Ingeniería Sin Fronteras ISF
-
Upload
august-guerrero -
Category
Documents
-
view
48 -
download
0
description
Transcript of Ingeniería Sin Fronteras ISF
Por una tecnología al servicio del desarrollo humano
Ingeniería Sin FronterasISF
Tecnologías energéticas
apropiadas
para el desarrollo
humano
Tecnologías energéticas
apropiadas
para el desarrollo
humano
OBJETIVOS DE DESARROLLO DEL MILENIO
FUENTE: http://www.undp.org/spanish/mdg/
Necesidades básicas
• Domésticas– Cocción de alimentos– Iluminación de hogares– Acceso a la información (TV, radio)
• Colectivas– Alumbrado público– Acceso a TICs– Centros de salud– Agua potable y saneamiento
• Usos productivos (empleo e ingresos)
¿Energía= Desarrollo?
• http://hdr.undp.org/en/data/map/
¿Energía= Desarrollo?
¿Energía= Desarrollo?
¿Desarrollo = felicidad?Esperanza de vida
Satisfacción en la vida
Huella ecológica
http://www.happyplanetindex.org/explore/historical.html
Aproximadamente 2500 millones de personas carecen de acceso a servicios modernos de energía en todo el mundo.
20% (1300 millones ) carecen de acceso a la electricidad
Al mismo tiempo:
¿Cómo es el acceso a la energía?
UN EJEMPLO: familia del Sur de la India de ocho miembros:-10 kilos de madera al día-17 litros de agua (persona/día)
TIEMPO RECOLECCIÓN: -de dos a seis horas en recoger madera,- una hora y media en recoger agua,
IMPACTO: - largos desplazamientos- sobre todo mujeres y niños en edad escolar
¿Cómo es el acceso a la energía?
¿Quién no puede acceder a los servicios energéticos?
• Zonas dispersas• Difícil acceso• Suburbios
Electrificación rural para como medio para combatir la pobreza (Cumbre Mundial para el Desarrollo Sostenible)
Enfoques centralizados Enfoques descentralizados
Ejemplos de repercusiones económicas
• Indonesia: El beneficio económico de la familias debido a la electrificación depende del nivel de ingresos (del 32-4%)
• Chile: tecnología híbrida eólico-diesel para reducir el precio de la electricidad en un 75-90%
Ejemplos de repercusiones económicas
• Malí: empoderamiento de las mujeres plataformas multifuncionales; motores diésel con 12 módulos (mecánico, electricidad, soldadura y bombeo)
Ejemplos de repercusiones económicas
• India: el proyecto de gasificación más antiguo. 500 kW desarrollo espectacular: 10 hoteles, zonas comerciales…Proyecto (piloto) financiado por el gobierno, pero propiedad de la cooperativa.
Ejemplos de repercusiones económicas
Clara correlación DESARROLLO HUMANO y ENERGÍA
El acceso a la energía por sí solo es incapaz de reducir la pobreza. Al mismo tiempo, la falta de
acceso a la energía es una condición negativa que limita seriamente las posibilidades de desarrollo.
Fuente: ISF Cataluña
Relación entre acceso a la energía y desarrollo humano
Tecnologías energéticas
apropiadas
para el desarrollo
humano y sostenible
Desarrollo
humano
tanto
social,
económico
y
medioambi
ental
La energía y los aspectos sociales
Reto Social Vínculo con la energía
Alivio de pobreza en países en desarrollo
•Mejora de la salud•Aumento de la productividad•Aumento de oportunidades comerciales
Oportunidades para la mujer •Mejora de las condiciones de las mujeres en los hogares•Minimización de tareas físicas duras•Empoderarlas en sistemas energéticos descentralizados
Transición demográfica (-mortalidad y –fertilidad)
•Mejora de condiciones de salud en los hogares•Acceso a agua potable•Reducción de mano de obra infantil•Influir en las actitudes sobre el tamaño de la familia y oportunidades para las mujeres
Mitigación de los problemas de urbanización rápida
•Reducir la migración•Aprovechar asentamientos para la planificación territorial•Proporcionar acceso a servicios de transporte público
Energía, salud y medioambiente
• Nivel familiar: 2 millones de muertes prematuras (mujeres y niños) por mala combustión en el interior de los hogares
• Nivel global:
–Cambio climático por causas antropogénicas
–Lluvia ácida
Energía, salud y medioambiente
• Nivel familiar: 2 millones de muertes prematuras (mujeres y niños) por mala combustión en el interior de los hogares
• Nivel global, todos somos iguales:
–Cambio climático por causas antropogénicas
–Lluvia ácida
Tecnologías energéticas
apropiadas
para el desarrollo
humano
¿Apropiadas?
