Uso eficiente del Gas Desafío energético del siglo XXI. Eficiencia energética en Argentina: ¿un nuevo paradigma?" TANDAR – CNEA- 23 de octubre 2009

Salvador Gil [email protected] Universidad Nacional de San Martín y ENARGAS

Uso eficiente de la energía ¿Por qué es necesario un uso eficiente de la energía? Temario: Emisiones de GEI-calentamiento Global Características del consumo de gas en Argentina Posibilidades de ahorro y mejoras en el uso del gas en Argentina Oportunidades de I&D Conclusiones Tandar - CNEA - S.Gil 2009

2

Calentamiento Global Desafío del siglo XXI Copenhagen 2009

Climate Conference in Copenhagen 6. - 18. December 2009 Cumbre de los lideres mundiales

Temperaturas globales y contenido de CO2 2.5ºC/Siglo

0.8 ºC

Variación de las temperaturas globales, curva roja y variación de CO2 en la atmósfera, curva azul. Tandar - CNEA - S.Gil 2009

4

Temperaturas históricas en Buenos Aires 19 18 17

T [°C]

16 15

Temperatura Promedio Anual Pendiente = 2.5 °C/siglo

14 13 12 Temperatura Promedio Invernal

11 10 1940

1950

1960

1970

1980

1990

2000

2010

Año

Variación de las temperaturas medias anuales en BA, curva roja y Temperatura media invernal Tandar - CNEA - S.Gil 2009

5

Columnas de hielo de la Antártida

Tandar - CNEA - S.Gil 2009 Fuente: Al Gore, 2006, An inconvenient 6 truth

Temperaturas del pasado

En los hielos e la Antártida, Groenlandia, etc. quedan atrapados gases de la atmósfera del pasado. De donde se puede obtener el contenido de CO2. De la razón 18O/16O se obtiene las temperaturas

Los GEI se incremental mucho después de 1800 debido a a humanas Tandar - CNEAactividades - S.Gil 2009 7

Ice Ages

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

8

En equilibrio: Alta conc. CO2 --> Calentamiento; baja conc. CO2 --> Frío

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

2005 9

Las temperaturas media globales están aumentando cada vez más rápidamente. Warmest 12 years: 1998,2005,2003,2002,2004,2006, 2001,1997,1995,1999,1990,2000

Period

Rate

50 0.1280.026 100 0.0740.018

Years /decade Tandar - CNEA - S.Gil 2009

IPCC 10

Elevación del nivel del mar Elevación del nivel del mar

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

11

Derretimiento de los Polos – Polo Norte – 1979 ->2003

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

12

Feedbacks del Clima La evaporación de los mares, Incrementa el vapor de agua en la atm. El vapor de agua es un GEI. Más efecto de invernadero

Calentamiento

Más nubes; Disminuye la absorción de energía

Menos nieve en la superficie; Decrece la reflectividad de la sup. Aumenta la absorción de energía solar. Tandar - CNEA - S.Gil 2009

13

Reducción del albedo con la pérdida de hielo

Proceso con feedback positivo, no simple de controlar!!

Tandar - CNEA - S.Gil 2009 Fuente: Al Gore, 2006, An inconvenient 14 truth

GEI - Contribuciones

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

15

Consumo de energía y calidad de vida (IDH) IDH=Índice de desarrollo humano (UN) Indice de Des. Humano (HDI)

1,05 0,95

Italy

Argentina

0,85

Germ any

Chile Mexico Brazil China

Peru

0,75

United Kingdom Japan

Venezuela

Australia

France

Norw ay United States

Canada

India

mejor

Volor límite 75 kWh/día

0,45

consumo significa

Egypt

0,55

mucho

de energía

Russian Federation

Bolivia

0,65

No siempre

calidad de

0,35 0

50

100 150 200 250 Consumo Energía per cápita ( kWh/día)

300

vida

Es posible tener un alto índice de desarrollo humano - CNEA - S.Gil 2009la energía 16 con un consumo bajo yTandar eficiente de

Consumo de Energía en el mundo El crecimiento

del consumo es superior al de la población

Energy world consumption 11,000

800 600

Population [millons]

9,000 7,000

400

Popul. (Millions)

5,000

Consump (Quad)

200

Consumption [Quad]

Energy 2% Growth (35 y)

Popul. (1.2% - 0.%)Growth 3,000 1970

1980

1990

2000 2010 Year

Polinómica 2020 (Popul. 2030 2040 (Millions)) Exponencial (Consump (Quad))

0 2050

El consumo de energía se duplica cada 30 a 35 años!! Tandar CNEA - S.Gil 2009 Fuente: EIA - DOE - USA - -www.doe.gov

17

La cuestión ¿Cómo mejorar nuestra calidad de vida y al mismo tiempo mitigar las consecuencia del incremento del consumo de energía?

