Innovación hacia un futuro sostenible

Gianluca GigliucciEnel Ingegneria e Innovazione

SEMINARO “ENERGIA PARA CHILE”SENADO DE CHILE, VALPARAISO, 14 SEPTIEMBRE 2011

Innovación hacia un futuro sostenible

Energía para Chile

El desafío hacia un futuro sostenible

Sensibilidad social a las cuestiones

medioambientales

Población y consumos en fuerte crecimiento

Soluciones tecnológicas globales,aplicaciones locales

Precio y disponibilidad de recursos fósiles

Energía para Chile 3[Source:IEA, ETP 2008]

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023

2024

2025

2026

2027

2028

2029

2030

2031

2032

2033

2034

2035

2036

2037

2038

2039

2040

2041

2042

2043

2044

2045

2046

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2048

2049

2050

0

10

20

30

40

50

60

70

CO

2 em

issi

ons

(Gt C

O2/

yr)

CCS industry and transformation 9%

CCS power generation 10%

Nuclear 6%Renewables 21%

End use electricity efficiency 12%

End use fuel efficiency 24%

End-use fuel switching 11%

Power generation efficiency & fuel switching 7%

Baseline Emissions 62 Gt

BLUE Map Emissions 14 Gt

Una solución compleja que necesita de un enfoque “holístico”

Las renovables: una parte de la solución que debe tener en cuenta las particularidades locales

Energía para Chile 4

Uso de la tierra (km2/MWe)

El uso de energías renovables para cubrir una cantidad considerable de los consumo de un País necesita de:• Aprovechar los recursos donde sean disponibles• Utilizar las tecnologías mas adapta para generar energía al costo mínimo en

función de las particularidades locales• Uso de redes inteligentes con sistemas de almacenamiento de energía, para

permitir el manejo de cantidad relevantes de energías renovables no predecible

Recursos renovablesDistribuidos, con baja concentración y no perfectamente predecible

Energía para Chile

El Chile

Sol

Viento

Olas, corrientes, mini-hidro

• Potencial renovable non convencional entre los mejores del mundo: sol, viento, geotermia, olas, corrientes, mini-hidro

• 40% de la energía eléctrica producida por combustibles fósiles de importación

• Consumo eléctricos subiendo 5.4% cada año para los próximos 20 años

• Sitios de consumo lejos de sitios de alta disponibilidad de recursos renovables

Chile’s strong dependency on imported energy sources, price increases in fossil fuels, future restrictions on greenhouse gas emissions, and growing public opposition to large, conventional energy generating plants are all elements that combine to create a significant window of opportunity to incorporate more renewable energy production into the Chilean energy grid [Fundacion Chile, 2010].

Población

Geotermia

Recursos optímales, peculiaridad geográficas únicas


Difusión masiva de renovables en Chile

• Medida y cualificación de los diferente recursos en toda las áreas geográficas

• Definición de las soluciones tecnológicas más adecuadas para cada área geográfica

• Reducción ulterior del coste de la energía generada para las tecnologías de interés

• Aplicación de tecnologías para la gestión de redes con fuerte presencia de energías renovables no programables

Necesidad de investigación, desarrollo y aplicación de nuevas tecnologías

Las innovaciones necesarias


La innovación Enel

Energía para Chile

• 200 Investigadores• 3 Centros de investigación• 3 Centros de pruebas• 2 Laboratorios químicos• 40 Patentes• Cooperación con las mejores

universidades en todo el mundo

Pisa133 resources

Brindisi38 resources

Catania14 resources

Coordinación única de I+D para la innovación en todo el mundoInvestigación y Desarrollo

8

Innovación global, aplicación local en todo el mundo

0 – 0.5 GW 0.5 -1 GW 1 - 2. GW 2 – 10 GW > 10 GWRepresentative offices, financial holdings, operative branches, commercial

companies

Energía para Chile

• Combustibles fosiles

• Aumento de eficiencia

• Captura y almacena-• miento de CO2• Emisiones & Residuos

1

• Termosolar• Fotovoltaica

• Geotermica • Viento• Olas y corrientes

• Energías renovables2

• Smart grid• Almacenamien

to de energía

• E-mobility• Edificios Cero CO2

• Zonas remotas

• Redes inteligentes y ahorro energético3

Diferentes caminos de innovación con el mismo objetivo:

un mundo con cero emisiones

Tow

ards

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wer

gen

erat

ion

9

Áreas de investigación

Energía para Chile

Innovación en la captura y el almacenamiento de la CO2

Camino de CO2

Central fosil

Captura

CO2

InyecciónAcuífero

salinoCompresión y transporte

Capa impermeable de roca

1 km

• Formas posibles: pre-combustión, combustión en oxígeno, post-combustión

• Elección primaria Enel: post-combustión, con atención a la posibilidad de captura de pre-combustión

Capturar la CO2 necesita energía fundamental

aumentar la eficiencia las plantas fósiles

Brindisi Brindisi Porto Tolle

Gases: 10.000 Nm3/hCO2 : 2500 kg/h

Gases: 810.000 Nm3/hCO2 : 180.000 kg/h

Gases: 2 Nm3/hCO2 : 0.4 kg/h

Planta DemoPlanta PilotoLaboratorio

El desarrollo de Enel

Enel coordina las mayores empresas europeas de

electricidad en un proyecto de I + D (ENCIO) para lograr

eficiencia >50% (desarrollo y prueba de aceros

especiales)


Key figures: Net power: 4,7 MWe

Net efficiency: 15,6% Mirror field surface: 8 ha Annual gross prod.: 9,7 GWh

1350

1750kWh/m2

Innovación en el solarArchimede: la planta termosolar mas innovadora del mundo

La primera a utilizar sales fundidos como fluido operativo (550°C)

