11 Fábio Rosa IDEAAS Luz Agora Acceso y Uso Sostenible de EERR en áreas remotas
Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y ... Jdb/PRESENTAC… · PLAN DE ENERGIAS...
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Javier Domínguez Bravo
División de Energías Renovables
2010
CIEMATCentro de Investigaciones
Energéticas, Medioambientales y
Tecnológicas
Ingresos por actividades de I+D:Ingresos por actividades de I+D: 20%20%
Recursos humanos:Recursos humanos: 1.400 personas1.400 personas
Presupuesto:Presupuesto: 120 M120 M€€
Centro de Investigaciones EnergCentro de Investigaciones Energ ééticas, ticas, Medioambientales y TecnolMedioambientales y Tecnol óógicasgicas
CIEMATCIEMAT
OPI:OPI: Ministerio de Ciencia e InnovaciMinisterio de Ciencia e Innovaci óónn
ALMERIAALMERIA
MADRIDMADRID
SORIASORIA
CIEMAT CIEMAT CENERCENER--CIEMATCIEMAT
GASTOS POR ÁREAS DE GESTIÓNGASTOS POR ÁREAS DE GESTIÓN
Combustión y GasificaciónCombustión y Gasificación8%8%
Fusión y Fusión y Física de Física de Partículas Partículas ElementalesElementales
27%27%
Energías RenovablesEnergías Renovables21%21%
Fisión Nuclear Fisión Nuclear 15%15%
Impacto Ambiental Impacto Ambiental dde la e la EnergíaEnergía
22%22%
Plan Integrado Mejora Plan Integrado Mejora Instalaciones CIEMAT (PIMIC)Instalaciones CIEMAT (PIMIC)
5%5%
Formación y EstudiosFormación y Estudios2%2%
TOTAL GASTOS = 74 M€TOTAL GASTOS = 120 M€
Departamento de EnergDepartamento de Energ íía a
DivisiDivisi óón de Energn de Energ íías as RenovablesRenovables
Factores para el desarrollo de las Energías Renovables
Políticos.
Normas, subsidios , incentivos, garantías para la inversión…
Investigación.
Centros Tecnológicos, Universidades, Centros de I+D, Investigación Privada…
Empresas.
Sector Privado, Capital riesgo…
ESPAÑA Plan de Fomento Objetivos 201012 % de E Primaria con renovables
(7 % 2007)30 % de Electricidad con Renovables
(20 % 2007)
5,75 % biocombustibles (< 1 % 2007)
ObjetivosObjetivosEUROPA 2020: EUROPA 2020:
20 % de la energ20 % de la energíía a primaria con primaria con RenovablesRenovables
20% reducci20% reduccióón de n de emisiones de CO2 emisiones de CO2
2007: Balance de energía primariaFuente: IDAE Balance año 2007
SISTEMA ELECTRICO ESPAÑOL(Referencia: El sistema eléctrico español. Avance 2 007 ,REE)
SISTEMA ELECTRICO ESPAÑOL(Referencia: El sistema eléctrico español. Avance 2 007 ,REE)
PLAN DE ENERGIAS RENOVABLESPLAN DE ENERGIAS RENOVABLES ((PERPER--2010)2010)
30,3 %ELECTRICIDAD : EERR / Total
12,1 %ENERGIA PRIMARIA: EERR / Total
2.200BIOCOMBUSTIBLES
4.400TERMICA
13.600102.30042.500Total generación de electricidad
8502.600400Biogás + Residuos Sólidos Urbanos
5001.300500Energía Solar Termoeléctrica
50609400Energía Solar Fotovoltaica
3.90045.50020.100Energía Eólica
5.10014.0002.000Biomasa + Co-combustión
1.10013.0005.500Hidroeléctrica (P < 50 MW)
2.00025.00013.500Hidroeléctrica (P > 50 MW)
Generación de electricidad
Energía Primaria (Ktoe)
Producción (GWh)
Potencia.(MW)
