sociales, física y diversas disciplinas de la ingeniería. En este ámbito destacan los siguientes logros: (i) la modelación y estudio hacia una economía baja en carbono en México realizada para el Banco Mundial, (ii) los escenarios energéticos, ambientales y económicos desarrollados para la SENER y la Organización Latinoamericana de Energía.
La infraestructura en obra civil y en equipamiento del actual CIE es considerable. Originalmente, el LES tenía 9,556 m2 construidos. Gracias a un esfuerzo conjunto de la comunidad y las autoridades, actualmente el CIE cuenta con 25,163 m2 construidos.
Por lo anteriormente expuesto, es claro que la fortaleza en investigación científica y tecnológica del CIE garantiza que se tenga una base de excelencia académica en la creación de un instituto de investigación especializado en energías renovables.
Propuesta de Creación del Instituto de Energías Renovables
La Universidad Nacional Autónoma de México es una institución clave para que el país pueda transitar hacia un modelo energético que impulse el desarrollo sustentable basado en fuentes renovables de energía. Dentro de la UNAM, destaca el Centro de Investigación en Energía que por la temática y fortaleza de sus grupos de investigación ha jugado un papel importante en el desarrollo de las energías renovables en México.
No obstante el buen desempeño científico y tecnológico mostrado por el CIE en los últimos años, se presentan nuevos retos y necesidades energéticas que enfrentar y satisfacer para beneficio de la sociedad, tanto en México, como en el mundo. Las necesidades energéticas futuras de México, la abundancia de sus recursos renovables, el gran desarrollo mundial que han experimentado las tecnologías de energías renovables y la gran oportunidad que tiene el país de producir nuevas tecnologías para su desarrollo sustentable, requieren mejores instituciones de investigación científica y tecnológica.
En este contexto se propone la transformación del CIE en el Instituto de Energías Renovables (IER), del Subsistema de la Investigación Científica de la UNAM, con la misión y visión siguientes:
Misión
“Realizar investigación científica y tecnológica en energía, principalmente en energías renovables, con desarrollo de tecnologías energéticas sustentables; llevar a cabo estudios, asesorías y capacitación a instituciones en el área; formar recursos humanos especializados, y difundir los conocimientos adquiridos para el beneficio del país.”
Visión al 2030
“Ser un instituto de investigación con liderazgo académico internacional en investigación en energías renovables y temas afines, que propicie el desarrollo científico y tecnológico y permita su aplicación en la solución de problemas relacionados con los ámbitos de la energía y su impacto al medio ambiente para el desarrollo sustentable del país”.
Se proponen como objetivos específicos del IER los siguientes:
Realizar investigación científica y tecnológica sobre materiales, procesos, dispositivos y sistemas que aprovechen las fuentes renovables de energía y que impulsen el uso racional y eficiente de la energía para la sociedad.
Fomentar y llevar a cabo programas de educación (licenciatura y posgrado) y capacitación de alta calidad en ciencia y tecnología, con especialización en energías renovables.
Identificar y fomentar la creación de empresas de base tecnológica relacionadas con el aprovechamiento de las fuentes renovables de energía y con el uso racional de los recursos energéticos para impulsar el desarrollo sustentable del país.
Realizar actividades de difusión y divulgación sobre el desarrollo y aplicación de las energías renovables.
La estructura académica del nuevo IER tendrá como base:
Las líneas de investigación vigentes que han sido desarrolladas debido a su relevancia, originalidad y pertinencia en el campo de la investigación en energía, y que han surgido alrededor de líderes académicos de reconocimiento y prestigio nacional e internacional.
Los departamentos existentes que representan áreas de conocimiento en la investigación en energía, y que agrupan las diferentes temáticas y líneas de investigación.
En la propuesta de transformación, se propone que el IER se enfoque a desarrollar y/o fortalecer, además de las áreas actuales, las siguientes: (i) La evaluación de recursos de energías renovables (solar, geotérmico, eólico y de biocomustibles); (ii) El desarrollo de celdas solares de tercera generación; (iii) El desarrollo de prototipos para la tecnología del hidrógeno; (iv) la fotocatálisis solar; (v) los sistemas geotérmicos hidrotermales y de roca seca caliente; (vi) la química solar de alta temperatura; (vii) la generación de potencia termosolar; (viii) el aprovechamiento de energía solar de baja entalpía; (ix) la energía eólica; (x) los biocombustibles; (xi) la hidroenergía y (xiii) el desarrollo sustentable.
Beneficios de la Transformación
La transformación propuesta del Centro en el Instituto de Energías Renovables, dará lugar a un crecimiento de la entidad que permitirá a la UNAM generar mayor conocimiento de frontera y formar más recursos humanos de calidad para resolver problemas energéticos en el área del desarrollo sustentable. Un crecimiento planeado y ordenado de nuestra institución permitirá además potenciar nuestras capacidades en la diseminación del conocimiento en energías renovables, en la germinación de industrias en áreas afines a las energías renovables y la formación de profesionales de alto nivel capaces de enfrentar estos retos. Esto permitirá a la institución tener una mayor trascendencia.
Un instituto dedicado al desarrollo del conocimiento de las energías renovables, estará mejor posicionado ante los organismos internos de la UNAM para plantear problemas sobre el tema, y contribuir a sus soluciones a través del planteamiento de estrategias. Además, se considera que este Instituto ayudará de manera eficiente a que la UNAM se transforme en una universidad sustentable.
En un contexto más amplio, el instituto podrá también coadyuvar con el gobierno a ofrecer servicios nacionales de calidad, tales como, la formulación de normas o metodologías para la evaluación de los recursos de energías renovables disponibles en el país. De esta manera, un instituto con las características descritas anteriormente, le permitirá a la UNAM responder integralmente a las demandas actuales de la sociedad y del gobierno sobre temas de energías renovables.
Por lo anteriormente expuesto, se considera que la transformación del Centro de Investigación en Energía en el Instituto de Energías Renovables sería en beneficio de nuestra Universidad y del país.
1. Problemática Energética en el País y el Mundo
La creciente demanda de energía es una de las problemáticas que definirán el destino de México y el mundo en el siglo que comienza. Lo que hagamos o dejemos de hacer a partir de ahora determinará nuestra capacidad para satisfacer los requerimientos energéticos del país, en el futuro.
Como se sabe, las fuentes primarias de energía que dominan en el mundo son los combustibles fósiles, y en particular los hidrocarburos; en la actualidad corresponden al 81% de toda la energía primaria producida y consumida. En México, la dependencia es aún mayor, ya que en el año 2010 el 92.5% de la producción de energía primaria correspondió a combustibles fósiles, (66% petróleo, 24.3% gas y 2.2% carbón).
La demanda energética mundial está en continuo aumento a un ritmo de crecimiento anual del 2%. A medida que crece la población y las economías, millones de personas en todo el mundo disfrutan de los beneficios de un estilo de vida que requiere consumos de energía cada vez mayores. Según la Agencia Internacional de Energía, en su escenario de referencia, la demanda mundial de petróleo evolucionará de 86.7 millones de barriles al día en 2010 a 107.1 millones de barriles diarios en 2035, es decir se incrementará un 24% más en ese periodo. Este escenario plantea un reto colosal en términos de inversiones, en particular en un contexto de declinación de las reservas y las plataformas de producción de petróleo.