• ¿Por qué nosotros “tenemos” tecnología apropiada?
• Porque hemos tenido “tiempo” para pensar –> Cuando las prioridades vitales están cubiertas, empieza el desarrollo y el pensar a largo plazo
• Porque hemos conocido las consecuencias de las tecnologías “no apropiadas”
¿¿¿Contradicción entre desarrollo a buen ritmo y tecnologías apropiadas?????
Apropiadas para el desarrollo económico de una región…
Desarrollo rural basado en servicios energéticos sostenibles, auto-gestionables e independientes.
No olvidar que LO GLOBAL AFECTA A LO LOCAL: Caso de Aysen
o Presa de Aysen (Chile)
o Chile va ser deficitario en energía eléctrica en 2012
- 40% consumido por MINERÍA
o Chile planea ampliación de generación eléctrica
o Ríos y aguas pertenecen a compañísa privadas
o La presa se tituará en la zona de la patagonia, una de las zonas menos desarroladas de Chile
o Inundará valles y el turismo disminuirá Turismo (motor de la zona)
o Presa de Aysen (Chile)
o La contrata la ejecutará ENDESA (dueño del cauce)
o La energía eléctrica ya pre-contratada para la minería
o Los productos de minería se exportaráno ESCENARIO MUNDIAL
o Aumento global de consumo de energía y materiales
o Aumento de la energía necesaria para minería: se agotan las reservas!!
No olvidar que LO GLOBAL AFECTA A LO LOCAL: Caso de Aysen
• Impacto de las industrias extractivas en las poblaciones locales contaminación directa de las cabeceras de los ríos
• Escenario nacional: 40% del PIB es de minería, pero un 20% del PNB
• Escenario local: tan solo 1% de la población se dedica a la minería
No olvidar que LO GLOBAL AFECTA A LO LOCAL: Caso de Cajamarca
No olvidar que LO GLOBAL AFECTA A LO LOCAL: Caso de Cajamarca
APROPIADAS:
• E.F. Schumacher 1973. Basado en ideas de Ghandi para desarrollo energético en la India
tecnología simple,
de pequeña escala,
bajo coste
y no violenta
BARRERAS
• Técnicas:– Fiabilidad– Infraestructura– Cualificación
• Mercados– Sector muy controlado– Poca competitividad
• Económicas:– Falta de capital y créditos– Costes iniciales elevados
• Políticas– Falta de difusión de
informaicón– Incertidumbre– Falta de incentivos
• Sociales:– Falta de aceptación
del producto– Rechazo cultural
Selección de la tecnología adecuada:
o PASOS PARA SELECICÓN TECNOLOGÍA APROPIADA
o Se ha identificado la problemática local y global
o Un servicio de energía permitiría la creación de nuevas oportunidades: escolaridad, accesoa agua, actividad económica, etc.