Real Decreto 436/2004. Tarifas
RETRIBUCIONES A LA ENERGIA EOLICARETRIBUCIONES A LA ENERGIA EOLICA
RETRIBUCIONES A LA ENERGIA EOLICARETRIBUCIONES A LA ENERGIA EOLICA
Prima + ‘Pool’
Prima
(€/MWh)
‘Pool’
Límite Inferior73,66
Límite Superior87,79
Prima deReferencia
30,27
RD 661/2007 del Régimen Especial. Área Eólica
43,39(€/MWh)
57,52 87,79
Año 2008
Prima + ‘Pool’
Prima
(€/MWh)
‘Pool’
Límite Inferior73,66
Límite Superior87,79
Prima deReferencia
30,27
RD 661/2007 del Régimen Especial. Área Eólica
43,39(€/MWh)
57,52 87,79
Año 2008
8,52410,028
11,615
15000
20155
5,000
7,500
10,000
12,500
15,000
17,500
20,000
22,500
25,000
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
POTENCIA EÓLICA INSTALADA (MW)
OBJETIVO REALISTA PARA EL 2020:40.000 MW en tierra5.000 MW en instalaciones marinas(Fuente: AEE)
Potencia fotovoltaica (MW) en España
Total instalado a finales de 2007 ~ 607 MW
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1999 2001 2003 2005 2007
Año
Pot
enci
a an
ual i
nsta
lada
(M
W)
0
100
200
300
400
500
600
700
Pot
enci
a ac
umul
ada
(MW
)
Potencia anual instalada
Potencia acumulada
Fuente: ASIF
Marco regulador de las primas a la producción energ ética mediante energía solar FV en España
Año
1998
2004
2007
2008-
Real Decreto
2818/1998
436/2004
661/2007
??
Prima más favorable por kWh
39,7 c€ (< 5 kW)
575% T.E.M. = 44.04 c€ (2006) (< 100 kW)
44,04 c€ (< 100 kW)
Nuevo Real Decreto
Planta FV en Milagro (Navarra)Planta FV en Milagro (Navarra)
Potencia: 9,55 Potencia: 9,55 MWpMWp
ProduccciProducccióónn: 14 GWh/a: 14 GWh/a
753 propietarios; 65 753 propietarios; 65 MM€€ inversiinversióónnOperada por AccionaOperada por Acciona
Receptor Central
Receptor Central
Helióstatos
Cilindro-parabólicos
Tubo Absorbedor
Tubería fluido térmico
Espejo curvado
Energía solar termoeléctrica
Fresnel Lineal
Tubo absorbedor y reconcentrador
Espejo curvado
Discos parabólicos
Receptor/Motor
Reflector
Hora solar
Desdealmacén Suministro
directo solar
A almacenamiento
Desde almacén
Potencia constante
E. T
érm
ica
a tu
rbin
a
Hora solar
Apoyofósil Suministro
directo solar
Apoyo fósil
Potencia constante
E. T
érm
ica
a tu
rbin
a
Sistemas de concentraciSistemas de concentracióón solar por reflexin solar por reflexióón mn máás utilizadoss utilizados
La construcción de plantas ha comenzado de nuevo
PROCESOS TRANSFORMACIPROCESOS TRANSFORMACI ÓÓN BIOMASAN BIOMASA
APLICACIONES DE LA ENERGÍA DE LA BIOMASA•TÉRMICA•GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD•BIOCARBURANTES
Aceitesvegetales
EXTRACCIÓN DIRECTA
Densificado
TRANSFORMACIÓN FÍSICA
Combustión Pirólisis Gasificación
TRANSF. TERMOQUÍMICA
Digestiónanaerobia
Fermentación
TRANSF. BIOLÓGICA
BIOMASA
Escenarios EREC y EUREC: Escenarios EREC y EUREC: Prioridades segPrioridades segúún madurez tecnoln madurez tecnolóógicagica
Objetivo: Asegurar el desarrollo de sistemas a gran escala
• Eólica– Aceleración del desarrollo de grandes turbinas, grandes sistemas, eólica marina, terrenos complejos y ambientes extremos.
