ingeniería sin fronteras isf

Por una tecnología al servicio del desarrollo humano

Ingeniería Sin FronterasISF

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?

¿Desarrollo = felicidad?Esperanza de vida

Satisfacción en la vida

Huella ecológica

http://www.happyplanetindex.org/explore/historical.html

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%


• Malí: empoderamiento de las mujeres plataformas multifuncionales; motores diésel con 12 módulos (mecánico, electricidad, soldadura y bombeo)


• 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.


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


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


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




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




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)


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


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



-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




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

http://hdrstats.undp.org/es/indicadores/default.html

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.undp.org/content/undp/es/home.html

http://www.isf.es/home/index.php

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