o ES CRÍTICO DETERMINAR LA DEMANDA
o debe estar basada en participación social
o debe recoger necesidades actuales y prever futuras
o ES CRÍTICO EL SISTEMA DE GESTIÓN
o acceso y tasas: universal y gratis, comunitario, personal
o gestión debe permitir apropiación de la tecnología y diseminación
Oferta vs. Demanda
Si sobra energía esta se transforma en sobreprestaciones y daños
Si falta no da servicio e incluso daña (caso eléctrico)
Electricidad Calor
Regular Hidro-mecánicaElectrónicaDisipación
ManualElectrónica
Acumular Baterías Materiales con inercia térmica
APROPIADAS
Apropiadas
• Tecnologías de fuentes renovables y de pequeño tamaño:
• Solar• Eólica• Minihidráulica• Biomasa
– Sólida– Líquida– Gaseosa
ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA
• Tipos: policristalino (11%), monocristalino (14%), amorfo (6%)
• PROS:– Robusta/demostrada
– Conocida
– Autónoma
Instalación solar FV para riego de huerto mixto (río Senegal)
• CONTRAS– COSTE
– Baja potencia por unidad de superficie
– Incertidumbre en cálculo
– La importancia del regulador de carga de baterías NO SUELE SER CONOCIDA
• Rendimiento: =P/GA– Max en la práctica: 17%– Max en laboratorio 50% (células Tanden)
G entre 6000-10000 kJ/m2día (enero)
29000-26000 kJ/m2día (julio)
ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA
Algunos ejemplos…Tipo Diseño común Ejemplos en:
IrrigaciónA 900 Wp, electrónica, tanque de agua pequeñocon bomba de CD o C
India, México, Chile
Refrigeración para conservación defruta
Sistemas híbridos FV/eólicos o sistemas FVde 300 a 700 Wp con refrigeradores de CD(hasta 300 litros)
Indonesia (Winrock Intl.)
Taller de sastreríaSistema de 50-100 Wp con luces de CD ymáquina de coser eléctrica
Muchos países (i.e. proyectos delos NREL)
Sala de cine localSistema de 100-150 Wp con iluminaciónCD y TV a color + videograbadora osatélite
República Dominicana (proyectoENERSOL), Viet Nam(Solarlab), Honduras
Centros de carga de bateríasSistemas de 0.5 - 3 kWp con dínamo dcpara carga de baterías para ventas de kWhpara uso doméstico o a microempresas
Marruecos (Noor Web), Filipinas(NEA), Senegal, Tailandia, VietNam (Solarlab), la India,Bangladesh
Necesidad de una gestión INTEGRAL!!
Común para TODOS los proyectos de cooperación
Adecuada planificación
Centro Solar de Rabuni
Apropiadas
• Tecnologías de fuentes renovables y de pequeño tamaño:
• Solar• Eólica• Minihidráulica• Biomasa
– Sólida– Líquida– Gaseosa
ENERGÍA EÓLICA
• Tipos: ejes horizontales
Imagen 2.1: Modelo Air 403 de Southwest Windpower
Imagen 2.5: Modelo de 12 palas 1,5kW Windflower de Windmission
Imagen 2.6: turbina multipala T1100 de Turbex
ENERGÍA EÓLICA
• Factor de potencia Cp • Max Cp= 16/27 (límite de Betz)
“Cuanto más frene la aeroturbina al la corriente, menor será la energía residual, pero también más pequeña el área de captación”
ENERGÍA EÓLICA
• Tipos: ejes verticales
Sistema Darrieus
Sistema Savonius
ENERGÍA EÓLICA
Frenado y regulación
• Además de los sistemas de control inercial aerodinámico, los mecánicos son más sencillos:
• Por desorientación (desalineación del eje)
• Por cabeceo (lo mismo pero en vertical)
• Por cambio de paso pasivo: los materiales de las palas se flexionan y giran sobre su eje.
ENERGÍA EÓLICA
• PROS• llegar y poner• autónoma (casas-familias)• Coste por Kw
• CONTRAS• Apenas se conocen o se confía en ellos• Incertidumbre en cálculo• O&M: necesita engrase, limpieza cojinetes• Con amenaza de tormenta puede ser necesario el desmontaje
(equipos más frágiles)• La importancia del regulador de carga de baterías NO SUELE
SER CONOCIDA
Necesidad de una gestión INTEGRAL!!
