LENERSE, Laboratorio de

Energías Renovables del Sureste

Dra. Mascha Smit, Marzo 2011

contenido

• LENERSE– Proyecto– Subproyectos

• CICY

– Formación de recursos humanos• Bacholor’s students• Master’s program• Doctorate program

Antecedentes

• Economía Mexicana depende del petróleo• Tradionalmente poco interés ER• Recientemente ‘prioridad’• Sin embargo, sin impacto en mercado

energético: – Falta de políticas públicas adecuadas– Falta de desarrollo de tecnología propia– Falta de empresas– Falta de recursos humanos– Actividades aisladas, ej investigación

• Requiere sinergía• Requiere ciencia y tecnología propia• Requiere transferencia de tecnología• Requiere políticas adecuadas• Requiere recursos humanas• Requiere enfoque multidiscipliario

Perspectiva

La Península de Yucatán tiene:• un potencial solar promedio de 5-6 kW hr m2/día • un potencial estimada para generación eólica

costera de 1000 MW• High bioproductivity

• Impulsar la implementación de las energías renovables en la región Sureste, mediante el desarrollo de tecnologías, la investigación científica, la vinculación con el sector privado y la formación de recursos humanos.

Misión LENERSE

Estructura

• El proyecto se maneja en subproyectos (SP’s), – SP1: Coordinación de red y laboratorio– SP2. Energía Solar– SP3. Energía Eólica– SP4. Almacenamiento de energía– SP5. Celdas de combustible – SP6. Sistemas Integrados

• Subcoordinadores• Mínimo 2 institutos participantes

Participantes:

• CICY (Yucatán)

• Cinvestav-Mérida (Yucatán)

• FI-UAdY (Yucatán)

• ITCancún (QRoo)

• UQRoo (QRoo)

• UnACar (Campeche)

• ITCampeche (Campeche)

• UJAT (Tabasco)

ServiciosFormación recursos humanos

RED DE PARTICIPANTESCicy, Cinves, Fi-Uady, UQroo, ITCan,

ITCam, Unacar, Unicar, UAJT

Lab. LENERSE

infraestructura conjunta

DesarrolloInvestigación

EMPRESAS

SP1 Coordinación

SP2 Solar

SP3 Eólica

SP4 Producción H2

SP5 Celdas

SP6 Integrados

Pagina web

• http://www.lenerse.com.mx/ • Oficina virtual• Pensado como fuente de información de ER’s

de la región:– Información general proyecto– Servicios– Información institutos participantes– Información empresas de la región– Links (ej. ANES, SENER, SMH, DoE…)

SP2 - Energía Solar

• Coord.: J.L. Peña Chapa, Cinvestav• Participan: Cinvestav, FI-UAdY• Actividades:

– Desarrollo celdas fotovoltaicos de película delgada– Escalar– Producir minipaneles

ESCALAR DE 1 cm2 a 7x10 cm2

SP3 - Energía Eólica

• Coord.: J. Hernández, UQRoo• UQRoo, FI-UAdY, ITCam• Actividades:

– Integrar red de monitoreo del recurso eólico en la Península para desarrollar mapas eólicos confiables

– Estudiar tecnologías actualmente disponibles para aprovechamiento de energía eólica en condiciones de la región.

– Establecer laboratorio de energía eólica– Capacitación

SP4 Almacenamiento de energía

• Coord.: L.C. Ordoñez, CICY

• CICY, ITCan, UnACar

• Actividades:- Electrolisis en celdas PEM- Electrolisis biocatalizada- Fotoelectrolisis- Supercondensadores- Membranas para purificación gases

Supercapacitor

Capacitancia doble capa Pseudocapacitancia

• Condensador electroquímico• Capacitancia ordenes de magnitud mayor que

convencional

Electrodos carbono-polímero electroconductor

Figura 6. Imágen SEM de C-PPy-Co.

-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0-0.004

-0.002

0.000

0.002

0.004

Corr

iente

(i/A

)

Potencial (V) vs ESC

Carbon C-PPy C-PPy-Co

5mV/s

Figura 4. Voltamperograma de carbon, C-PPy y C-PPy-Co, a 5 mV/s en 0.5M H2SO4.

