La política de energías renovables en España: objetivos y regulación

La política de energías renovables en España: objetivos y regulación

Hacia la competitividad de las energías renovables. Estado del desarrollo tecnológico

Ramón Gavela

Director del Departamento de Energía del CIEMAT 26 de noviembre de 2012

ENERGÍA PRIMARIA MUNDIAL (WEO 2012)

ESCENARIOS DEL ETP 2012 (AIE)

• 6DS. Incremento temperatura media de 6ºC a laro mplazo.

Consumo doble de energía primaria en 2050, respecto a 2009. Las emisiones de CO2 por encima del doble en este periodo. Efectos catastróficos irreversibles. “Current scenario” del WEO”

• 4DS. Incremento de 4ºC, con nuevas e importantes medidas

• 4DS. Incremento de 4ºC, con nuevas e importantes medidas

políticas. Gravísimos efectos irreversibles. “New Policies scenario” del WEO.

• 2DS. Congruente con aumento de 2ºC con 80% de confianza. Las

emisiones de GEI se reducen en más de la mitad en 2050, respecto a 2009. Único admisible según el IPCC. “450 scenario” del WEO.

HERRAMIENTAS PARA RESOLVER EL PROBLEMA

ENERGÉTICO EN LAS PRÓXIMAS DÉCADAS

• Ahorro y eficiencia energética (muy alto retorno)

• Energías renovables

• Captura y almacenamiento de CO2

• Energía nuclear de fisión

• Gas natural

• Fusión (muy largo plazo)

• Fusión (muy largo plazo)

PROGRAMAS CONJUNTOS

Eólica

Solar (Térmica de concentración y Fotovoltaica) Captura y almacenamiento de CO2

Redes eléctricas Bioenergía Energía nuclear

Hidrógeno y pilas de combustible

EL SET-PLAN DE LA UE

European Institute of Innovation

Para acelerar el desarrollo de nuevas tecnologías energéticas con JPs I+D

Investigación industrial, plantas mostración, para cumplir hojas de ruta

Fotovoltaica Eólica Geotérmica Redes inteligentes Bioenergía

Captura y almacenamiento de CO2 Materiales para energía nuclear Materiales avanzados para energía Energía solar de concentración Almacenamiento de energía Hidrógeno y pilas de combustible Marina

Ciudades inteligentes

CO-LOCATION CENTERS Iberia (energías renovables) Benelux (Eficiencia edificios)

Sweden (Redes inteligentes y almacenamiento Poland (Combustión limpia carbón)

Germany (Combustibles químicos)

Alps Valley(Convergencia nuclear-renovables) European Institute of Innovation

INICIACIÓN CRECIMIENTO MADUREZ DECLIVE V o lu m e n d e n e g o c io

POSICIONAMIENTO EN EL CICLO DE VIDA DE LAS TECNOLOGÍAS ENERGÉTICAS

I+D Plantaspiloto TecnológicoComercial I+D Almacenamiento FV Concentración Microcogeneración Eólica off-shore Eólica baja potencia Marina CSP Fotovoltaica Eólica on-shore Hidrúlica convencional Geotérmica Geotérmica mejorada Nuclear Carbón

Ciclo combinado gas Cogeneración gran tamaño

Petróleo

Tiempo

Hidraúlica Eólica Fotovoltaica Biomasa Biocarburantes Solar concentración Geotérmica Marina T E C N O L O G ÏA S G E N E R A C IÓ N 19,4 7.010 2.100 3.000 130 61,0 6.120 2.200 5.900 424 27,7 2.800 1.980 3.900 542 20,4 3.750 40 510 500 112 34,0 780 Mtep 16.000 ….. 22,5 3.100 833 2.600 104 7,1 520 140 1.300 101 1,0 150 40 150 110 GtCO2 2010-50 TWh 2050 EJ 2050 GW 2050 b€ 2010-50 PROSPECTIVA TECNOLOGÍAS LIMPIAS (ETP2012, 2DS) M€ I+D P 2010 Mitad de 1981

Combustión limpia carbón Nuclear Eficiencia Vehículo eléctrico H2 y pilas combustible Ciudades inteligentes Almacenamiento Redes inteligentes

Captura y almacenamiento CO2

T E C N O L O G ÏA S G E N E R A C IÓ N T E C N O L O G ÍA S U S O T E C N O L O G ÍA S F A C IL IT A D O R A S 59,6 7.400 990 4.000 27,9 16 9.200 33,3 110Mveh. 13.100 5,3 36,4 5.500 45,0 780 sin t,a.