Común para TODOS los proyectos de cooperación
Adecuada planificación y participación
Fabricación sencilla
Fuente: PFC Gerardo de Lucas. Carlos III
Aerogenerador IT-100
Apropiadas
• Tecnologías de fuentes renovables y de pequeño tamaño:
• Solar• Eólica• Minihidráulica• Biomasa
– Sólida– Líquida– Gaseosa
ENERGÍA HIDROELÉCTRICA
• Microcentrales < 100kW
• Tipos: – Cinéticas turbinas de “acción”– potenciales turbinas de “reacción”– o, incluso, tranportables
ENERGÍA HIDROELÉCTRICA: equipos de reacción
Turbina hélice-Altura: escasa (hasta 50 m)-Régimen de funcionamiento: poco estable-Rango de operación (Qe - Qmt): malo (65%)-Simplicidad: sí-Robustez: sí
- Factores a observarAltura: baja – media (de 3 a 50m)Régimen de funcionamiento: estableRango de operación (Qe - Qmt): alto (20-30%)Simplicidad: no (sistemas electro-mecánicos)Robustez: más susceptible de daños
Turbina kaplan (turbina hélice de álabes móviles)
ENERGÍA HIDROELÉCTRICA: equipos de reacción
Turbina Francis-Altura: media-alta (de 10 a 300m)-Régimen de funcionamiento: estab-bajamedia-Rango de operación (Qe - Qmt): medio-bajo (35%)-Simplicidad: no (sistema electro-mec distribuidor-Robustez: sí
ENERGÍA HIDROELÉCTRICA: equipos de reacción
LAS BOMBAS QUE SE PUEDEN USAR COMO TURBINAS SON DE ESTE TIPO
MUCHO MENOS RENDIMIENTO PERO MUCHO MÁS BARATO
Turbina Banki-Mitchel (flujo cruzado)-Altura: media-alta (de 5 a 200m)-Régimen de funcionamiento: alta estabilidad-Rango de operación (Qe - Qmt): alto (15%)-Simplicidad: sí-Robustez: alta
ENERGÍA HIDROELÉCTRICA: equipos de acción
Turbina Pelton-Altura: media-alta (de 30 a 1.000m)-Régimen de funcionamiento: alta estab.-Rango de operación (Qe - Qmt): alto (10%)-Simplicidad: sí-Robustez: susceptible de atascos en inyección
ENERGÍA HIDROELÉCTRICA: equipos de acción
ENERGÍA HIDROELÉCTRICA: equipos de acción
-Turbina Turgo (como pelton con entrada lateral)
-Altura: media-alta (de 50 a 300m)-Régimen de funcionamiento: alta estabilidad-Rango de operación (Qe - Qmt): alto (15%)-Simplicidad: sí-Robustez: susceptible de atascos en inyección
Ejemplo
Picoturbinas Cuba
CETA (Centro de Estudios de Termoenergética Azucarera )Universidad Marta Abreu de Las Villas (Santa Clara)
Proyecto Integral:61 Familias Zona Montañosa de Escambray8 picoturbinas 0,3 a 5kW tipo PeltonTurbinas desarrolladas por el CETA
Ejemplo
Apropiadas
• Tecnologías de fuentes renovables y de pequeño tamaño:
• Solar• Eólica• Minihidráulica• Biomasa
– Sólida– Líquida– Gaseosa
ENERGÍA DE LA BIOMASA
Cualquier tipo de materia orgánica cuyo origen inmediato sea un proceso biológico
Vegetal
Natural
primaria
Cultivos energéticosExcedentes agrícolas
Residuos agrícolas
Residuos forestales
Animal
secundaria
Residuos ganaderos
Industrial
Pulpa frutasAguas con M.O.Harinas cárnicas…
ENERGÍA DE LA BIOMASA
• Uso tradicional: Se refiere a la combustión directa, a menudo en equipos deficientes de madera, carbón vegetal, residuos agrícolas, humanos o animales y urbanos, para cocinar, secar o producir carbón vegetal.