Evolución de la Matriz energética

Argentina

90% de la energía que consumimos proviene de combustibles fósiles

Matriz Energética Primaria

80%

Hidráulica

Petróleo

60%

Nuclear

50% Gas Natural

40% 30%

Gas nat.

Petroleo

20% Carbon + Leña

10%

Hidro

Otros(C+L)

año Tandar - CNEA - S.Gil 2009

2004

2002

2000

1998

1996

1994

1992

1990

1988

1986

1984

1982

1980

1978

1976

1974

1972

0%

1970

Contribución %

70%

19

Argentina Matriz Energética 2004 Usos de la Energía (secundaria) en Argentina - Año=2004

Matriz Enegética (primaria) Argentina - Año=2004 Carbón Min. Leña 0% 1% Bagazo 1%

Petroleo 42%

Agro 10% Industr. 25%

Otros 1% Hidráulica 4%

No Energ. 8% Transp. 28%

Gas Natural 48%

Residencial 22%

Nuclear 3% Com. y Publ. 7%

Fuente: Secretaría de Energía de la Nación – Argentina http://energia3.mecon.gov.ar/home/ Tandar - CNEA - S.Gil 2009

20

Argentina Matriz Energética 2005 GAS

Electricidad

Consumo de gas natural - Año=2005

Electr 25%

Producción de electricidad en Argentina Año=2005

Res 27% Hidro 36%

Fuel+GasOil 8%

Ind 32%

GNC 11%

Com y Publ 5%

Nulear 7% Importada 2%

Gas 47%

Fuente: Secretaría de Energía de la Nación – Argentina http://energia3.mecon.gov.ar/home/ Tandar - CNEA - S.Gil 2009

21

Energía secundaria y PBI

Entre 1970 y 2001, el consumo eléctrico se cuadriplicó, mientras que el PBI solo aumentó un 75% en el período

Consumo de energía secundaria 60,000

350

Elasticidad 1.2

40,000 30,000

300

20,000 150

200

250

300

PBI [G $ ]

40,000

250

30,000

200 E.Total (sec) [k Tep] PBI (G$ 1993)

Año - CNEA - S.Gil 2009 Tandar

2005

2002

1999

1996

1993

1990

1987

1984

1981

1978

1975

150 1972

20,000

Miles de Millones de $ (G$)

50,000

Cosumo de energía Sec. [K_Tep ]

Cosumo de energía [K_Tep]

50,000

En EEUU entre los años 1976 y 2005 el consumo eléctrico se duplicó, y el PBI aumentó en un 245%. .

Elasticidad 1.2 22

Valores relativos

Si crecemos a 4.25% anual (española) en 12 a 20 años duplicamos nuestro consumo 500

Año 1990- Valores=100

400

Datos reales

300 200

Proyección

100 0 1980

1990 PBI

3.8 %

año

2000 Consumo Electr.

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

2010

2020 Q_gas_tot 23

Proyección del consumo de Gas A la argentina Mejorada (2.4%)

200 Año=2026 Q_fime=162.6 Export=5 Q_total=180.1 Deficit=37.62

Consumo [Millones m3/d]

180 Interrump.

160

Usinas F.

140

Export

120 Industria Firme

100 80

Q_interrup Q_Usin_Firm

Picos R+C+EO

60

Q_ind_Firme

40

Q_picos

GNC

20

R+C+EO Base

GNC

Año

2025

2023

2021

2019

2017

2015

2013

2011

2009

2007

2005

2003

2001

1999

1997

1995

1993

0

Q_R+C+EO (SUGERIDO) Produccion [M_m3/d]

Act Crecimiento medio del PBI futuro de aproximadamente 2.4 % (Argent. Mej.)

Histórico (1976-2006) 1.6% - Crecim. Vegetativo 1.9% Tandar - CNEA - S.Gil 2009

24

Proyección del consumo de Gas A la española (3.8%)

200 Año=2026 Q_fime=199.2 Export=5 Q_total=228.9 Deficit=74.27

Consumo [Millones m3/d]

180 160

Interrump.