El contexto de declinación de las reservas es ya evidente, en donde muchos de los campos de petróleo y gas del mundo están llegando a su madurez. La producción de crudo tocó techo en los Estados Unidos en 1970, en Alaska en 1988, en el Mar del Norte en 1999 y en México en 2004, a pesar de que los grandes descubrimientos más recientes fueron encontrados precisamente en esos lugares (Alaska y Mar del Norte en 1967 y en México, el yacimiento de Cantarell en 1971). Hoy en día, los descubrimientos de nuevos yacimientos de fuentes energéticas se dan principalmente en lugares donde los recursos son difíciles de extraer, ya sea por motivos físicos, económicos o incluso políticos.
¿Cuándo tocará techo la producción mundial? Algunos especialistas sugieren hacia el 2012, otros más el 2020 y algunos otros en el 2050. A partir de ese momento la producción disminuirá. Cualquiera que sea la fecha, para los expertos petroleros del mundo es claro que este recurso está declinando rápidamente en relación a la escala temporal humana. Lo más probable es que mucho antes que se alcance este límite, que eventualmente puede ser extendido por los avances tecnológicos, el juego de la oferta y la demanda petrolera y su impacto en la evolución de los precios del petróleo constituirán un factor determinante para el fin de la era de los hidrocarburos.
Adicionalmente, se ha demostrado que los gases de efecto invernadero, principalmente el bióxido de carbono, producidos por el uso intensivo de los hidrocarburos son los causantes del incremento de la temperatura media global y consecuentemente del llamado cambio climático, que tiene graves consecuencias para los seres humanos.
Por todo lo anterior, es urgente una utilización más eficiente y racional de la energía, así como una sustitución emergente de los combustibles fósiles por otras fuentes de energía renovables y más limpias.
Ante esta situación energética mundial, México requiere un cambio de paradigma energético. Es inevitable preguntarse ¿cuáles son las fuentes energéticas con las que se puede enfrentar el agotamiento de los yacimientos de combustibles fósiles y que simultáneamente permitan la conservación del medio ambiente para un desarrollo sustentable? Esto se debe lograr sin tensiones geopolíticas dramáticas por el control de los yacimientos de hidrocarburos y sin la degradación irreversible del medio ambiente natural, particularmente debida a las emisiones de gas de efecto invernadero. El uso racional y eficiente de las actuales fuentes energéticas, así como el desarrollo de tecnologías para el aprovechamiento y uso masivo de las energías renovables (ER), son la solución a este problema.
Aunque se sabe que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma, se entiende por energía renovable a la energía que proviene de fuentes naturales virtualmente inagotables en la escala humana, ya sea por la inmensa cantidad de energía que contienen, o porque su tasa de generación es mayor que su tasa de consumo. Estas energías tienen la característica de que su uso prácticamente no afecta al medio ambiente. Ellas son la energía solar, la eólica, la biomasa, la geotérmica, las pequeñas centrales hidráulicas y la oceánica. Las grandes centrales hidráulicas, aunque renovables, se excluyen porque son tecnologías totalmente desarrolladas, comerciales y no requieren de un apoyo específico para su implantación y uso masivo. El hidrógeno y otros vectores energéticos, que pueden ser obtenidos por diferentes mecanismos, en particular utilizando las fuentes de energías renovables, se incluyen dentro de esta temática. Solo como un ejemplo de la abundancia de las fuentes de ER, baste decir que la energía solar recibida cada 10 días sobre la Tierra equivale a todas las reservas conocidas de petróleo, carbón y gas.
En México se cuenta con un potencial energético de ER de los más altos del mundo, particularmente de energía solar. Con sólo una superficie aproximadamente de 4100 km2
(aproximadamente un cuadrado de 64.4 km de lado), que bien podría ubicarse en los estados de Sonora, Baja California o Chihuahua (los de mayor insolación) y usando tecnologías termosolares de potencia y fotovoltaicas (de tan solo 10% de eficiencia) ya existentes, se podría instalar la capacidad que suministre los 242.5 TWh que se generan actualmente en el sector eléctrico del país.
Además del recurso solar, en México se dispone también de una enorme cantidad de recursos eólicos, geotérmicos, de biomasa y oceánicos factibles de aprovechar.
Varios países del mundo han reconocido lo anterior y desde hace varias décadas han trabajando en la investigación científica y tecnológica para aprovechar las ER, así como en la implementación de políticas y programas para su uso masivo. Gracias a ello, el mercado mundial de las ER en 2011 fue de $257 mil millones de dólares americanos, el cual sigue creciendo y todavía hay mucho por descubrir y desarrollar.
No obstante este rápido crecimiento del aprovechamiento de las ER, en el caso de México existen dos aspectos importantes que resaltar sobre los hidrocarburos:
Por un lado, el país no debería depender de un recurso energético que está declinando, y para el cual, el día de mañana probablemente se encuentre importándolo masivamente a precios elevados y con consecuencias económicas, financieras y sociales muy graves (de hecho ya estamos importando grandes cantidades de gasolinas, gas natural y carbón).
Por el otro lado, el país tiene la oportunidad de aprovechar los elevados precios del petróleo para hacer inversiones inteligentes en el sector petrolero, en investigación y desarrollo, que prolonguen los beneficios de este recurso y que permitan transitar en una forma más segura hacia una matriz energética sustentable que contribuya al desarrollo nacional basado en fuentes renovables.
Ante estos escenarios complejos de la energía y sus consecuencias ambientales, lo que hagamos o dejemos de hacer a partir de ahora determinará nuestra capacidad para satisfacer los requerimientos energéticos del país en el futuro y lograr así una mejor preservación del medio ambiente.
En la búsqueda de soluciones científicas y tecnológicas a las necesidades energéticas y sus problemáticas ambientales, la diversificación de fuentes energías con tecnologías no fósiles aparece claramente como una de las acciones prioritarias que deben existir en el portafolio de proyectos energéticos de México. Siendo la investigación una de las tareas fundamentales y estratégicas que garantizan una seguridad energética a nuestro país.
En el contexto nacional de investigación, es importante citar que las principales instituciones que han venido realizando investigación y desarrollo tecnológico en el sector energético son: el Instituto Mexicano de Petróleo (IMP), el Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE), y el Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ).
El IMP realiza principalmente investigación para PEMEX en los programas de investigación relacionados con la exploración y explotación de los recursos del petróleo. El ININ realiza investigación que apoya las actividades nucleares de la CFE, aunque ofrece también apoyo a la industria y al sector salud a través del estudio de radioisótopos, protección del medio ambiente, gestión de desechos radiactivos, seguridad nuclear y radiológica. El IIE realiza investigación tecnológica en sistemas eléctricos, mecánicos y de control, así como en energías alternas. En el área de energías alternas, desarrollan metodologías y programas de ingeniería para la exploración y explotación de recursos energéticos del subsuelo (petroleros y geotérmicos), tecnologías para el aprovechamiento de recursos no convencionales (energía solar, viento, biomasa y micro-hidráulica), así como metodologías para la operación segura y confiable de centrales nucleares e instalaciones petroleras.