2010 2020 2035 2050 Coal 8.670 9.648 4.797 4.550 Oil 986 644 360 0 Gas 4.745 5.540 5.608 4.600 Nuclear 2.736 3.740 6.376 7.400 Hydro 3.516 4.547 6.052 7.010 Biomass&waste 300 700 2.040 3.750 Wind 360 1.486 4.320 6.120 Geothermal 70 148 407 520 PV 45 279 1.332 2.800

PROSPECTIVA DE PRODUCCIÓN ELÉCTRICA en TWh ( varios IEA)

Scenario 450 ppm, 2ºC (WEO2012, ETP2012)

PV 45 279 1.332 2.800 CSP 2 100 850 3.100 Marine 1 3 82 150 21.431 26.835 32.224 40.000 Fossil 67,2 % 59,0 % 33,4 % 22,9 % Nuclear 12,8 % 13,9 % 19,8 % 18,5 % Renewables 20,0 % 27,1 % 46,8 % 58,6 %

ENERGÍA EÓLICA (61 GtCO2 2010-50)

En lugares de buen recurso alcanza la paridad con mercado eléctrico. Espectacular despliegue en tierra, que continuará en los próximos años I+D+i: Reducción costes( nuevos materiales de palas y de maquinaria,

aumento tamaño..), estudio del recurso, off-shore, baja potencia, integración en la red (almacenamiento, redes inteligentes)

La eólica on-shore camina bien al cumplimiento de su objetivo medioambiental, 2ºC

La tecnología off-shore tendría que acelerar para cumplirlo

0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 800000 900000 1000000 1100000 1200000 1300000 1400000 1500000 MW 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 20222024 2026 2028 2030 2032 2034 year

Installed wind power in the world

WEO 2011 1979: 40 cents€/kWh 2010: 4 - 7 cent s€/kWh

• Aumento continuo del tamaño de las turbinas.

• Progresos de I + D + i • Reducción de costes de fabricación. • Producción en serie • Apoyo en tarifa • Gran experiencia en promoción, operación y mantenimiento.

ENERGÍA FOTOVOLTAICA (27,7 GtCO2 2010-50)

Desarrollo espectacular en los últimos años, con reducción coste del 75% en 5 años En 2011 se instalaron 27 GW en el mundo (Alemania, Italia,…). España tuvo el liderazgo de potencia instalada en 2008, con un significativo tejido empresarial, acompañado de relevantes grupos de I+D, aunque con escaso éxito tecnológico al producirse una cierta burbuja alimentada por un negocio mal planteado; sin embargo esta posición se ha ido perdiendo, a pesar de que se ha producido un incremento notable de las exportaciones. Alcanzando paridad con la red en el punto de consumo. Grandes perspectivas con el consumo neto.

I+D+i: Reducción de costes (Procesos de silicio cristalino, mejora rendimiento de capa delgada [silicio amorfo, TeCd, CIS,CIGS], FV de concentración, células

delgada [silicio amorfo, TeCd, CIS,CIGS], FV de concentración, células

orgánicas), integración arquitectónica, integración en la red (almacenamiento, redes inteligentes)

Camina con firmeza hacia sus objetivos medioambientales, 2 ºC

PV Total World installed capacity Fuente IRENA 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 G W IEA

BIOMASA PARA CALOR Y ELECTRICIDAD (40 EJ, 300 TWh actualmente, 20,4 GtCO2 2010-50)

Creciendo 8% anual desde el 2000

I+D+d: Logística de materia prima, torrefacción, gasificación, BIGCC, criterios sostenibilidad, mejora rendimiento calderas.