La primera a utilizar el mismo fluido para colectar y para almacenar la energía (mas simple, mas barato)

La primera integrada con un ciclo combinado, generando vapor a 540°C


El uso de fluidos geotérmicos caliente está bien establecida

La innovación se centra en el desarrollo de soluciones competitivas para el uso de fluidos geotérmicos con baja temperatura (<180°C)

El impacto ambiental de los ciclos desarrollado es mínimo

Innovación en la geotermiaCiclos binarios de baja temperatura

Prueba de ciclo innovador en Livorno a partir de Enero 2012


Ciclo hibrido solar-geotérmico

Ciclo hibrido con recurso solar: Más electricidad sin necesidad de expandir el

uso del recurso geotérmico Mejor rendimiento de conversión energética Más rentable que las instalaciones solares

independientes (más horas de operación) Menor riesgo asociado a la disminución de la

temperatura y de la cantidad del fluido geotérmico año cada año

Innovación en la geotermia

Diseño completoPruebas de ciclo de híbridos en Nevada a partir de 2013


Redes inteligentes, almacenamiento energético y el hidrógeno

Energía para Chile

Innovación en el almacenamiento energético

Demonstración en campo

Análisis de las tecnologías

Baterías de coche y recarga rapidaTest de plantas piloto Almacenamiento agregadosPruebas a gran escala

Aire compresoBaterías de flujo Baterías de alta temperatura HidrogenoHidro de bombeo

Las diferentes tecnologías de almacenamiento permiten una gestión óptima de la red, de la generación hasta el consumo de energía

Gestión en potencia: regulación instantánea de la red Gestión en energía: superposición de picos de producción y consumo Garantía de programación de producción

Tecnología clave para las redes inteligentes


Objetivo

Análisis y pruebas de sistemas de almacenamiento y estudio de su integración con los sistemas de generación de energía renovable y la red eléctrica

Innovación en el almacenamiento energético

Laboratorio de pruebas de Livorno

Emul. di Carico LITIO

ZEBRA

VRB

• Pruebas en laboratorio con conexión a generadores renovables• Demonstración de sistemas de gran tamaño en la red de islas Canarias• Medida de las reales prestaciones técnicas y económicas • Identificación de los métodos óptimos de operación y mantenimiento

Actividades

56%

64%

65%

Pruebas de los diferentes sistemas

Próxima instalación:

almacenamiento de

hidrógeno


El hidrógeno

• Descubierto en 1766 por Henry Cavendish• El nombre “hidrógeno” fue asignado por Antoine Laurent Lavoisier y significa

"generador de agua“• Muy abundante en la Tierra, pero siempre vinculado a otros elementos en

las moléculas

Pros/contras

Es un combustible y un portador de energía a prácticamente cero impacto ambiental Alta densidad de energía por unidad de masa Puede ser producido de fuentes fósiles y renovables Puede ser utilizado para la generación de energía y la movilidad ambientalmente sostenible

El gas hidrógeno no es una fuente primaria de energía Baja densidad energética por unidad de volumen: el almacenamiento no es simple La cadena electricidad-hidrógeno-electricidad tiene baja eficiencia

Una manera interesante para almacenar y utilizar la energía


Licuefacción (20K)Gas comprimido (200-800 bar)

Hidruros metálicos(1-10 bar, 25-300°C)

Estructuras físicas que contienen hidrógeno

Métodos para el almacenamiento de hidrógeno

800 bar3.3 kWh/kg , 1.1 kWh/litro

MgH2 (10 bar, 300°C)2.5 kWh/kg, 3.8 kWh/litro

2.3 kWh/litro

0.7 kWh/kg, 1.3 kWh/litro

Tanque gasolina

12 kWh/kg9 kWh/litro

Energía almacenada en masa y en volumen

Hidrogeno sin tanque

(1 bar, 20°C)33 kWh/kg3 kWh/litro


CombustiónAlmacenamiento Integración con renovables

Ciclo combinado alimentado

totalmente por hidrógeno(Fusina-VE)

Almacenamiento en hidruros metálicos

(Fusina-VE)Adriatica,Diamante

Nuevo sistema de almacenamiento con hidruros: test desde

Septiembre 2011

Producción

Coal Pirolysys Plant

(Bastardo-PG)

Proyectos Enel sobre el hidrógeno


AdriaticaLa experiencia Enel sobre el hidrogeno salió de la costa Chilena (2007)

Generador hidráulico

Generador eólico

Generador solar fotovoltaico

Radar y luces de navegación

Almacenamiento de hidrógeno

Pila de combustibleGenerador de

hidrógeno (electrolizador)

Baterías


• Producción directa del sol

• Alternativo a la electrolisis• Mejor eficiencia de

conversión en hidrogeno• Todavía en fase de

desarrollo en laboratorio

Ejemplo: Ciclo Yodo - Azufre

Nuevas formas de producir hidrógeno Ciclos termoquímicos para separar el agua


• Oportunidades del uso de las renovables: Contribución importante a la generación sostenible y autónoma de

energía para todo el país Efectos positivos para el desarrollo económico y social

• Necesidades para un uso masivo de las renovables: I+D para reducir el costo de la energía generada Precio de venta de energía estable para una porción significativa

de la vida de las plantas Inversiones en infraestructuras de redes y en las redes

inteligente con sistemas de almacenamiento energético El hidrogeno: una opción posible que necesita todavía de

investigación

Conclusiones• Solucionar el problema energético del futuro necesita un enfoque holístico

• Las energías renovables representan una parte importante, no la única, de la solución

Energía para Chile

THE REAL REVOLUTION

IS NOT TO CHANGE THE WORLD

RATHER THAN CHANGING THE PLANET, WE HAVE ALWAYS PREFERRED TO CHANGE

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