• Fotovoltaica– Reducción importante de costes mediante I+D en materiales para células y procesos, diseño y producción de módulos, componentes y sistemas. Concentración fotovoltaica. Seguidores.
TECNOLOGTECNOLOGÍÍAS EMERGENTES AS EMERGENTES CON RCON RÁÁPIDO CRECIMIENTOPIDO CRECIMIENTO
Escenarios EREC y EUREC: Escenarios EREC y EUREC: Prioridades segPrioridades segúún madurez tecnoln madurez tecnolóógicagica
Objetivo: Asegurar el desarrollo de sistemas a gran escala
• Eólica– Aceleración del desarrollo de grandes turbinas, grandes sistemas, eólica marina, terrenos complejos y ambientes extremos.
• Fotovoltaica– Reducción importante de costes mediante I+D en materiales para células y procesos, diseño y producción de módulos, componentes y sistemas. Concentración fotovoltaica. Seguidores.
TECNOLOGTECNOLOGÍÍAS EMERGENTES AS EMERGENTES CON RCON RÁÁPIDO CRECIMIENTOPIDO CRECIMIENTO
Escenario EREC y EUREC: Escenario EREC y EUREC: Prioridades segPrioridades segúún madurez tecnoln madurez tecnolóógicagica
Objetivo: Potenciar el desarrollo de mercados y el incremento de la velocidad de desarrollo
. Solar térmica-Desarrollar aplicaciones en calor y frío solar.-Innovación tecnológica y primeros proyectos comerciales en energía solar termoeléctrica.
•Biomasa- Producción de biocombustibles – desarrollo de la cadena de suministro, separación y pre-tratamiento.Procesos de conversión fiables y competitivos –combustión, gasificación, pirólisis, fermentación, etc.
TECNOLOGTECNOLOGÍÍAS DISPONIBLES CON AS DISPONIBLES CON GRAN POTENCIAL SIN DESARROLLARGRAN POTENCIAL SIN DESARROLLAR
ABENGOA SOLAR
Escenario EREC y EUREC: Escenario EREC y EUREC: Prioridades segPrioridades segúún madurez tecnoln madurez tecnolóógicagica
Objetivo: Desarrollo tecnologico para primera generación de sistemas viables.
•Energías marinas-Proyectos técnica y financieramente viables para aprovechamiento de la energía de las olas.-Desarrollo de proyectos piloto y demostraciones tipo granja “multi-dispositivo”
TECNOLOGTECNOLOGÍÍAS EN MADURACIAS EN MADURACIÓÓNN
DIVISION DE ENERGDIVISION DE ENERGÍÍAS RENOVABLESAS RENOVABLES
� Una División integrada en el Departamento de Energía de CIEMAT
� Espíritu OPI ���� Desarrollo Tecnológico� Instalaciones en Madrid, Almería (PSA)
y Soria (CEDER)� Equipo pionero desde 1985 con fuerte
dimensión internacional.� Plantilla superior a 230 personas (150
Madrid, 60 Almería y 35 Soria)
Liquid biofuelsSolid biofuels
BIOMASS
Isolated wind energysystemsWind energyresource
WINDENERGY
PV materials anddevicesPV components andsystems
PHOTOVOLTAICS
Concentrating solarsystemsSolar chemistrySolar resource
PLATAFORMA SOLARDE ALMERIA
Integration of solar energyin buildingsSolar components forfor buildings
SOLAR ENERGYIN BUILDINGS
RENEWABLEENERGYDIVISION
Solar Resources
gTIGER
Depósitos en el interior de un combustor tras 50 h de funcionamiento con orujillo
Estudio de formación de sinterizados, escorias y aglomerados en el proceso de combustión de la biomasa
� Evaluación de diferentes tecnologías de utilización energética:
Ensayos de combustión en lecho fluidizado atmosférico burbujeante y parrilla.
Monitorización de procesos. Optimización energética y medioambiental.