Buen ritmo para cumplir objetivo de 2 ºC

BIOCARBURANTES (60 Mtep, 34 Mha actualmente, 34 GTCO2 2010-50) I+D+i: Nueva generación (RSU, celulosa, algas),

biorefinería, prenormativa (certificados de sostenibilidad) No lleva el ritmo previsto para limitar a 2ºC,

Planta piloto en L’Alcudia (Valencia)

Planta piloto en L’Alcudia (Valencia)

Acuerdo con IMECAL, Ambiensys y Ford para demostrar la tecnología CIEMAT Acuerdo con IMECAL, Ambiensys y Ford para demostrar la tecnología CIEMAT

Hidrólisis ácida diluida Hidrólisis ácida diluida

Residuos orgánicos urbanos y agrícolas Residuos orgánicos urbanos y agrícolas

4 Tons/día 4 Tons/día

ENERGÍA GEOTÉRMICA PARA CALOR Y ELECTRICIDAD Tecnología convencional consolidada

Despliegue importante de baja temperatura con bomba de calor I+D+i: Estudio del recurso, geotérmica mejorada (abaratamiento

de sondeos, plantas de demostración)

La geotérmica convencional tiene un buen ritmo para el cumplimiento de sus objetivos medioambientales, 2ºC

ENERGÍAS MARINAS (1 GtCO2 2010-50)

Muchas tecnologías undimotrices compitiendo

Confirmación de confianza (2010-2015)

Simulación y modelización Prototipos

El coste no es todavía el principal objetivo

Desarrollo tecnológico (2016-2020)

Demostración a escala real Objetivo de 21 a 33 c€ / kWh

Consolidación tecnológica (2021-2030)

Despliegue comercial

Coste hacia 7 a 15 c€ / kWh

57.000 TWh

Perspectivas de capacidad marina instalada. Escenario optimista/realista. Fuente: CE-NEEDS project

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 G W AIE

I+D+i: Nuevos diseños para reducir coste y mejorar supervivencia, programa de demostración de prototipos, soporte

infraestructuras experimentales de ensayo y validación Coste hacia 7 a 15 c€ / kWh

Las energías marinas avanzan a un ritmo adecuado con su objetivo 0

ENERGÍA SOLAR DE CONCENTRACIÓN (2.000 MW actualmente)

España lider industrial y tecnológico.

Conviven 4 tecnologías básicas (cilindro-parabólica, torre, Fresnel, Disco-Stirling) Deben aprovecharse las ventajas frente a FV (almacenamiento e hibridación)

I+D+i: Nuevos fluidos térmicos (GDV, gas a presión, aire y Bryton en centrales de torre), Materiales y componentes (recubrimientos antireflectores, caracterización y durabilidad de espejos ,..), Almacenamiento térmico (sales fundidas, metales..), Aplicaciones (desalinización, producción H2, detoxificación de aguas

contaminadas,..)

No lleva el ritmo previsto para limitar a 2ºC, No lleva el ritmo previsto para limitar a 2ºC,

1

1

9

INSTALACIONES DE LA PSA

4

1.-- Receptor central (CESAReceptor central (CESA--1, SSPS)1, SSPS) 2. 2.-- CilindroparabólicaCilindroparabólica

1

2

8

7

5

10

3

3.-- Generación directa de vapor (DISS)Generación directa de vapor (DISS) 4.

4.-- Circuito de gas con sales fundidas Circuito de gas con sales fundidas 5.

5.-- Horno solarHorno solar 6.

6.-- Detoxification de aguaDetoxification de agua 7.

7.-- Desalinización de aguaDesalinización de agua 8.

8.-- Laboratorio de arquitectura bioclimáticaLaboratorio de arquitectura bioclimática 9.

9.-- Fresnel con generación directa de vaporFresnel con generación directa de vapor 10.

