AE-COFIS. Energías de Futuro. Organizada por el Colegio Oficial de Físicos.

ENERGÍAS DEL FUTURO

Cayetano López Director General Adjunto CIEMAT

www.conama9.org

Energías del Futuro

Cayetano López Director General Adjunto, CIEMAT CONAMA 08, Diciembre de 2008

Consumo de energía y bienestar IDH vs Electricidad per capita Argentina

1

M éxico

Portugal España

Irlanda

Francia

Canadá

Suecia

Japón

Polonia

Cuba 0,9 China

Australia

Singapur

USA

Chequia

0,8

0,7

Brasil

Kuwait

Rusia

Sudáfrica

0,6

Europa del Este

M arruecos

M ENA

India

Africa

0,5

América Latina Oceanía / Pacífico

Zimbaw

EUR+US+Canada 0,4

Asia Etiopía

0,3

R. Dominicana: 0,2

IDH = 0,75 900 kWh/p/a

0,1

0 0

2000

4000

6000

8000

10000

kWh po r perso na y año

12000

14000

16000

18000

Elaboración propia sobre datos del informe de Naciones Unidas Human Development Report 2006 y de la IEA 2004

Evolución de las fuentes de energía primaria

Consumo mundial de energía primaria por fuente, 2007 Hidráulica 6,4% Nuclear 5,6% Petróleo 35,6%

Carbón 28,6%

Gas Natural 23,8%

El menú energético actual no es sostenible

Preponderancia de los combustibles fósiles: - Desigual distribución territorial (petróleo, sobre todo) - Escasez (petróleo, sobre todo) - Contaminación (carbón, sobre todo)

No existe una única, y milagrosa, solución tecnológica Debemos aprovechar todas las fuentes de energía Evitando los daños medioambientales de las más contaminantes (si es posible)

Escenario verosímil 2020-25 Agotamiento o encarecimiento del petróleo Fin de la vida útil de las centrales nucleares GEN II Consecuencias medioambientales inaceptables

Las energías del futuro: Gas Natural: La energía “puente” Transporte: Biocombustibles (cuáles?), electricidad Solar + eólica + otras renovables Nuevos usos y tratamientos del carbón (CCS) Nuevos dispositivos de fisión (GEN IV) Fusión (a más largo plazo)

Renovables Coste elevado. ¿Cómo reducirlo? Tamaño creciente de las instalaciones Avances en I + D Mejoras en la fabricación de componentes: producción en serie Experiencia de operación de instalaciones

Intermitencia. ¿Cómo reducirla? Hibridación Almacenamiento (Calor, electricidad, H2)

Condiciones para el despliegue Política Normativa, Incentivos seguridad, etc.

I+D

Empresas

Centros Tecnológicos Universidades, etc.

Emprendedores Capital riesgo, etc.

Europa: Objetivos 2010 Europa: Objetivos indicativos: 12 % de energía primaria renovable 22 % de electricidad renovable 5,75 % de biocarburantes Nuevo objetivo indicativo para 2020: 20 % de energía primaria renovable 20% de reducción de emisiones de CO2 20% de reducción del consumo

España: Objetivos 2010 PER-2010: 12 % de energía primaria renovable (7 % hoy) 30 % de electricidad renovable (20 % hoy) 5,75 % de biocarburantes (1 % hoy) 10,5 Mtep de incremento de producción renovable Financiación: 23.600 M€ inversión total 8.500 M€ ayudas públicas más incentivos Ayudas públicas e incentivos (%, M€)

Incentivos fiscales (2.855 M€) 34% 58%

Directa a proyectos (681 M€) Primas a generación (4.956 M€) (Consumidores)

8%

Evolución del coste de la energía eólica 1979: 40 c€/kWh

• Tamaño de las Turbinas • Avances en I+D • Fabricación en serie • Experiencia en O&M

Parque eólico en Carnota (A Coruña)

2006: 4 - 7 c€/kWh

Los países más dinámicos en energía eólica Capacidad eólica instalada a 31-12-2007

Tamaño de los aerogeneradores

¿Hay un límite de potencia?

Generación de electricidad en España, 2007 Nuclear 17,7%

Petróleo 6,2% Hidráulica 9,8%

Carbón 24,2%

Otros 20,2%

Renovables

Eólica 9,1% Biomasa 1,2% Gas natural 31,7%

Solar 0,1%

Datos de marzo de 2008

El recurso solar La energía primaria depositada por el sol sobre el suelo en una zona de buena insolación equivale a una “lluvia” de 20 cm de petróleo por m2 cada año; 1,2 barriles/(año x m2) Integrada sobre toda la superficie terrestre supone unas 8.000 veces el equivalente de toda la energía primaria consumida en el mundo Con un rendimiento (conservador) de transformación de radiación en electricidad del 10 %, bastaría con un 5-7 % de las superficies desérticas (7% del total) para generar toda esa energía.