Además de estas 3 instituciones del sector energético nacional, existen otras Instituciones que realizan investigación en algunas áreas de las energías renovables, dentro de las cuales destacan principalmente en la temática de materiales y celdas solares: el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (CINVESTAV) del Instituto Politécnico Nacional (IPN), la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM), el Centro de Investigación en Materiales Avanzados (CIMAV), y el Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico (CENIDET). Finalmente, en la UNAM estos temas se cultivan en diferentes entidades académicas: el propio Centro de Investigación en Energía (CIE), el Instituto de Ingeniería, la Facultad de Ingeniería, la Facultad de Química, entre otras.
No obstante el número de instituciones mexicanas que tienen grupos de trabajo en algunos temas del área de las ER, es claro que es insuficiente para el gran reto científico y tecnológico que enfrenta el país, ya que sin duda, el suministro de energía es un área prioritaria y de seguridad nacional. Aunado a lo anterior, no existe en México ninguna institución que de forma integral y exclusiva cultive el desarrollo de las ER.
Por lo antes mencionado, resulta pertinente considerar el desarrollo dinámico de nuevas estrategias de investigación, tendientes a favorecer la producción y utilización de fuente renovables de energías, al mismo tiempo que se desarrollen capacidades para el uso eficiente y racional de la energía. En este contexto la UNAM, y particularmente el grupo que integra al actual CIE, por su fortaleza y madurez académica tiene una ventana de oportunidad para contribuir en forma más significativa al desarrollo científico y tecnológico de estas áreas en nuestro país.
En este último contexto, resulta oportuno y de gran relevancia, la transformación del Centro de Investigación en Energía en el Instituto de Energías Renovables.
2. Antecedentes Históricos del CIE UNAM
La historia del actual Centro de Investigación en Energía inició en el Centro de Investigación en Materiales (CIM) fundado en 1967 y cuyo principal objetivo era realizar investigación en ciencia e ingeniería de materiales. A partir del CIM, se crea el Instituto de Investigaciones en Materiales (IIM) en 1979 y en él se establece el Departamento de Energía Solar cuyas principales líneas de investigación fueron las asociadas con las áreas del aprovechamiento fototérmico y fotovoltaico de la energía solar.
Siendo el Director del IIM el Dr. Guillermo Aguilar Sahagún, y a raíz del desarrollo de los grupos de investigación que constituían este Departamento y del proceso de descentralización que por esas fechas decidió realizar la UNAM, se gestó el proyecto de crear un laboratorio foráneo de energía solar, cuya construcción se proyectó sobre una superficie de 4,200 m2 en Temixco, Morelos y se terminó en agosto de 1984.
La inauguración del Laboratorio de Energía Solar (LES) ocurrió en agosto de 1985 con la presencia del Dr. Jorge Carpizo McGregor, Rector de la UNAM, del Dr. Arcadio Poveda Ricalde, Coordinador de la Investigación Científica, del Dr. Guillermo Aguilar Sahagún, Director del IIM y del Dr. Luis Enrique Sansores Cuevas, primer Jefe del LES.
La figura 1 muestra una fotografía de la fachada del edificio principal de las instalaciones del CIE-UNAM, la cual se ha mantenido a la fecha.
Figura 1. Fachada del edificio principal del CIE-UNAM.
Los objetivos específicos del LES fueron: ofrecer las condiciones adecuadas para realizar investigación básica, aplicada y desarrollo tecnológico en energía solar, participar en la formación de recursos humanos a través de programas de posgrado en energía solar y de cursos de actualización, y difundir los conocimientos generados de las investigaciones y participar en la formación de una cultura nacional en el aprovechamiento de la energía solar y otras fuentes renovables de energías. Los jefes del LES que siguieron al Dr. Sansores cronológicamente fueron los Doctores Eduardo Ramos Mora, Manuel Martínez Fernández y Jaime Cervantes de Gortari.
La madurez, productividad y relevancia de la labor desarrollada por los académicos del LES desde su inauguración, conducen al Consejo Universitario presidido por el Rector Dr. José Sarukhán Kermez a crear, el 13 de noviembre de 1996, el Centro de Investigación en Energía (CIE) con una conformación académica de 24 investigadores y 10 técnicos académicos. El Dr. Sarukhán nombró, en diciembre de 1996, como primer director del CIE al Dr. Manuel Martínez. Con esta conversión del LES a CIE, la misión del Centro quedó establecida como:
“Realizar investigación básica y aplicada y desarrollo tecnológico en la generación, transmisión, conversión, almacenamiento, utilización e impactos de la energía, en particular de las fuentes renovables; llevar a cabo estudios, asesorías y capacitación a instituciones en el área de la energía; formar estudiantes, principalmente de posgrado, a través de cursos y tesis, y difundir los conocimientos adquiridos en el área, para alcanzar el desarrollo sustentable del país”.
Grupos de investigación
Inicialmente el LES estaba organizado en 4 grupos de investigación, a saber, el grupo de sistemas fotovoltaicos, el de transferencia de energía y masa, el de física teórica y el de termodinámica aplicada. Con la creación del CIE y considerando su misión, los grupos se reorganizan en 9 coordinaciones agrupadas en tres departamentos: i) el Departamento de Materiales Solares con tres coordinaciones: Recubrimientos Ópticos y Optoelectrónicos, Solar-Hidrógeno – Celdas de Combustible y Superficies, Interfases y Materiales Compuestos; ii) el Departamento de Sistemas Energéticos con cuatro coordinaciones: Concentración Solar, Geoenergía, Planeación Energética y Refrigeración y Bombas de Calor; y iii) el Departamento de Termociencias con dos coordinaciones: Física Teórica y Transferencia de Energía y Masa.
En la etapa inicial del CIE se estableció que cada coordinación de investigación debería tener un mínimo de cuatro académicos: tres investigadores (dos titulares y un asociado) y un técnico académico. Al inicio, no todas las coordinaciones se pudieron conformar de la manera descrita, pero al cabo de tres años, los grupos se integraron de acuerdo a los lineamientos originales. A lo largo de un poco más de 15 años, los grupos de investigación se han consolidado en personal, en líneas de investigación y trabajo académico, y han coadyuvado significativamente a la consolidación del posgrado en los diferentes programas en donde participa el CIE.
3. Estado actual del CIE UNAM
Estructura del CIE
Actualmente el CIE tiene la estructura académica que aparece en el organigrama de la figura 2, el cual considera como elemento básico a las nueve coordinaciones de investigación agrupadas en los tres departamentos:
En esta estructura se observa también la organización del CIE a través de la interacción de la Dirección con los Departamentos y Coordinaciones de Investigación, el Consejo Interno y los Cuerpos Colegiados, la Coordinación de Docencia y el apoyo de las cuatro Secretarías: Académica, Gestión Tecnológica y Vinculación, Administrativa y Técnica.