10.-- Discos StirlingDiscos Stirling

Receptor de GEMASOLAR

Receptor de GEMASOLAR

Receptor de sales fundidas Receptor de sales fundidas

instalado en la planta Gemasolar de instalado en la planta Gemasolar de

SENER y ensayado en la PSA SENER y ensayado en la PSA

(CESA

Primera planta experimental GDV en el mundo para estudiar el acoplamiento solar

Potencia térmica máxima: 2.6 MW_t Caudal de vapor máximo: 1 kg/s

Vista de la fila de captadores solares

PLANTA DISS

Características principales:

INSTALACIONES DE LA PSA

Máxima temperatura y presión del vapor: 400 ºC y 100 bar

13 captadores PTC conectados en serie, orientados norte-sur con una apertura total de 3822 m2

Vista general de la planta DISS

Sistema de potencia

Características principales:

Fluido de trabajo: gases presurizados (CO2, N2, etc.) Máxima temperatura/presión de trabajo: 525 ºC/100 bar

Única en el mundo para estudiar la viabilidad de los gases en captadores cilindro-parabólicos

Lazo de ensayo de fluidos caloportadores innovativos

INSTALACIONES DE LA PSA

NUEVAS INFRAESTRUCTURAS DE LA PSA

Instalación de ensayo de sales fundidas

Características principales:

• Circuito con dos tanques de sales fundidas con una capacidad de 3,4 MWht dedicados principalmente a:

- Ensayo de válvulas, bombas, materiales, etc. para sistemas de sales fundidas - Ensayo de instrumentación de control de sistemas de sales fundidas

- Ensayo de sistemas calefasctores auxiliares.

- Ensayo de procedimientos de operación y control - Ensayo de procedimientos de operación y control

ACUREX plant

APLICACIONES MEDIOAMBIENTALES DE LA ENERGÍA SOLAR DE CONCENTRACIÓN

Planta potabilizadora de múltiple efecto

Planta de destilación de membrana

NUEVAS TECNOLOGÍAS

ENERGÉTICAS Reducción emisiones Potencia instalada (Gwe)

COMBUSTIÓN DE CARBÓN 20%

Combustión limpia 500 INSUFICIENTE

Captura y almacenamiento de CO2 INSUFICIENTE

ENERGÍAS RENOVABLES 24% 4.805

Eólica en tierra 1.300 PROGRESA ADECUADAMENTE

Eólica en mar 150 INSUFICIENTE

Fotovoltaica 900 PROGRESA ADECUADAMENTE

Solar de concentración 300 NECESITA MEJORAR

Biomasa y residuos NECESITA MEJORAR

Generación eléctrica 330 PROGRESA ADECUADAMENTE

Biocarburantes NECESITA MEJORAR

Hidraúlica 1.800 PROGRESA ADECUADAMENTE

Geotérmica 50 NECESITA MEJORAR

PREVISIÓN 2035

Estado de implementación

PROGRESO DE LAS TECNOLOGÍAS LIMPIAS (ETP 2012, IEA)

Geotérmica 50 NECESITA MEJORAR

Marina 25 PROGRESA ADECUADAMENTE

ENERGÍA NUCLEAR 8% 870 INSUFICIENTE

USO EFICIENTE 48%

Edificios e industria NECESITA MEJORAR

Vehículo eléctrico NECESITA MEJORAR

Hidrógeno y pilas de combustible INSUFICIENTE

TECNOLOGIAS FACILITADORAS

Redes inteligentes NECESITA MEJORAR

Almacenamiento NECESITA MEJORAR

100% 6.175 840 240 2.230 TOTAL MUNDIAL 9.485 Gas natural Carbón convencional Petróleo

CONCLUSIONES

• Es urgente el cambio hacia un nuevo sistema energético de mucho

menor carbono

• Para ello, es necesario desarrollar un gran número de tecnologías

energéticas (de generación, de uso y facilitadoras), entre las que destacan las energías renovables.

• Las tecnologías renovables están en diferente estado de desarrollo,

necesitando un gran esfuerzo de I+D+i para cumplir el objetivo de necesitando un gran esfuerzo de I+D+i para cumplir el objetivo de 2ºC de aumento de temperatura del planeta. Los presupuestos de investigación deben duplicarse.

• Aunque todavía es posible conseguir el objetivo anterior, es

necesario activar el desarrollo de algunas tecnologías renovables más rezagadas (eólica off-shore, biocarburantes de 2ª generación, geotérmica mejorada, solar de concentración), junto a otras como la captura y almacenamiento de CO2, almacenamiento, redes

Muchas gracias

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