140

Usinas F. Export

120 Industria Firme

100 80

Q_interrup Q_Usin_Firm

Picos R+C+EO

60

Q_ind_Firme

40

Q_picos

GNC

20

R+C+EO Base

GNC

Año

2025

2023

2021

2019

2017

2015

2013

2011

2009

2007

2005

2003

2001

1999

1997

1995

1993

0

Q_R+C+EO (SUGERIDO) Produccion [M_m3/d]

Act

Crecimiento medio del PBI futuro de aproximadamente 3.8 % (a la española.)

Fuertemente dependiente de crecimiento25PBI Tandar -del CNEA modelo - S.Gil 2009

Consumo industrial de gas natural Consumo Industrial Argentina 35

400 Consumo insatisfecho

350

PBI (1993)

300 250

25

200

20

150

15

100

Consumo industrial efectivo

50

Fecha

Q_indutrial (Mm3/d)

D_q_ind

Ene-10

Ene-09

Ene-08

Ene-07

Ene-06

Ene-05

Ene-04

Ene-03

Ene-02

Ene-01

Ene-00

Ene-99

Ene-98

Ene-97

Ene-96

Ene-95

Ene-94

0

Ene-93

10

PBI_mensual

Fuertemente dependiente del PBI Los cortes de suministro son importantes y crecientes Tandar - CNEA - S.Gil 2009

26

PBI G$/93

Consumo [Millones_m3/d]

30

Reservas de Gas - Comprobadas

1,000,000

30

800,000

25 20

600,000

15 400,000

10

200,000

año

0 1990

Años

Reservas (Millon m3)

Argentina- Reservas comprobadas de Gas

5

1992

1994

1996

Reservas Comprobadas (MMm3)

1998

2000

2002

0 2004

2008

Reservas Comprobadas (años)

Tandar - CNEA-- S.Gil 2009 Anuario 2004 Sec. Energía RA

27

Energía secundaria y PBI

Entre 1970 y 2001, el consumo eléctrico se cuadriplicó, mientras que el PBI solo aumentó un 75% en el período

Consumo de energía secundaria 60,000

350

Elasticidad 1.2

40,000 30,000

300

20,000 150

200

250

300

PBI [G $ ]

40,000

250

30,000

200 E.Total (sec) [k Tep] PBI (G$ 1993)

Año - CNEA - S.Gil 2009 Tandar

2005

2002

1999

1996

1993

1990

1987

1984

1981

1978

1975

150 1972

20,000

Miles de Millones de $ (G$)

50,000

Cosumo de energía Sec. [K_Tep ]

Cosumo de energía [K_Tep]

50,000

En EEUU entre los años 1976 y 2005 el consumo eléctrico se duplicó, y el PBI aumentó en un 245%. .

Elasticidad 1.2 28

Energía y crecimiento en la Comidad Europea

PBI Energía

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

29

Consumo y crecimiento en Dinamarca (1980 – 2005) Dinamarca 1980-2002 PBI crece 1.56

Consumo constante Crecimiento PBI 59%

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

30

Consumo de Electricidad en EE.UU y California 1960-2001 California

Per Capita Electricity Consumption kWh/person 14,000

Consumo eléctrico per cápita constante desde 1976 al 2002

12,000

10,000

8,000

Crecimiento PBI 2.2 veces (121%)

6,000

4,000 California United States 2,000

USA 02

00

98

96

94

92

90

88

04 20

20

20

19

19

19

19

19

84

82

86

19

19

19

80

78

76

74

72

70

68

66

64

62

USA elasticidad 0.68

19

19

19

19

19

19

19

19

19

19

19

19

60

-

Consumo 1.5

Source: California Energy Commission Tandar - CNEA - S.Gil 2009

31

Alemania Consumo de energía De 1970 a 2002 PBI crece 1.81 veces O 82% de crecimiento

Consumo

casi constant e Tandar - CNEA - S.Gil 2009

32

Alemania Producción de energía

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

33

Precio del Gas Natural en EE.UU. y Argentina U$S/Mcf

Precio RA

Tandar - CNEA - S.Gil 2009 1 Mcf (NG)= 1.045 M_BTU

34

Precio del gas en RA y EE.UU.