Líneas de investigación y logros
De acuerdo a su misión, en el CIE se estudian, con un enfoque multidisciplinario, diversos temas relacionados con la energía, en particular con las fuentes renovables de energía, realizando investigación científica y tecnológica. Las líneas de investigación que se cultivan en el CIE por los diferentes grupos son numerosas y variadas. A continuación se mencionan las más relevantes por departamento.
En el Departamento de Materiales Solares (DMS) las líneas de investigación son: el estudio de materiales semiconductores para el desarrollo de celdas solares de 1ra, 2da y 3ra generación, el desarrollo de dispositivos ópticos y optoelectrónicos para aplicaciones en energía solar, la producción de recubrimientos semiconductores a nivel de planta piloto, la evaluación de sistemas fotovoltaicos y tecnologías fotovoltaicas, el desarrollo de catalizadores para aplicaciones en celdas de combustible y producción de hidrógeno, el desarrollo de materiales semiconductores mediante diversas técnicas (sol-gel, evaporación térmica y “sputtering”) para aplicaciones en celdas solares, los procesos de fotocatálisis para descontaminación de aguas, el desarrollo de nuevos materiales y su aplicación electroquímica en sistemas de almacenamiento de energía (baterías, capacitores y supercapacitores), los sistemas integrados híbridos solar-hidrógeno para suministro de energía en sistemas aislados e interconectados a la red eléctrica convencional, la conversión y el almacenamiento de energía electroquímica y fotoelectroquímica, el estudio de las heterouniones híbridas de polímeros conductores con semiconductores inorgánicos, las nanociencias y la nanotecnología para el monitoreo y la remediación ambiental, la física de superficies en materiales semiconductores, la bioenergía y los biocombustibles.
En el Departamento de Sistemas Energéticos (DSE), las líneas de investigación que se desarrollan son la óptica de concentración solar, la transferencia de calor y masa en sistemas de concentración solar, el estudio sobre materiales reflectores y absorbedores (desarrollo y medición de propiedades), la conversión directa de energía (termoiónicos y termoeléctricos), la desalación solar, los procesos a altas temperaturas y altos flujos radiativos (destoxificación y producción de combustibles solares), los sistemas termosolares para generación de potencia eléctrica y calor de proceso industrial, la simulación matemática de sistemas térmicos de aprovechamiento de la energía solar, la evaluación de los recursos solar, geotérmico y eólico, el desarrollo de nuevas alternativas para la producción de frío y el acondicionamiento de aire con sistemas térmicos, la evaluación de sistemas solares de calentamiento de agua mediante un laboratorio de pruebas, el diseño y optimización de sistemas solares para calentamiento de agua, el secado solar, el desarrollo de bombas de calor para el ahorro de energía, los transformadores de calor para reciclado de calor en la industria, los estudios exergéticos de sistemas de refrigeración, el desarrollo de nuevas herramientas mejoradas para la exploración y explotación de los sistemas hidrotermales, los estudios de transferencia de masa, calor y momentum en pozos y yacimientos geotérmicos, la geoquímica de fluidos geotérmicos, los procesos de interacción roca-agua y alteración hidrotermal, la estadística aplicada al manejo de datos experimentales y la geoquimiometría, los estudios sobre el origen de volcanes, el desarrollo de software especializado para la solución de problemas geocientíficos, la geoquímica analítica para la caracterización de materiales geológicos, la prospectiva y simulación de sistemas energéticos, la mitigación del cambio climático, la sustentabilidad de sistemas energéticos, las tecnología y economía de las
plantaciones/cultivos energéticos y la relación presente y futura de los aspectos ambientales, tecnológicos, sociales y políticos de la energía en México y en el mundo.
Finalmente, en el Departamento de Termociencias (DTC), las líneas de investigación son la transferencia de energía y masa en flujos por convección natural, en flujos en canales con transporte de sedimentos, en flujos oscilatorios, en flujos magnetohidrodinámicos, en sistemas de aprovechamiento de energía solar y en edificaciones, el transporte en nanocompuestos y medios porosos, la condensación y superfluidez de los excitón-polaritones en microcavidades semiconductoras, los sistemas complejos, la termodinámica de procesos irreversibles, la sociofísica y la mecánica estadística.
En todas las líneas de investigación, sus responsables muestran un elevado nivel de competencia y de reconocimiento entre sus pares nacionales e internacionales, avalado esto en estudios bibliométricos y en bases de datos de productividad científica (Science Citation Index, Scopus, etc.). En algunas líneas de investigación como las de películas delgadas para el control de la radiación solar, celdas solares, refrigeración solar, concentración solar o exploración geotérmica, el CIE es el referente nacional. Muestra de lo anterior es el hecho de que el CIE, en este momento, sea sede del Laboratorio Nacional de Sistemas de Concentración Solar y Química Solar (proyecto cofinanciado por el CONACYT, la UNAM y la UNISON) y del Laboratorio Nacional de Innovación Fotovoltaica y Caracterización de Celdas Solares (también cofinanciado por el CONACYT y la UNAM). No obstante es importante mencionar que todas las líneas de investigación que se cultivan tienen relevancia nacional y/o internacional.
En el cultivo de varias de las líneas de investigación se han formado y consolidado grupos con contribuciones relevantes en ciencia básica, aplicada, desarrollo tecnológico e infraestructura. Por ejemplo, en ciencia básica destacan estudios sobre la interacción de la luz con materiales semiconductores (que han sido publicados en las revistas Science y Physical Review Letters) que dan el sustento teórico a la propuesta de un nuevo tipo de láser.
En ciencia aplicada destacan: (i) los estudios sobre recubrimientos para el control de la radiación solar para su aplicación en el ahorro de energía para climas cálidos, resultando éstos en una transferencia tecnológica para su producción industrial y comercialización; y (ii) el desarrollo de herramientas geotermométricas mejoradas para la predicción de temperaturas de sistemas geotérmicos (que han sido publicados en revistas indizadas y protegidos con una patente en trámite).
En desarrollo tecnológico resaltan: (i) la construcción de un sistema de enfriamiento solar para la producción de hielo operado con nitrato de litio - amoniaco (el cual obtuvo el 1er Lugar del Premio Nacional de Energías Renovables 2006 en la categoría de Innovación, con una patente en trámite); y (ii) el desarrollo de celdas solares de CdTe con una eficiencia mayor al 10%. Esta innovación ha permitido construir una planta piloto para el depósito de películas delgadas en áreas de 100 cm2, en colaboración con una empresa mexicana.
En infraestructura experimental sobresalen: (i) el desarrollo del horno solar de alto flujo radiativo de 30 kWt; (ii) el campo de pruebas de helióstatos instalado en la Universidad de Sonora en Hermosillo; (iii) los laboratorios de mecánica de fluidos y transferencia de calor para estudios de uso eficiente de la energía; y (iv) la planta fotocatalítica para la remediación de aguas contaminadas.