La energía solar es dispersa pero abundante

Biomasa RESIDUOS (Agrícolas, Forestales, RSU) + Cultivos Energéticos Pretratamiento (Secado, Densificación, etc.)

Tratamiento

Calor, Electricidad

(Combustión, Gasificación, Pirólisis)

Azúcares + Cereales + Biomasa lignocelulósica (?) Pretratamiento

Tratamiento

Bioetanol

(Fermentación alcohólica)

Aceites de Soja + Colza + Girasol + Palma Pretratamiento

Tratamiento

Biodiesel

(Transesterificación)

Warning: Balance energético

Biocombustibles vs. Combustibles fósiles

R. Zah et al., Ökobilanz von Energieprodukten: Ökologische Bewertung von Biotreibstoffen (Empa, St. Gallen, Switzerland, 2007).

Factores positivos de la tecnología nuclear • Segura (tecnología madura que inventa el control y garantía de calidad, fácil de detectar contaminaciones, la industria más regulada y controlada) • No emite CO2, ni otros gases de efecto invernadero ni produce lluvia ácida • No modifica el paisaje a gran escala • Gran capacidad de generación de forma continua y predecible • Pequeño impacto de las variaciones del precio del combustible

Factores negativos de la tecnología nuclear • Residuos radiactivos: Fragmentos de Fisión (semiperiodo < 30 años, actínidos de alta actividad y semiperiodo) • Riesgos (pequeños) de accidentes (y percepción pública muy extendida) asociados a instalaciones nucleares • A largo plazo suministro de combustibles – reactores térmicos. Necesidad de introducir una nueva generación de reactores rápidos • Riesgo de inversión para la construcción difícil de asumir • Riesgo de proliferación si se generaliza su uso en países con infraestructura deficiente o con proyectos de utilización militar • Es preciso un cierto nivel de desarrollo tecnológico para que existe un parque nuclear

La evolución de los reactores nucleares

ADS

Dedicated waste mana geme nt Pu i nve ntory stabili zatio n

ADS 2040

2050

Conclusiones Preparar un porvenir (próximo) de dificultades energéticas y medioambientales Diversificar el menú energético, lo que implica disminuir el peso relativo de los combustibles fósiles Ahorrar energía (concienciación + legislación + disuasión) Aceptar que la energía limpia es más cara (a corto plazo)

Conseguir la comprensión del público (ahorro,

subsidios, precios, nuclear, líneas de transporte, uso del territorio, etc.)

¡¡Muchas Gracias!!

Estabilizar las emisiones de CO2

S. Pacala, R. Socolow, 2004

Un esfuerzo descomunal

Ejemplos de “cuñas” de 1 GtC por año: Aumentar la eficiencia de 2.000 Mill vehículos de 12 km/l a 24 km/l Duplicar la eficiencia de todas las plantas de carbón (de 32 % a 60 %) Introducir CCS en 800 GW de carbón (1060 GW en 1999): 3.500 Sleipners Añadir 700 GW nucleares (duplicar la dotación actual) Añadir 2.000 GW eólicos (x 20 la actual capacidad, 30 MHa) Añadir 2.000 GW solares (x 400 la actual capacidad, 5 MHa) Multiplicar por 100 la producción brasileña de etanol (250 MHa, 1/6 sup. cultivable)

Los incentivos económicos Sistemas de retribución: - Primas en el precio (referenciado a tarifas) (10/UE15). - Certificados verdes (UK, SU, I, B). - Subastas (IR). - Mixtos (D, F, PB). Subvenciones y Otras Medidas Fiscales Prima Eólica Termoeléctrica

Límite inferior

Límite superior

2,9

7,1

8,5

25,4

25,4

34,4

Tarifa regulada

Fotovoltaica(P < 100 kW)

44 → 34

Fotovoltaica (P < 10 MW)

41 → 32

En c€ / kWh. Tarifa garantizada durante 20-25 años

Las últimas generaciones Gen III: High temperature (efic. 33 → 48 %) Fuel containing Pu and a very high burning degree The safety level is improved through passive response measurements (mainly physical phenomena independent of operators and devices).

EPR: Finlandia, Francia

Gen IV: Fast neutron reactors 235U (0.7%) → 238U (99.3%) Very high temperature reactors Re-use of Pu Possible re-use of minor actinides Possibility of implementing the Thorium cycle Intrinsic Safety Internal waste treatment

Reactor refrigerado con plomo