$ 20 $ 18 $ 16 $ 14 $ 12 $ 10 $8 $6 $4 $2 $-

M_BTU Residencial

M_BTU city_gate

Ene-09

Ene-08

Ene-07

Ene-06

Ene-05

Ene-04

Ene-03

Ene-02

Ene-01

Ene-00

Ene-99

Ene-98

Ene-97

Ene-96

Ene-95

Ene-94

Ene-93

M_BTU_res RA

Ene-92

Gas Price U$S/M_BTU

Precio del Gas Natural en EE.UU. y Argentina

mes Tandar - CNEA - S.Gil 2009

35

¿Cómo enfrentar este desafío? No disponemos de reservas comprobadas ni probables para enfrentar el incremento de nuestra demanda de energía.

La energía más barata y que menos contamina...

es la que NO se consume.

Ahorro y uso eficiente Respuesta económicamente razonable Amigable con el medio ambiente Considerado con futuras generaciones

Distribución del consumo de gas ¿Cómo se usa?

Consumo Residencial País Año=2006

8 Consumo [ m3/d]

Consumo Calefacción

Q_calef [m3/d]

7 6

Q_Esp_Base [m3/d]

5 4

Calef. %=59.0

60%

3 2 1

Base %=40.9

1

2

3

4

5

6 7 Mes

8

9

10

11

12

País Año=2007

10

Calentamiento de agua y cocción 40%

Q_calef [m3/d] Consumo [ m3/d]

8

Q_Esp_Base [m3/d]

6 Calef. %=64.2

4 2 Base %=35.7

1

2

3

4

5

6 7 8 9 10 11 12 Mes Tandar - CNEA - S.Gil 2009

39

Consumo de gas en edificios y viviendas País Año=2006 GNC 10%

País Año=2007

Electricidad 26%

GNC 9%

Elec. Otros 14% Elec.R+C +EO 12%

Industr. 33%

Elec. Otros 14%

Elec.R+C +EO 11%

Industr. 30%

R+C+EO (Cal.) 18% R+C+EO (Bas) 13%

Electricidad 25%

R+C+EO (Cal.) 23% R+C+EO (Bas) 13%

Edificios=30.2%

Edificios=34.0%

Importante Consumo de gas

Consumo de gas en edificios y viviendas 35%

Calefacción 25%

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

40

Consumos termo - dependientes Principalmente:

•Comercial ( C )

•Entes oficiales (EO)

14

consumo [Millones m3/d]

•Residencial ( R )

Ban Año=2005 (EG_17) R2=0.957

12

R+C+EO

10 8 6 4 2

En menor Grado

Q_RP [MM m3/d]

Cons_modelo

0 31-Dic

31-Ene 28-Feb

31-Mar

30-Abr

31-May 30-Jun

31-Jul

31-Ago 30-Sep

31-Oct

30-Nov

•Eléctrico •Industrial No termo-dependiente

•GNC Tandar - CNEA - S.Gil 2009

41

Características del consumo R, C y E.O. Años 1993 -2007 Los consumos específicos son 40 predecibles

14

·

T crit

12

35 30

10

25

8

20 15

Altos consumos

6

10

4

5

Consumo R Consumo C+EO

2

0

0

Consumo específico P [m3/d]

Consumo específico R [m3/d]



-5 0

5

10

15

20

25

Temparatura media mesual [°C]

El consumo específico ( o sea el consumo por usuario) es termo dependiente, pero independiente del tiempo, los Tandar - CNEA - S.Gil hábitos de consumo no han variado en2009 los últimos 14 años42

Consumo Residencial, Comercial y de Entes Oficiales Los consumos Residenciales, Comerciales y de E.O. varían por efecto de la temperatura y la variación del número de

usuarios Número de usuarios R [Millones]

7.0

320

6.5

300

6.0

280

5.5

260 240

5.0 4.5

N_R

N_C+EO

220 200

4.0

180

Número de usuarios C+EO [miles]

Todo el País

Ene- Ene- Ene- Ene- Ene- Ene- Ene- Ene- Ene- Ene- Ene- Ene- Ene- Ene93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06

Crecimiento Residencial (país) = 3.5 % anual Tandar - CNEA - S.Gil 2009 Crecimiento Comercial+E.O. (país) = 5% Anual

Los Consumos R, C y EF pueden modelarse muy bien! 43

Consumo R,C,EO : Año: 2004 - Diario BAN - R - Año 2004 Dias Laborales sig/Prom%=30.6 Datos diarios

Q_RP_corr [Dm3/d]

10.5 · 8.5

X

6.5

Ref. año 2003

Ocurrencia de Ahorro!! Primeros meses 2004

4.5 2.5 0.5 0

5

10

15

20

25

Tef [°C] Q_R(2004)

Q_R(2003)

Comparando 2004 con 2003 se observa un ahorro del orden del 8 al 10% en los días fríos Tandar - CNEA - S.Gil 2009

44

Consumo R : Año: 2007 - Diario BAN - R - Año 2007 Dias Laborales sig/Prom%=16.1

·

10.5

Q_RP_corr [Dm3/d]



Datos diarios

8.5 6.5 4.5

No hubo Ahorro!!