En trabajo interdisciplinario, el CIE ha sido exitoso en liderar y desarrollar investigación que requiere el concurso e integración de equipos de trabajo de profesionales de varias disciplinas para abordar problemas reales de la interacción entre energía, medio ambiente, economía y sociedad tales como la economía, ciencias políticas, ciencias sociales, física y diversas disciplinas de la ingeniería. En este ámbito se tiene los siguientes logros: (i) la modelación y estudio hacia una economía baja en carbono en México realizada para el Banco Mundial, (ii) los escenarios energéticos, ambientales y económicos desarrollados para la SENER y la Organización Latinoamericana de Energía (y que han sido publicados en revistas indizadas), y (iii) la evaluación de la sustentabilidad energética, ambiental, económica e institucional de los sistemas energéticos, especialmente de centrales hidroeléctricas, desarrollada para la CFE. Adicionalmente, el CIE ha sido muy activo en vinculación, destacando en este rubro dos logros: (i) el estudio realizado para el Senado de la República sobre “Una Alternativa Energética Sustentable para México (Análisis y Propuesta)”, del cual se derivaron insumos importantes para las leyes: “Ley para el Aprovechamiento de Energías Renovables y el Financiamiento de la Transición Energética” y “Ley de Promoción y Desarrollo de los Bioenergéticos”; (ii) el desarrollo y puesta en operación del Laboratorio de Pruebas de Equipos de Calentamiento de Agua Solar para apoyar los programas de hipotecas verdes del CONACYT y el PROCASOL de SENER-CONUEE.
Por lo anteriormente expuesto, es claro que la fortaleza en investigación científica y tecnológica del CIE garantiza que se tenga una base de excelencia académica en la creación de un instituto de investigación especializado en energías renovables.
Personal académico
Desde su creación en el año 1996, el CIE realiza una importante labor en el avance del conocimiento en las áreas que le competen y cuenta entre su personal académico con destacados miembros de la comunidad científica y tecnológica mexicana. En particular, su quehacer involucra áreas de ciencia básica, aplicada y desarrollo tecnológico, balanceando estos aspectos en la generación de conocimiento dentro de una institución multidisciplinaria e interdisciplinaria. La figura 3 muestra la evolución del personal académico adscrito al LES-CIE desde 1985 hasta 2012.
En 1985 el número de plazas de académicos en el LES era 26: 14 investigadores y 12 técnicos académicos. En diciembre de 1996, en el momento de su creación, el Centro de Investigación en Energía (CIE) había incrementado su personal a 34 académicos: 24 plazas de investigadores (15% fueron Inv. Tit. “C”, 19% Inv. Tit. “B”, 43% Inv. Tit. “A”, y 23% Inv. Asoc. “C”) y 10 técnicos académicos. Hoy en día, el CIE cuenta con 65 plazas de académicos: 43 investigadores y 22 técnicos académicos. En el gráfico se ve con claridad que el mayor crecimiento de personal ocurrió entre los años 1995 y 2003 a una taza de aproximadamente 3 académicos por año. Antes y después de este periodo, el crecimiento ha sido reducido.
Como se puede ver en la figura 4, de las 43 plazas de investigadores que se tienen en el CIE, el 44% son Titulares “C”, el 19% son Titulares “B”, el 30% son Titulares “A” y sólo el 7% son Investigadores Asociados “C”. Con base en estos índices de calidad (obtenidos fundamentalmente por el número actual de Investigadores Titulares “C”), el CIE alcanzó un incremento de investigadores Titulares “C” del 375%, lo cual le permite en este momento
tener un gran número de líderes en las áreas de investigación que cultiva, avalando con esto su consolidación.
La figura 5 muestra la distribución de investigadores pertenecientes al Sistema Nacional de Investigadores (SNI). Se puede observar que el 26% son niveles III, el 32% son niveles II, el 37% son niveles I y solo el 5% no pertenecen al Sistema. Además se tienen 4 técnicos académicos con reconocimiento del SNI.
De manera similar, la figura 6 muestra la distribución de todos los académicos del CIE dentro del PRIDE. Como se puede observar el 37% son niveles “D”, el 40% son niveles “C”, el 17% son niveles “B” y el 6% corresponde al nivel B del PAIPA.
Figura 3. Evolución del personal académico en el periodo 1985-2012.
Figura 5. Distribución de Investigadores del CIE en el SNI.
Figura 6. Distribución del personal académico del CIE en el PRIDE.
El número de investigadores de alto nivel académico en el CIE representa una de sus principales fortalezas. Esto indica que la entidad académica cuenta con líneas de investigación consolidadas que garantizan su futuro desempeño académico. Además, la dinámica de promoción de su personal académico sugiere una entidad universitaria con gran ímpetu. En los 15 años de su existencia, en el CIE se han promovido 16 académicos a Investigadores Titulares “C” y 18 a Investigadores Titulares “B”. El CIE es una de las entidades con el menor promedio de edades en el subsistema de la investigación científica. La edad promedio de sus Investigadores Titulares “C” es de 56 años, en tanto que la edad promedio del mismo nivel de investigadores de todo el subsistema es de 60 años. La edad promedio de todos los investigadores del CIE es de 51 años al 2012 y la del subsistema es de 54 años.
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Son diversos los reconocimientos con los que los académicos de este Centro han sido distinguidos, entre los cuales destacan los siguientes: la Distinción Universidad para Jóvenes Académicos en el Área de Tecnología, la Medalla Marcos Moshinsky, la Medalla Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz, los cuatro Premios Nacionales de Energía Renovable, los Premios a la Investigación Científica y al Desarrollo de la Física en México de la Sociedad Mexicana de Física y los Premios León Bialik. Asimismo, el propio Centro fue distinguido en 1999 con la Venera José María Morelos y Pavón en el Área de Innovación Tecnológica, máxima presea otorgada por el Gobierno del Estado de Morelos. En 2008 el CIE fue reconocido con el Premio Estatal de Ahorro de Energía Eléctrica 2008 otorgado también por el Gobierno del Estado de Morelos y la CFE – División Sur-Centro.
Asimismo, varios investigadores han ocupado cargos importantes en consejos consultivos y en diversas asociaciones científicas, destacándose la participación en el Consejo Consultivo para las Energías Renovables y el Consejo Consultivo de Cambio Climático del Gobierno Federal; y los nombramientos como Presidentes de la Asociación Nacional de Energía Solar (ANES), del Instituto Nacional de Geoquímica (INAGEQ), de la Sociedad Mexicana de Electroquímica, de la Academia Nacional de Ingeniería, de la Academia de Ciencias de Morelos, entre otras. Finalmente varios investigadores participan como editores científicos de revistas internacionales indizadas, entre las cuales destacan: Applied Thermal Engineering, Solar Energy, Solar Energy Materials & Solar Cells, International Journal of Energy Research, y la Revista Mexicana de Ciencias Geológicas.
Productos de investigación
El CIE ha mostrado una alta capacidad de producción científica y tecnológica primaria desde su creación. Entre sus productos primarios se encuentran la publicación de artículos en revistas indizadas y congresos, el desarrollo de infraestructura e instrumentación experimental, patentes, normas, el desarrollo de programas de cómputo especializados, los estudios de investigación y desarrollo para el sector social, público y privado, entre otros.