Capacitancia específica

• C=dQ/dV

• Cesp = C/m

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 16000.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0 MesoC MesoC/PANI MesoC/PPy MesoC/PT MesoC/P3MT

Pote

ntial / V

time / s

0 20 40 60 80 1000

20

40

60

80

100

Spe

cific

cap

acita

nce

/ F. g

-1

Applied current density / mA .cm-2

MesoC MesoC/PANI MesoC/PPY MesoC/PT MesoC/P3MT

SP5 Celdas de Combustible

• Coord.: J.Y. Verde , ITCan

• ITCan, CICY, UNACar

• Actividades:– Celdas PEM (hidrógeno)– Celdas de etanol– Catalizadores– Membranas electrolíticas– Stacks (prototipos)

CELDAS DE COMBUSTIBLE tipo PEM

Ensamble

• EME o MEA: membrana electrolítico con electrodos (difusores de gas y capa catalítica)

Optimización ensambles

No. MEAs Suport Solvent Hot Pressing conditions

Spraying 7 Carbon paper and cloth

Isopropanol, acetone, water

4000pounds, 4min and 120°C 0.2580.092

Dropping 14Carbon paper

and clothIsopropanol

334 to 1000pounds, 1.5 to 5min and 120°C

0.3260.159

Screen Printing 4Carbon paper

and clothIsopropanol

1000pounds and 4000lb, 1.5, 3 and 4min, and 120°C

0.3350.147

Deposit Method

Generals conditions Maximum

powerMinimum

power

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0

200

400

600

800

1000

1200

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Pote

ncia

, mW

/cm

2

Pote

ncia

l, m

V

Densidad de corriente mA/cm2

Comparacion de método de depósito a 1000lb y 1.5min

Goteo, i-vAerografía, i-vSerigrafía i-vGoteo, potenciaAerografía,PotenciaSerigrafía, potencia

Platos bipolares

Nuevo diseño PP’s

Catalizadores poliméricos

• Polimeros electroconductores con actividad electrocatalítica

• Para reemplazar platino• Ej polipirrol-cobalo soportado sobre carbono

Carbono Vulcan C-Ppi-Co

Desempeño reducción O2

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00.00

0.04

0.08

0.12

0.16

0.20

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

b)Current density (A/cm2)

Cel

l voltag

e (V

) C-Ppy-CoC-Ppy-Co-PtC-Ppy-Pt

a)

C-Ppy-CoC-Ppy-Co-PtC-Ppy-Pt

Pow

er d

ensi

ty (W

/cm

2 )

Current density (A/cm2)

-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

-6

-4

-2

0

2

4

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

NitrogenOxygen

i(mA

/cm

2 )

i(mA

/cm

2 )

a) C-Ppy

NitrogenOxygen

b) C-Ppy-Co

NitrogenOxygen

c) C-Ppy-Co-Pt

NitrogenOxygen

E(NHE)/VE(NHE)/V

d) C-Ppy-Pt

Celda reversible

• Una celda funciona como electrolizador y como celda de combustible

• Requiere nuevos catalizadores y material soporte

SP6 Sistemas Integrados

• Coord: J. Mendez, FI-Uady

• FI-UAdY, UJAT

• Actividades:– Sistemas de control– Edificios inteligentes– Eficiencia energética

Sistemas integrados…

Estudiantes Licenciatura

• de diferente nivel– Servicio social– Practicas profesionales– Tesis

• de diferentes institutos– Inst. Tecn. Mérida– Univ. Auton. de Yucatán– Private Universities (Marista, Modelo)– Univ. Politécnica Chiapas– Univ. Chapingo

Proyectos demostrativos

Doctorado interinstitucional

• Inicia septiembre 2011

• con institutos del LENERSE– cumplir requisitos PNPC– 4 institutos participantes (4 sedes )– basar en Maestría en Ciencias en Energía Renovable del CICY

• 3 líneas de investigación:– Solar y eólica– Bioenergía– Tecnología del hidrógeno

Concluyendo…

• El LENERSE es un proyecto único en el país por su multidisciplinaridad, colaboración entre institutos de diferentes estados y enfoque integral

• Educación y formación de recursos humanos es parte crucial del proyecto

Unidad de Energía Renovable

Gracias!

Mayor información:

Dra. Mascha Smit

mascha@cicy.mx

Tel 9428330 ext 322