Planta piloto de combustión en lecho fluidizadoatmosférico burbujeante, de 1 MW
Caldera ACS (parrilla móvil) 0,5 MWth
Gasificador atmosférico (900 kW) de lecho fluidizado circulante
BIOMASA: PRODUCCIÓN DE CALOR
�Obtención de bioetanol a partir de biomasa lignocelulósica
Planta para el fraccionamiento de la biomasa por vapor
� Separación de los componentes mayoritarios de la biomasa (celulosa, hemicelulosa y lignina).
� Obtención de productos de alto valor añadido: azúcares, derivados fenólicos, combustible
� Sacarificación y fermentación simultáneas
Reactor de agua caliente para el fraccionamiento de la biomasa
BIOMASA: OBTENCIÓN DE BIOCOMBUSTIBLES LÍQUIDOS
ENERGENERGÍÍA EA EÓÓLICALICA
Sistema HSistema Hííbrido Ebrido Eóólicolico--FotovoltaicoFotovoltaico--Diesel Diesel utilizado como estaciutilizado como estacióón de carga de batern de carga de bateríía a aisladaaislada
SISTEMAS ESISTEMAS EÓÓLICOS AISLADOSLICOS AISLADOS
AYUDA AL DESARROLLO DE LA TECNOLOGAYUDA AL DESARROLLO DE LA TECNOLOGÍÍA PARA A PARA SISTEMAS ESISTEMAS EÓÓLICOS AISLADOSLICOS AISLADOS
- Desarrollo de normativa de certificación de aerogeneradores de pequeña potencia
- Certificación y optimización de pequeñas turbinas
- Caracterización y optimización de sistemas eólicos aislados
Planta de ensayos de pequeños aerogeneradores PEPA-2
Aerogenerador AOC 15/50 de 50 Aerogenerador AOC 15/50 de 50 kWkW para para sistemas esistemas eóólicolico--diesel de alta penetracidiesel de alta penetracióón n eeóólica mediante lica mediante almacenadoralmacenador cincinéético de tico de alta velocidad de rotacialta velocidad de rotacióón. CEDER. Sorian. CEDER. Soria
Conjunto mConjunto mááquinaquina--volante de inercia de alta volante de inercia de alta velocidad (30,000 r.p.m.)velocidad (30,000 r.p.m.)(Proyecto SEDUCTOR)(Proyecto SEDUCTOR)
Laboratorio de ensayo de Laboratorio de ensayo de volantes de inercia. CEDERvolantes de inercia. CEDER
VOLANTES DE INERCIAVOLANTES DE INERCIA
DESARROLLO DE UN VOLANTE DE INERCIA DEDESARROLLO DE UN VOLANTE DE INERCIA DEALTA RESISTENCIA A ALTA VELOCIDADALTA RESISTENCIA A ALTA VELOCIDAD
ENERGENERGÍÍA EA EÓÓLICALICA
- Materiales disponibles
- Herramientas de diseño
- Desarrollo del procedimiento de fabricación
- Test del volante (térmico y mecánico)
AnAnáálisis de dlisis de díía tipo de variables a tipo de variables meteorolmeteorolóógicas: gicas: PrPr, T, , T, geopotencialgeopotencial, , humedad relativa, velocidad del viento para humedad relativa, velocidad del viento para predicciprediccióón mediante redes neuronales a n mediante redes neuronales a partir de los datos del ERA 15partir de los datos del ERA 15
PredicciPrediccióón en tiempo real del viento en la torre de 100 m del n en tiempo real del viento en la torre de 100 m del CEDERCEDERhhttp://petra2.ciemat.es/ttp://petra2.ciemat.es/forecastforecast//
PREDICCIPREDICCIÓÓN DEL RECURSO EN DEL RECURSO EÓÓLICOLICO
MEJORAR LAS HERRAMIENTAS EXISTENTES MEJORAR LAS HERRAMIENTAS EXISTENTES DE PREDICCIDE PREDICCIÓÓN A CORTO PLAZO DEL N A CORTO PLAZO DEL RECURSO ERECURSO EÓÓLICO LICO
ENERGENERGÍÍA EA EÓÓLICALICA
- Desarrollo de distintos algoritmos
- Programación
- Evaluación de herramientas
- Desarrollo de herramientas comerciales
Planta micropiloto de pulverización catódica para procesado de muestras 30x30 cm2Laboratorio de depósito de silicio (PECVD)
Nuevos materiales fotovoltaicos de lámina delgada y dispositivos
• Investigación de células solares de capa delgada de materiales tipo CIS, principalmente CulnSe2
• Desarrollo de tecnología de dispositivos optoelectrónicos basados en silicio depositado en forma de láminas delgadas (amorfo, microcristalino, nanocristalino, híbrido, etc.)
ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA
Medidas con simulador solar
Banco de ensayos de equipos de bombeo
• Calibración y caracterización de células solares, módulos y campos fotovoltaicos
• Ensayos, caracterización y mejoras de componentes (baterías, lámparas, balastos, reguladores de carga, convertidores cc/cc, inversores cc/ca, equipos de bombeo, concentradores solares, seguidores solares)
• Sistemas fotovoltaicos autónomos y conectados a red
Laboratorio reconocido en Europa para la calibración y caracterización de componentes fotovoltaicos
Evaluación del comportamiento y los fallos en plantas fotovoltaicas y módulos
ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA
LECE (Laboratorio de ensayos Energéticos para Componentes de la Edificación) en la PSA
EFICIENCIA ENERGEFICIENCIA ENERGÉÉTICA EN LA EDIFICACITICA EN LA EDIFICACI ÓÓNN
Prototipo de chimenea solar en el LECE
Equipado con 4 células de ensayo (2 tipo CESPA y 2 tipo PASSYS)
Análisis energético integral del edificio: I+D en la integración de elementos solares pasivos y activos de acondicionamiento térmico para reducir la demanda de calor y frío
•Certificación de componentes y técnicas naturales de acondicionamiento para confort térmico en edificios en LECE
•Análisis de técnicas pasivas
•Monitorización y evaluación energética de edificios nuevos y rehabilitados
•Validación empírica y modelos de simulación
•Integración de sistemas solares activos en edificios
•Desarrollo de software
MEDIDA Y CARACTERIZACIMEDIDA Y CARACTERIZACI ÓÓN DE LA RADIACIN DE LA RADIACI ÓÓN N SOLAR:SOLAR:
EvaluaciEvaluaci óónn y y caracterizacicaracterizaci óónn del del recursorecurso solarsolar
- Excelencia en la medida de la radiación solar (miembro de la red mundial BSRN)
- Dos estaciones meteorológicas en Almería y Soria
- Medida de distribución espectral y calibración de sensores.
- Distribución espacial a partir de tratamiento de imágenes de satélite (Meteosat 7 y MSG)
- Selección de emplazamientos para plantas solares con Sistemas de Información Geográfica
Radiación solar global diaria en promedio anual (kWh/m 2)
Laboratorio de calibración espectral
InstrumentaciInstrumentacióón n radiomradioméétricatrica
Sistema de Sistema de recepcirecepcióónnMeteosatMeteosat 77
gTIGERgTIGER Grupo de TecnologGrupo de Tecnolog íías de la Informacias de la Informaci óón n GeogrGeogr ááfica e Integracifica e Integraci óón de Energn de Energ íías Renovables:as Renovables:
TecnologTecnolog íías de la Informacias de la Informaci óón Geogrn Geogr ááficafica
- IntiGIS. Sistema de Información Geográfica para la electrificación rural con energías renovables.
- INTERGIS Integración regional de energías renovables para la generación distribuida de electricidad en red.
- Nuevos desarrollos, cooperación y transferencia del conocimiento.