En diciembre de 1996, el Laboratorio de Energía Solar (LES) contaba con una productividad académica acumulada de 187 artículos publicados en revistas indizadas del Web of Science (WoS) y un número total de 3,093 citas. A un año de su creación (Dic. 1997), los investigadores del CIE lograron publicar 35 artículos en revistas indizadas, los cuales acumularon un total de 479 citas externas. Aproximadamente a 15 años de su creación, el número total de artículos en el SCI alcanzado por el CIE es de 1,030 con un impacto de 10,150 citas, lo que produce un factor-H institucional de 41 (SCI).
En la figura 7 se muestra la evolución de los artículos con arbitraje y factor de impacto en el “Science Citation Index” (SCI) publicados por investigadores adscritos al CIE desde 1997 hasta 2011. En este período, en promedio, se publicaron 1.7 artículos internacionales anuales por investigador en revistas de relevancia en sus áreas. El promedio del Factor de Impacto de las revistas internacionales en donde los investigadores del CIE publican sus trabajos es de 2.3 y la mediana de 2, siendo estas cifras altas para las áreas de investigación que se cultivan en el CIE. También durante este período se publicaron 34 libros y 89 capítulos en libros y 700 artículos en memorias de congresos nacionales e internacionales.
De la productividad académica total acumulada del CIE al 2012 (1,030 artículos publicados), la contribución por departamento de investigación fue la siguiente: Departamento de Materiales Solares, DMS (42.4%); Departamento de Sistemas Energéticos, DSE (29.6%); y Departamento de Termociencias, DTC (28%). En lo que respecta al impacto de estos trabajos de investigación publicados (a través del número total de citas documentadas por el SCI: 10,150 citas), la contribución por departamento fue la siguiente: 53.4% de DMS; 25.0% del DSE; y 21.6% del DTC.
Otro indicador muy importante asociado a la productividad académica del CIE es el número de proyectos de investigación que se han tenido a lo largo de su historia.
La figura 8 muestra el comportamiento histórico de este indicador en el período 2000 – 2011. Como se aprecia en el gráfico, el mayor número de proyectos de investigación corresponden a proyectos CONACYT y proyectos DGAPA. En los últimos 4 años se observa un incremento muy importante de proyectos, particularmente de proyectos de ingresos extraordinarios. Esto refleja la intensa actividad que en los últimos años el CIE ha realizado para vincularse con diferentes sectores. En el año 2011, se tuvieron en total 60 proyectos representando éstos un monto total de $ 33,095,451. De ellos 11.4% correspondieron a DGAPA ($3,753,085), el 72.1% al CONACYT ($23,862,247) y 16.5% a Ingresos Extraordinarios ($5,480,118).
Figura 8. Distribución de proyectos en el CIE
Docencia y Formación de recursos humanos
Los académicos del CIE también han realizado una importante y continua labor docente y de formación de recursos humanos, participando en programas de Posgrado y Licenciatura, tanto de la UNAM como de instituciones educativas regionales. Actualmente se participa como entidad académica sede en los Posgrados de Ingeniería, Ciencias Físicas y Ciencia e Ingeniería de Materiales de la UNAM y en la Licenciatura de Ingeniería en Energías Renovables.
Varios investigadores del CIE también colaboran como profesores en la Universidad Autónoma del Estado de Morelos, en el Instituto Tecnológico de Zacatepec y en otras instituciones de educación superior del Estado. Algunos de los programas de posgrado se han logrado vincular con el sector productivo del país, destacando la Maestría de Energía del Posgrado en Ingeniería (Energía), que se ha orientado, a través de cursos presenciales y a distancia, al mejoramiento de la formación académica de profesionistas de la Comisión Federal de Electricidad y de empresa Industrias MABE.
El CIE organiza anualmente la Escuela de Investigación en Energía y el Congreso de Estudiantes de Posgrado con el objeto de atraer estudiantes a los programas de posgrado en los que participa como sede. También ha iniciado un diplomado a distancia y cursos de educación continua con una temática variada, entre las que se encuentran el Curso Taller de Tecnologías Solares y los cursos de estadística básica y avanzada, bombeo fotovoltaico, redacción de textos científicos, entre otros.
Durante el año 2011, el CIE tuvo registrado un número total de 314 estudiantes, de los cuales 200 realizan o realizaron trabajos de tesis (31 de licenciatura, 83 de maestría y 86 de doctorado). Desde que se creó el CIE (1996) se han inscrito 37 estudiantes de licenciatura (a
partir de agosto del 2011), 218 de maestría y 173 de doctorado, dando un total histórico de admisión de 428 estudiantes. Adicionalmente a estos ingresos, se ha tenido un registro de 231 estudiantes de programas de licenciatura externos realizando trabajos de tesis, así como un número promedio/año de 115 estudiantes de bachillerato y licenciatura con otro tipo de actividades académicas (servicio social, prácticas profesionales, residencias profesionales o estancias de verano).
En relación con las estadísticas de graduación del 2011, se graduaron 13 estudiantes de
doctorado, 19 de maestría y 23 de licenciatura. Desde su creación, en el CIE se han graduado 231 estudiantes de licenciatura, 190 de maestría y 105 de doctorado, dando un total de 526 graduaciones y por ende 526 tesis.
La figura 9 muestra la evolución del número de estudiantes graduados por nivel desde 1997 hasta el 2011. Se ve con claridad como el CIE ha fortalecido la graduación de estudiantes de posgrado a lo largo de los años, particularmente de doctorado. De hecho el CIE tuvo en los últimos 4 años un promedio de doctores graduados por investigador de 0.25, correspondiendo este índice a uno de los más altos de la UNAM (el promedio del CIC en el periodo 2008-2011 es de 0.14). En el año 2011 este índice fue de 0.31 para el CIE.
Un número considerable de nuestros graduados de doctorado, han realizado estancias posdoctorales nacionales o internacionales y se encuentran trabajando en universidades o tecnológicos de varios estados (por ejemplo en la UAEM, UNISON, UABC, UAN, UANL, U. Veracruzana, UQRoo, UPCh, UPMor, CENIDET, ITZ, ITO, entre otros), así como en empresas de la iniciativa privada. Muchos de estos egresados, ahora profesores-investigadores, siguen colaborando con los grupos de investigación del CIE en los que se formaron, varios de ellos a través de las redes temáticas del CONACYT.
También es importante mencionar la labor de difusión de la ciencia y la tecnología, realizada por el personal del Centro a lo largo de estos años, a través de conferencias invitadas, entrevistas en medios de comunicación, pero también al recibir visitas a las instalaciones y participar en actividades de divulgación como la Semana Nacional de la Ciencia y la Tecnología en el Estado de Morelos.
Vinculación
Para cumplir con sus actividades sustantivas, el CIE ha establecido colaboración con diversos organismos públicos y privados. Así, a lo largo de su historia, el CIE ha formalizado proyectos de colaboración con universidades, institutos de investigación, organismos empresariales y de gobierno tanto nacionales como internacionales.