2.5 0.5 0

Tef [°C]

Q_R(2007)

5

10

15

20

25

Q_R(2003)

Comparando 2007 con 2003 se No observa ahorro. Más bien un incremento del consumo específico

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

45

Ahorro Hay muy poco incentivo para ahorrar Pero existe la posibilidad de hacerlo Consumo en el sur

Consumo específico R [m3/d]

Características del consumo R en el País - Años 1993 -2007 12

T crit

10 8 6

Altos consumos

4 2

Consumo R

0 0

5

10

15

20

25

Temparatura media mesual [°C]

El consumo específico ( o sea el consumo por usuario) es termo dependiente, pero independiente del tiempo, los Tandar - CNEA - S.Gil hábitos de consumo no han variado en2009 los últimos 14 años48

Características de consumo Residencial en el sur Consumo específico R [m3/d]

Consumo Residencial-SUR Vs. Resto del País 1993-2007

20

Q_R_espec(sur) Q_R_esp(resto País)

15 10 5 0

-

5

10 15 20 Temparatura media mesual [°C]

25

30

A una misma temperatura, el consumo por usuario - CNEA en el sur es el doble Tandar que en- S.Gil el2009 resto del País

49

Indicador, pérdidas de calor: Río Gallegos ( J.M. Evans –FAU- UBA 2007)

-1

0

+1 +2 +3

+3 +2 +1 -1

0

Isla de calor de Río Gallegos, invierno, 21 hrs, 01-06-01 Aumento de temperatura: > 4º C, con fuerte viento Tandar - CNEApérdidas - S.Gil 2009 de calor de los edificios 50 Causa del aumento: Principalmente

Si el consumo especifico en el sur fuese como en el resto del país Consumo R [Millones m3/d]

8

Ahorro Hipotetico

6

Ahorro Potencial Consumo real 4.5

4 2

6

7

00

00

1-2

5 00

1-2

4 00

1-2

3 00

1-2

2 00

1-2

1 00

1-2

0 00

1-2

9 99

1-2

8 99

1-1

7 99

1-1

6 99

1-1

5 99

1-1

4 99

1-1

3

1-1

1-1

99

0 fecha

Magnitud sería de unos 4.5 millones de m3/día Comparable con el gas importado de Bolivia !! O con este gas se podría producir tanta energía Tandar - CNEA S.Gil 2009 como la central nuclear de -Embalse Río III

51

Consumo de los Pilotos ¿Cuanto consumen? ¿Son imprescindibles?

Ahorros de gas – Consumo de los

pilotos

Consumo específico R [m3/d]



Consumo base medio 1.6 m3/d 12

Consumo base

T crit

10

 Cocción: 0.6 m3/d  Calentamiento de

8 6

Altos consumos

agua

4

Consumo base

2

 Piloto:

Consumo R

0 0

5

10

15

20

0.6 m3/d 0.5 m3/d

25

Temparatura media mesual [°C]

Los pilotos, uno por usuario, consumen:

 Total: 1.6 m3/d

7.000.000x 0.5 m3/d  3.5 Millones m3/d

Esto equivale a una central eléctrica (CC) de unos 600 MW Tandar - CNEA - S.Gil 2009 Embalse Río III Comparable a la energía producida por

53

Calefones 



Seguridad Válvula de seguridad Sensor: Sensor de salida de gases de combustión y sensor de sobre temperatura.



Existen en el mercado modelos que poseen encendido electrónico que elimina el piloto Costo del orden de 20 U$S Equivalentes a dos años de bonos de carbono (MDL)

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

54

Termotanques Pérdidas de calor

Aislamiento Térmico del tanque

Tiraje de la Chimenea (central) Piloto Perdidas de quemador

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

55

Termotanques Pérdidas de calor

Tiraje de la Chimenea (central) Piloto DT (ºC)

TERMOTANQUE LONGVIE 150 LITROS Normal

51 50 49 48 47 46 45

DT(ºC) (Sin Piloto)

Tau(h)=69,8 Con Pil.y Clap. mejora=2,16

DT(ºC) (Sin Pil. Y con Clap.)