• Uso mejorado: Se refiere a la aplicación de tecnologías mejoradas y eficientes para la combustión directa de la biomasa, por ejemplo, cocinas u hornos más eficientes.
• Uso moderno: Se refiere a la conversión de la energía de la biomasa en combustibles avanzados (gas o carburantes) y, eventualmente, en electricidad.
BIOCOMBUSTIBLES
Tipos de combustibles obtenidos de la biomasa
Sólidos Líquidos Gaseosos
• Paja• Leña sin procesar• Astillas• Briquetas y “pellets”• Triturados finos• Carbón vegetal
• Alcoholes• Biohidrocarburos• Aceites vegetales y ésteres• Aceites de pirólisis
• Gas de gasógeno• Biogás• Hidrógeno
BIOCOMBUSTIBLES: cocinas más seguras
• Cocinas y estufas mejoradas
• Ejemplo: Kenya Ceramic Jiko
• Ejemplo: Horno Lorena (México). Cocinas hechas por los usuarios con pequeña subvención por el material de la chimenea
BIOCOMBUSTIBLES: carbón vegetal
BIOCOMBUSTIBLES: biomasa líquida
BIOCOMBUSTIBLES: biomasa líquida (aceites)
• PROS:• motores son conocidos universalmente
• no son equipos caros
• es usual existencia de personas en la zona con conocimientos
• CONTRAS:• No es trivial encontrar motores para aceite o adaptar un diesel
• Ruido
• Emisiones locales de partículas
• O&M: necesita engrase, limpieza, etc. más que un motor diesel. Es casi seguro que no tendremos un aceite muy bien purificado
• - Necesita recambios cada cierto tiempo
BIOCOMBUSTIBLES: biomasa gasosa (biodigestores)
• Materia orgánica se biometaniza con bacterias en un digestor
• Aumenta rendimiento en gas con la temperatura• muy importante la estanqueidad• los rendimientos de gas pueden ser de 35% del
volumen del reactor diariamente• Para la puesta en marcha se requiere un inóculo de
bacterias anaerobias (fosas sépticas, estiercol, otro biodigestor…)
• Necesita generalmente de agua
PROS:
- Mucha disponibilidad de combustible (ganadería) Permite tratar residuos locales
- Sistema muy extendido en India y China
-requiere de autoconstrucción. Puede ser sencilla (plástico, bidones, depósitos, cámara enterrada)
- la operación es muy sencilla
CONTRAS
• No es trivial encontrar motores pequeños de gas
• Ruido
• Gestión de gas puede llevar asociados accidentes.
• Degeneración de pistones por corrosión (limpieza de gas es deseable)
• O&M: necesita engrase, limpieza, etc. más que un motor normal de gas
BIOCOMBUSTIBLES: biomasa gasosa (biodigestores)
RESUMEN: Comparación: generación de 1kWe potencia 8 horas
Tecnología Fuente Intensidad Rend, Necesidad Coste
Solar Panel sol 1000W/m2 6-13% 7,7-16,6 m2
5 paneles 200Wp
10000€
Eólica Aeroturbina Aire 10m/s 30% Rotor 1.4 m radio
2400€
Hidráulica Turbina Agua 10-50m 60% 16-3.3l/s 1500€
Biogas Digestor + Motor
Excrementos 0,35m3/m3 30% 100 kg1kWe
10 vacas1000€
Aceite Extracción+Motor
Cultivos 1t/ha30%
1litro1kWe
10 m2
1000€
Gasificación Gasificador + Motor
Biomasa seca
60%30%
1.66kWt1kWe
1000€1000€
Por una tecnología al servicio del desarrollo humano
Ingeniería Sin FronterasISF
Links
• http://hdrstats.undp.org/es/indicadores/default.html
• http://www.ipcc.ch/publications_and_data/publications_climate_change_2007_the_ar4_synthesis_report_spanish.htm
• http://www.undp.org/content/undp/es/home.html
• http://www.isf.es/home/index.php