Actualmente el CIE tiene convenios con instituciones académicas, industriales, gubernamentales, nacionales e internacionales. Estos convenios permiten establecer los lineamientos legales para facilitar la promoción, adaptación, aprovechamiento y asimilación del conocimiento, así como garantizar los derechos de autor y de propiedad intelectual de los productos de la investigación y técnicas generadas en nuestra entidad académica. Entre los convenios y proyectos más relevantes que ha tenido recientemente o tiene el CIE se encuentran los siguientes:
(1) Convenios para apoyo a la docencia con la Universidad Autónoma del Estado de Morelos, la Universidad La Salle, la Universidad Popular de la Chontalpa, la Universidad Politécnica del Estado de Guerrero, La Universidad de Sonora y los Institutos Tecnológicos de Zacatepec, Tuxtla Gutiérrez y Toluca.
(2) Convenios para proyectos de investigación, entre ellos: (i) el Programa Universitario de Medio Ambiente de la UNAM para la realización de proyectos de iluminación solar fotovoltaica y de ahorro de agua en riego de jardines; (ii) la Universidad de Sonora para proyectos de energía solar concentrada; (iii) la Universidad Autónoma de Baja California para proyectos de refrigeración y aire acondicionado; (iv) el Gobierno del DF para estudios sobre energía y medio ambiente; (v) la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la UNAM para el desarrollo del prototipo de enfriamiento de leche operado con energía solar fotovoltaica; y (vi) el Centro de Investigación y Desarrollo de Ingenierías Renovables del Estado de Veracruz, la Universidad Veracruzana y la Universidad Villa Rica para el desarrollo de un polo regional de excelencia en el uso y aprovechamiento de energías renovables en el Estado de Veracruz.
(3) Convenios para proyectos de transferencia de tecnología y capacitación, a través de: (i) la Convocatoria de Fondos Mixtos de Fomento a la Investigación Científica y Tecnológica CONACYT-Gobierno del Estado de Morelos para atender demandas regionales; y (ii) la colaboración con el Fideicomiso de Riesgo Compartido (FIRCO) de la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentos (SAGARPA) para capacitación en sistemas fotovoltaicos.
(4) Convenios de vinculación con la industria a través de proyectos de investigación y desarrollo tecnológico, entre los cuales destacan los establecidos recientemente con las compañías: (i) Módulo Solar para la evaluación térmica de calentadores solares para agua; (ii) MABE para el mejoramiento de la tecnología actual de secadoras de ropa de uso doméstico; (iii) el Centro Energético Productor de Energías Renovables de Veracruz para la evaluación técnica al proyecto fotovoltaico: Emplazamiento de Planta Generadora Fotovoltaica de 24 kW y auditoría energética para las instalaciones en la Isla de Sacrificios; (iv) Habitaly Group para la realización de estudios de transferencia de energía en edificaciones; (v) INTERCOVAMEX S.A. de C.V. a través del proyecto
“Escalamiento de celdas solares basadas en CdTe como plataforma para su manufactura industrial”; (vi) la Sociedad Mexicana de Normalización y Certificación S.C. para la evaluación térmica de sistemas solares para calentamiento de agua; (vii) SATELSA S.A. de C.V. a través del proyecto “Procesamiento de módulos fotovoltaicos de CdTe/CdS de baja potencia para su transferencia tecnológica al sector industrial”.
(5) Proyectos especiales de vinculación entre entidades diferentes de educación superior e investigación con empresas, entre los cuales se pueden mencionar los 4 proyectos recientemente aprobados en la convocatoria CONACYT-SENER-Sustentabilidad: (i) Procesamiento de módulos fotovoltaicos de CdTe/CdS de baja potencia para su transferencia tecnológica al sector industrial; (ii) Desarrollo y validación de una metodología para estimar los impactos en el ahorro de energía por el uso de sistemas pasivo-constructivos en la edificación para diferentes climas de México; (iii) Desarrollo de sistemas de aire acondicionado solar para zonas costeras de México; y (iv) Evaluación económica y ambiental de escenarios al 2030 de la inserción de fuentes alternas de energía y medidas de eficiencia energética en el sistema energético mexicano con base en su potencial de reducción de GEI.
(6) Convenios internacionales de colaboración con: (i) el Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) de España para realizar el desarrollo y aplicaciones de sistemas de concentración solar; (ii) la Organización Latinoamericana de Energía (OLADE); (iii) el Séptimo Programa Marco de Investigación y Desarrollo Tecnológico, POLAPHEN con la Comunidad Europea para el estudio del fenómeno de polarización en microcavidades cuánticas; (iv) el Centro Nacional de Energías Renovables (CENER) de Navarra, España para la realización de proyectos de investigación y desarrollo tecnológico sobre el uso y aprovechamiento de energías renovables; (v) la Italian Trade Commission para realizar estudios de factibilidad de la refrigeración solar en el sector alimentario y agroindustrial de México; (vi) el proyecto del Fondo de Cooperación Internacional en Ciencia y Tecnología Unión Europea-México (FONCICYT 4256) sobre investigación, desarrollo y aplicación de sistemas de refrigeración solar para congelación y climatización; (vii) el World Resources Institute para la realización de proyectos sobre control de emisiones y (viii) el Instituto Madrileño de Estudios Avanzados (IMDEA) de España para realizar investigación científica en concentración solar y termoquímica solar.
(7) Convenios con entidades gubernamentales (locales, estatales y nacionales), como por ejemplo los convenios de colaboración con: (i) el Municipio de Temixco en Morelos para el desarrollo de varios proyectos de aplicaciones de ahorro y uso eficiente de la energía y de las energías renovables; (ii) la Secretaría de Desarrollo Agropecuario del Estado de Morelos SEDAGRO para establecer una parcela para el cultivo experimental de diferentes especies con potencial para la generación de energía renovable alternativa (Biodiesel, etanol, biogas, etc.; (iii) FIRCO para el desarrollo del Proyecto de Energía Renovable para la Agricultura; (iv) el Gobierno del Estado de Guerrero a través del proyecto: planta de generación de electricidad de 1 MW basada en tecnología fotovoltaica; y (v) la Comisión Nacional para el uso eficiente de la Energía (CONUEE) a través de un contrato de prestación de servicios para la evaluación de diferentes proyectos y programas de la misma institución.
(8) Convenios de colaboración con entidades no gubernamentales, tales como: el programa de hipotecas verdes sobre las pruebas de sistemas solares de calentamiento de agua (ONNCEE), el Banco Mundial para el estudio de la reducción de emisiones de dióxido de carbono, y el Museo Interactivo Infantil, A.C. con un estudio para el desarrollo del guión museográfico “Museo de la Energía”.