Tau(h)=32,2 Normal

0,0

DT(ºC) (Normal)

2,0

4,0

DT(ºC) (Con Pil. yClap.)

t (h)

Tapando con una clapeta la chimenea, cuando el quemador está apagado (solo el piloto). El tiempo de enfriamiento se reduce en un 50%

Es posible ganar entre un 10 al 25% de eficiencia mejorando los Tandar - CNEA - S.Gil 2009 56 diseños

Ahorro potencial – Uso eficiente

Mill.m3/d

 Incentivar el ahorro a traves premios y

2

 Promover un uso racional en el sur del

4.5

 Eliminación de pilotos en equipos de

3.5

tarifas

Argentina

calentamiento de agua. Programa de recambio de equipos a otros más eficientes

 Mejora en la ailación termica de viviendas y edificios

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

Total 

15 10-25 57

¿Qué significa este ahorro en en consumo Residencial? 10 a 25 Millones de m3/d 5 Millones de m3/d  Central CC de 1 GW Este ahorro elimina la importación y equivale a 2 o 5 centrales eléctricas de 1GW

La energía más limpia y barata… es la que no se consume.

Eficiencia Energética es una fuente de energía de bajo costo que no contamina

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

59

Consumo de vivienda típica en la provincia de Chubut 



 

Vivienda de unos 75 m2 Consumos con aislación térmica estándar (710 kWh/m2.año) y con buena aislación con productos accesibles en el mercado actual. Consumo (133 kWh/m2.año) 710 kWh/m2.año ≈4500 m3/año+4500 kWh/año Los costos de construcción con este tipo de aislación aumentan entre 5 a 8% del valor sin aislación.  Tandar - CNEA - S.Gil 2009

Siga adelante 60

Consumos típicos actuales 2009 Casa Chubut

consumo de gas

Consumo Superficie Consumo Consumo especifico [m2] [m3/año] [kWh/año] [kWh/año.m2] 4,500 48,662 650 4,500

Cosumo electrico Casa

60

75

Consumo Total

53,162

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

710

61

Casa con poca aislación (construcción estándar) 22900 kg CO2 / año

22 barriles

CONSUMO ANUAL: 48 barriles de petróleo = 6,1 t

26 barriles 710 kWh/m2año

Casa con buena aislación 22900 4300 kg kgCO CO22//año año

22 3 barriles barriles

CONSUMO CONSUMO ANUAL: ANUAL: 9 48 barriles Barriles dede petróleo Petróleo = 1,14 = 6,1t t

26 6 barriles barriles 133 710 kWh/m2año

De 48 barriles a 9 !!! Factor 5 !!

EL CONSUMO Y LAS EMISIONES SE REDUJERON EN 81.3%

De 48 barriles a 9 !!! Factor 5 !!

2 ejemplo de acciones que funcionan



1. Etiquetado de artefactos



2. Esforzar medidas de eficiencia por parte de los reguladores y proveedores de energía Tandar - CNEA - S.Gil 2009

65

Etiquetas de eficiencia en el mundo Endorsement labels

Comparison labels

USA USA

Australia

Thailand

Switzerland EU

Argentina Tandar -Brasil CNEA - S.Gil 2009

Iran

China 66

RESULTADO DEL ETIQUETADO – EE.UU. Refrigeradores 1961 -2005

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

67

Impacto de etiquetado en el mercado Heladeras en EE.UU. 50%

Share of models/market

45%

EU Market 1999 EU Market 1996 EU Market 1992

40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0%

A B C D E More Efficient Energy label class Tandar - CNEA - S.Gil 2009

F G Less Efficient

68

Consumo de refrigeradores en EE.UU. New United States Refrigerator Use v. Time and Retail Prices

1,800

25

~ 100 gallons Gasoline/year

~ 1 Ton CO2/year

1,600

20

1,400 1,200

$ 1,270

Refrigerator Size (cubic ft)

15

1,000 800

10

600

Energy Use per Refrigerator (kWh/Year) Refrigerator Price in 1983 $

400

$ 462 5

Refrigerator volume (cubic feet)

Average Annual Energy Use(kwh) or Price($)

2,000

200 0

1947

0

1952

1957

1962

1967

1972

1977

1982

1987

1992

1997

Tandar - CNEA - S.Gil 2009 Source: David Goldstein

2002

69 69

1. Etiquetado de artefactos La etiqueta informa a usuario el consumo del artefacto que adquiere Obliga a los fabricantes a mejorar los productos que ofrece en el mercado y promueve la innovación El mercado se mueve hacia formas de uso más eficiente de la energía Tandar - CNEA - S.Gil 2009