IntiGIS Guamá
INTERGIS
Cooperación y Trasferencia del Conocimiento
PLATAFORMA SOLAR DE ALMERPLATAFORMA SOLAR DE ALMER ÍÍAA
1.1. TecnologTecnolog ííaa Receptor CentralReceptor Central
5.5. HornoHorno solarsolar
3.3. GeneraciGeneraci óónn DirectaDirecta de vaporde vapor4.4. Discos Discos parabparab óólicoslicos con motor con motor StirlingStirling
2.2. TecnologTecnolog ííaa cilindrocilindro --parpar áábolasbolas
7.7. DesalinizaciDesalinizaci óónn solar solar 6.6. DestoxificaciDestoxificaci óónn solar solar
1
1
2
8. 8. LaboratorioLaboratorio de de ensayosensayos EnergEnerg ééticosticos parapara ComponentesComponentes de la de la edificaciedificaci óónn (LECE)(LECE)
8
765
3
4
EnergEnerg ííaa solar solar ttéérmicarmica a media a media temperaturatemperatura
Desarrollo de componentes innovadores para campos solares y tecnológicas de bajo coste para la aplicación de la energí a solar térmicaa media temperatura (125ºC – 450ºC)
�Nuevos componentes para concentradorescilindro-parabólicos con costes de instalaciónpor debajo de 200 €/m2 (tubos absorbedores, estructuras lígeras)
�Procesos de calor industrial a 125ºC – 450ºC (producción de electricidad, calor de procesoindustrial y acondicionamiento de aire)
�Evaluación de plantas comerciales (Andasol)
�Generación directa de vapor
�Nuevos recubrimientos basados en técnicassolgel (recubrimientos selectivos, antireflectantes y espejos de primerasuperficie)
Concentrador EuroTrough en la PSA
Instalación DISSNuevo absorbedor CIEMAT
Desarrollo de instrumentación, componentes y sistemas para procesos de alta temperatura y altos flujos de radiación, más eficientes y económicos (concentradores soalres, receptores/reactores solares) y simplificación de la O+M asociada
Experiencia con receptores soalres y reactores refrigerados poraire, agua/vapor, sales fundidas a temperaturashasta 1400ºC paraproducción de electricidade hidrógeno
Helióstato Solucar 120 m2
Receptor SOLAIR de 3 MW
EnergEnerg ííaa solar solar ttéérmicarmica de de altaalta temperaturatemperatura
� Códigos y estudios de viabilidad para optimizar la integración solar en esquemas de producción más eficientes.
� Ingeniería y evaluación de las primeras plantas comerciales (PS10 y Solar Tres)
Calibración de calorímero con cuerpo negro thermogage 24 kW
Horno solar de 60 kW de eje óptico horizontal
� Desarrollo de helióstatos autónomos con expectativas de costes por debajo de 140 €/m2
� Sistemas disco/Stirling de 10 kWe con experiencia operacional superior a las 40.000 horas
� Sistemas de control local avanzados paraconcentradores solares.
� Desarrollo de tecnologías para tratamiento de superficies y síntesis de materiales
� Caracterización óptica y térmica, y durabilidadde materiales a altas temperaturas.
AplicacionesAplicaciones medioambientalesmedioambientales de la de la energenerg ííaa solarsolar
Simulador solar y equipo analítico IR y GC para destoxificación en fase gaseosa
� Destoxificación y desinfección de agua y efluentes líquidos con fotocatálisis solar
� Destoxificación de aire en interior de edificios y de emisiones gaseosas
� Desalación solar de agua de mar
Planta de destilación térmica multi-efecto con 14 etapas
Sistema solar para destoxificación foto-catalítica de agua basado en concentradores CPC
Tubo de vidrio iluminado directamente y conteniendo suspensión de TiO2 con agua contaminada
• BIOMASA• Cultivos energéticos• Caracterización de biomasa• Combustión• Biocombustibles
• ENERGÍA EÓLICA• Minieolica ( < 100 kW)• Recursos y predicción• Sistemas híbridos
•ENERGÍA SOLAR FV• Caracterización de células, módulos y sistemas• Desarrollo de materiales
• ENERGIA SOLAR TERMICA• PSA• Integración de Renovables• Aplicaciones Medioambientales
LAS ENERGIAS RENOVABLES EN EL CIEMAT