Dentro de los trabajos de vinculación que el CIE ha impulsado es digno de mencionar como un esfuerzo singular, el trabajo coordinado que realizó en conjunto con la Secretaría de Desarrollo Económico del Gobierno del Estado de Morelos y las Academias de Ingeniería - Regional Morelos y de Ciencias de Morelos, para el establecimiento del proyecto de vinculación productiva Universidad-Industria, llamado “Centro Morelense de Innovación y Transferencia de Tecnología (CemiTT)”. Esta instancia fue ideada para generar un espacio de interacción entre los núcleos de investigación científica, desarrollo tecnológico y educativo con organizaciones productivas asentadas en el Estado de Morelos.
Así mismo, la participación de académicos del CIE fue determinante para la constitución del Consejo de Ciencia y Tecnología del Estado de Morelos y del Museo de Ciencias de Morelos.
En relación a los programas internacionales es relevante indicar que el CIE participa activamente en algunos de los Acuerdos de Implementación de la Agencia Internacional de Energía, en particular en los Programas de Calentamiento y Enfriamiento Solar (SHC), de Bombas de Calor, de Concentración Solar (Solar Paces) y de Calentamiento Solar para Procesos Industriales (SHIP). Así mismo, el CIE ha participado en la Red CYTED en dos programas: la Red Iberoamericana de Refrigeración y Aire Acondicionado y los Procesos Avanzados de Oxidación: Fotocatálisis.
Infraestructura del CIE
La infraestructura en obra civil y en equipamiento del actual CIE es considerable. Su crecimiento, en estos 25 años, se ha dado fundamentalmente en tres períodos: LES (1985-1996), CIE (1997-2004) y CIE (2005-2012). Durante su primer período el LES contaba con 9,556 m2 construidos.
En el segundo periodo, el CIE alcanzó los 12,946 m2 construidos, con un crecimiento con
respecto al período anterior del 35%. Durante el tercer período se alcanzaron los 25,163 m2
construidos, con un crecimiento con respecto al período anterior del 94%. Estas cantidades incluyen los cubículos de académicos, los auditorios, los laboratorios, las oficinas administrativas, la biblioteca, el taller mecánico, la unidad docente, la unidad de vinculación, los andadores, pasillos y plazas, las plataformas de experimentación, las vías de acceso, los estacionamientos, los jardines, las áreas deportivas y la nueva edificación en construcción. También en el CIE se ha adquirido una importante infraestructura experimental especializada y se han realizado diversos desarrollos tecnológicos. En el Anexo I se presenta la infraestructura de laboratorios de investigación que ha sido creada en los últimos años en el CIE.
Escenario comparativo con otras instituciones nacionales de investigación en Energía
Las instituciones que realizan investigación y desarrollo tecnológico en el sector energético son: el Instituto Mexicano de Petróleo (IMP), el Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE), y el Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ).
El IMP realiza principalmente investigación para PEMEX en los programas de investigación relacionados con la exploración y explotación de los recursos del petróleo.
El ININ realiza investigación que apoya las actividades nucleares de la CFE, aunque ofrece también un importante apoyo a la industria y al sector salud a través del estudio de radioisótopos, protección del medio ambiente, gestión de desechos radiactivos, seguridad nuclear y radiológica, entre otros.
El IIE realiza investigación que apoya principalmente a la CFE y PEMEX. El IIE realiza investigación (básicamente servicios de ingeniería) en sistemas eléctricos, sistemas mecánicos, sistemas de control y energías alternas. En el área de energías alternas, desarrollan, metodologías y programas de ingeniería para la exploración, desarrollo y explotación de los recursos energéticos del subsuelo (petroleros y geotérmicos), tecnologías para el aprovechamiento de recursos no convencionales (energía solar, viento, biomasa y microhidráulica), así como metodologías para la operación segura y confiable de centrales nucleares e instalaciones petroleras.
Adicionalmente a estas 3 instituciones del sector energético de México, existen otras Instituciones que realizan investigación en ER, entre las cuales se encuentran: las entidades académicas de la UNAM (p. ej., los Institutos de Investigación de: Materiales, Física, Biotecnología, Geología, Geofísica, Ingeniería y las Facultades de: Ingeniería, Ciencias, Química y Arquitectura, así como los Centros de Investigación en: Geociencias, Ecosistemas, Ciencias de la Atmósfera, entre otras.
Fuera de la UNAM, destacan principalmente por realizar una labor reconocida en algunas áreas de las energías renovables (principalmente en la temática de materiales y celdas solares): el CINVESTAV, el IPN, la UAM, el CIMAV, el CENIDET, entre otras.
Muchos de los grupos de investigación y desarrollo tecnológico mencionados tienen o han tenido convenios de colaboración con el CIE-UNAM y algunos de sus líderes son egresados de los Posgrados de la UNAM de los cuales es sede el CIE, principalmente de los Posgrados en Ingeniería (Energía), y anteriormente del Posgrado en Energía Solar del CCH.
4. Propuesta de Creación del Instituto de Energías
Renovables
La Universidad Nacional Autónoma de México es la institución clave para que el país pueda transitar hacia un modelo energético sustentable basado en fuentes renovables de energía. Dentro de la UNAM existen varios grupos que han realizado investigación en energía, en particular en energías renovables y varios programas de formación de recursos humanos con esta temática. Sin embargo, por el número y el reconocimiento de sus académicos, por la calidad de sus programas docentes, por su infraestructura y por las líneas de investigación de frontera que aborda, el CIE es la entidad académica de la UNAM con mayor relevancia y dedicación al estudio y desarrollo de tecnologías de aprovechamiento de las energías renovables.
Estas mismas características de excelencia académica ubican al CIE como la institución de investigación con mayor reconocimiento a nivel nacional en la temática de las energías renovables. En el futuro próximo, el CIE deberá continuar trabajando en la implementación del Plan de Desarrollo Institucional. Se tendrá el reto de continuar con el desarrollo de los proyectos estratégicos, en particular, la consolidación de los programas de licenciatura y posgrado y de los laboratorios nacionales, así como la continuación de los esfuerzos de vinculación del CIE con su entorno nacional e internacional.
Debido al impulso que en la actualidad las nuevas tecnologías de energías renovables están teniendo y continuarán teniendo en el futuro próximo, y dada la temática de investigación del CIE, en especial el estudio y el desarrollo tecnológico de las energías renovables, consideramos que nuestra entidad académica deberá jugar un papel importante en el desarrollo de las mismas contribuyendo así al desarrollo sustentable del país.
En este contexto se propone la transformación del Centro en el Instituto de Energías Renovables (IER), del Subsistema de la Investigación Científica de la UNAM, con la misión y visión siguientes:
Misión
“Realizar investigación científica y tecnológica en energía, principalmente en energías renovables, con desarrollo de tecnologías energéticas sustentables; llevar a cabo estudios, asesorías y capacitación a instituciones en el área; formar recursos humanos especializados, y difundir los conocimientos adquiridos para el beneficio del país.”
Visión al 2030
“Ser un instituto de investigación con liderazgo académico internacional en investigación en energías renovables y temas afines, que propicie el desarrollo científico y tecnológico y permita su aplicación en la solución de problemas relacionados con los ámbitos de la energía y su impacto al medio ambiente para el desarrollo sustentable del país”.