70

Etiquetado en Argentina Norma IRAM

Estado de situación

Etiquetado en Argentina Refrigeración Título

doméstica

2404 - 3

Emitida y obligatoria

62404 -1

Lámparas incandescentes

Emitida y obligatoria

62404 -2

Lámparas fluorescentes

Emitida y obligatoria

62406

Acondicionadores de Aire

Emitida y obligatoria

62405

Motores eléctricos de inducción trifásicos

Emitida

2141-2

Lavarropas

Emitida

62407

Balastos para lámparas fluorescentes

En estudio

19050-1

Artefactos de cocción a gas: Anafes, Hornos

En estudio

Stand by, electrobombas, balastos

En estudio

--

Cocinas, hornos anafe Calefones y Termotanques Tandar - CNEA - S.Gil 2009

En Estudio En Estudio 71

Posibles ahorros de energía

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

72

Cogeneración  Centrales eléctricas a gas tienen eficiencias entre 30% (TV) a 60% (CC)

 Emiten gases calientes entre 200 a 350ºC  Emiten CO2  Muchas industrias usan gas para generar vapor y calentar agua: Lechería (pasterización), Liofilización, secado, etc.  Hay industria que necesitan CO2 – Fabrica de gaseosas

Rendimientos de 80 a 90% Tandar - CNEA - S.Gil 2009

73

ISO 50001, futura norma de Sistemas de Gestión de la Energía September 2009

The first meeting of ISO’s new project committee PC 242 which is to develop an International Standard on energy management was held on 8-10 September in Washington, DC, USA. The future ISO 50001 will establish a framework for industrial plants, commercial facilities or entire organizations to manage energy. Targetting broad applicability across national economic sectors, the standard could influence up to 60 % of the world’s energy use. Tandar - CNEA - S.Gil 2009

74

Acciones en curso en ENARGAS Acuerdo con el Ministerio de Ciencia Tecnología e Inn. Prod. PICTO R&D en:  mejorar la eficiencia de artefactos a gas  envolventes térmicas de edificios. Se inicio el proceso de etiquetado por eficiencia de artefactos a gas. (IRAM)  Anafes- cocinas (en disc. Públ. )  Calefones, termotanques - Calefactores de agua  Calefactores

Participación en el comité de etiquetado de

edificios Eliminación o utilización energética de los pilotos de gas en calentadores de agua Acuerdo con el INTI y fabricante de equipos para realizar ensayos de eficiencia de equipos a gas Tandar - CNEA - S.Gil 2009

76

Ley de Fourier –Ondas de calor

m  v m  Adx.

Q  m.c.dT

dx

dT dT   dT Adx.c.   KA( ) x  x  ( ) x  dt dx   dx

 T  1 . T 2 x k t 2

Difusividad

k=K/c Tandar - CNEA - S.Gil 2009

77

Arreglo experimental Interfase Calefactor (soldador) Fuente de potencia Interruptor

Barra metálica (cobre)

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

Termómetros conectados a una PC Aislante térmico

78

Método 1: Ajuste (datos medidosexpresión teórica) Termómetros en distintas posiciones vs. tiempo Cobre K(w/mk)=400 diff(m2/s)*10^6=128,2 x(m)=0,25,t)

3

T(B2) x(m)=0,2,t)

2

T(C2)

T(ºC)

1

T_c(A1) x(m)=0,t)

0

T_c(B1)

-1

x(m)=0,05,t) T_c(C1)

-2

x(m)=0,1,t) T(A2)

-3 600

700

800

900

1000

x(m)=0,15,t)

t(s)

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

79

p0 0   k

Efecto Piel:

Difusividad

 ( x, t )  A0 exp( 

x

0

) cos( 0 ( x  v0 t )   0 )

Amplitud Vs. Profundidad

Amplitud (ºC)

10.0 y = 1.988e -9.1076x R2 = 0.983

Amplitud

1 0   pendiente

k

Exponencial (Amplitud) 1.0

0.1 0

0.05

0.1

0.15

0.2

k=K/c

0.25

0.3

 o

2

p0

Escala semilogaritmica

x(m) Tandar - CNEA - S.Gil 2009

80

Velocidad de propagación 0.3

Velocidad de propagación de la onda térmica

0.25 x(m)

0.2

y = 0.001914x - 1.015383 R2 = 0.997710

Pendiente =

0.15

vo

2

0.1

v0 . p 0 k 4

x(m)

0.05

Lineal (x(m))

0 500

550

600

650

700

t(s) Tandar - CNEA - S.Gil 2009

81

Ondas Térmicas La temperatura en este punto corresponde a la llegada de la onda térmica. DEFASJE

1.0

/A 0

0.5 0.0 -0.5 t/p0=0

t/p0=0,3

t/p0=0,5

-1.0 0

0.25

x/ 

0.5

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

0.75

1 82

Ondas Térmicas observación La temperatura a 1.8 m, depende de la onda térmica de la estación anterior. DEFASJE Midiendo temperaturas en profundidad podemos obtener temperaturas del pasado Tandar - CNEA - S.Gil 2009

83

Ref:H. N. Pollack and D. S. Chapman, “Underground Records of Changing Climate,” Scientific American, 268 (6) p. 44, June 1993

Temperaturas globales y contenido de CO2 2.5ºC/Siglo

0.8 ºC

Variación de las temperaturas globales, curva roja y variación de CO2 en la Tandar - CNEA - S.Gil 2009 atmósfera, curva azul.

84

Implicancias en Argentina Buenos Aires - Temperaturas de la Tierra 22 Invierno 19ºC

T(ºC)

20 18

1.5 - 1.8 m

16 14

Verano 15ºC

12 0

1

3 1.8 m 2 Profundidad (m)

4

5

6

7

Suelo en Buenos Aires T 17 – 18 ºC Ideal para

acondicionamiento térmico de viviendas Tandar - CNEA - S.Gil 2009

85

Acondicionamiento térmico Natural (Passive House)

suelo Tandar - CNEA - S.Gil 2009

86

Intercambiador de tubos enterrados – India 2000 Performance of Single Pass earth-tube heat exchanger: an experimental study - G. Sharan et al. Indian Ist. of Managment Ahmedabad India 2000.

L= 50m Prof=3 m Diam=10cm

v_air=11 m/s

Q_air= 5.6 m3/min

T_suelo= 26.6ºC Tandar - CNEA - S.Gil 2009

T=14ºC P=400W87

Intercambiador de tubos enterrados – India 2000

L= 50m Prof=3 m Diam=10cm

v_air=11 m/s T=14ºC

Q_air= 5.6 m3/min

T_suelo= 26.6ºC

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

P=400W88

Intercambiador de tubos enterrados -May ETHE Datos estivales en Mayo T_amb (entrada) 30 25

T_suelo

T_salida

L= 50m Prof=3 m Diam=10cm

V_air=11 m/s T=14ºC Tandar - CNEA - S.Gil 2009

P=400W89

Intercambiador de tubos enterrados -Jan ff 25 20

T_suelo

T_salida

L= 50m Prof=3 m Diam=10cm

T_amb (entrada)

V_air=11 m/s

T=14ºC Tandar - CNEA - S.Gil 2009

P=400W

90

Efecto conocido y usado desde la antigüedad: Ciudad de Gharyan, 60 km al sur de Trípoli. Libia Pozo 10x10m 8m profundidad Temperaturas interiores: 20° y 22° todo el año.

T_exterior  30º -40º C

Tandar - CNEA - S.Gil 2009 http://www.clarin.com/suplementos/viajes/2008/03/16/v-01629375.htm

91

La Casa E de Basf – Tortuguitas Buenos Aires www.lacasae.com.ar

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

92

Síntesis  El uso eficente de la energía es una responsabilidad ineludible que llegó para quedarse.

 Desde el punto de vista de R&D, es una magnifica

oportunidad para empreder nuevos proyecto, con un alto impacto social, económico y me3dio ambiental

 Oportunidades para Universidades- nuevas carreras-

UNSAM está creando la Ingenieria Energética y una Maestría en energía. Otros programas: UBA 3 Mestrías, UNLa-CNAA 1 Maestría.

 La problemática energética es un problema relevamte e interesante y la física y la ciencia tiene mucho para aportar.

 La eficiencia tiene aspectos técnicos pero NO sólo Tandar - CNEA - S.Gil 2009

93

Tareas pendientes

Transporte Industria y servicios Fuentes renovables

Muchas Gracias Tandar - CNEA - S.Gil 2009

94

La energía más limpia y barata… es la que no se consume

Eficiencia Energética es una fuente de energía de bajo costo que no contamina

Tandar - CNEA - S.Gil 2009

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