Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL DIPLOMATURA EN “GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA" Módulo 1 - Energía Renovable en Argentina Clase 0 Contenidos En este primer módulo se analizará la situación energética del país, sus compromisos nacionales e internacionales por las energías renovables y contra el cambio climático, y el contexto de las energías renovables en Argentina (aspectos legales, económico-financieros, recursos renovables, etc.). Asimismo, también se dará una introducción general a las energías renovables, incluyendo solar y eólica pero también otras que no serán vistas en tanto detalle, como biomasa, biogás, pequeñas hidroeléctricas, etc. M1- Clase 1: El problema de la energía en Argentina Matriz energética argentina El potencial del “shale” Matriz de generación eléctrica Ubicación de las centrales y la demanda Costos de generación Generación centralizada o distribuida M1- Clase 2: Cambio Climático Cambio Climático y Efecto Invernadero Emisiones de CO2 (y otros GEI) Inventarios de Emisión en Argentina y el Mundo Cambios observados y futuros en Argentina Estrategias de mitigación y de adaptación Compromisos Nacionales e Internacionales contra el cambio climático. M1- Clase 3: Energías renovables: qué son y para qué sirven Renovables vs. “verdes”, “sustentables” o “alternativas” La energía solar fotovoltaica y térmica La energía eólica Biogás y biomasa Pequeñas hidroeléctricas M1- Clase 4: Energía renovable en Argentina Actualidad de las renovables | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 1/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero Legislación e Historia de las Renovables en Argentina: UNTREF VIRTUAL La nueva Ley de Energía Renovable: Ley 27.191 Dos licitaciones, ¿diferentes resultados? Más allá de las altas potencias: energía distribuida y otros usos El módulo se evaluará mediante un examen breve de tipo verdadero-falso, multiple choice y “de completar”, en el que el alumno deberá demostrar conocimientos generales sobre energía renovable y su implementación en Argentina. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 2/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Clase 1 MATRIZ ENERGETICA DE ARGENTINA En general, las fuentes que constituyen la matriz energética de cualquier país pueden clasificarse en dos componentes principales: Recursos Primarios: Son aquellos que se extraen de la naturaleza, como por ejemplo leña, carbón, petróleo, gas, etc. Corresponden al total de la energía consumida por el país, de manera independiente a cómo son consumidos. Recursos Secundarios: Son productos energéticos que pueden ser consumidos, los cuales se obtienen usando fuentes primarias como materia prima: por ejemplo, mediante la combustión de gas en una central eléctrica se obtiene electricidad, mediante la refinación del petróleo se obtiene gasoil, fueloil, nafta, kerosén; o mediante el procesamiento de gas natural de pozo se obtiene gas de redes, etc. Al comparar la matriz energética Argentina con a la Matriz energética mundial se observa, en primer medida, que las fuentes de recursos con las que cuenta Argentina son muy variadas y abundantes; los recursos renovables, por ejemplo, son del 1,8% (como solar y eólica) y la biomasa (leña, bagazo, etc.) son del orden 2,2 %, totalizando 4% de recursos renovables. Destaca en Argentina comparado con el resto del mundo la gran proporción que representa el consumo de gas natural en la matriz primaria; esto se debe a que el gas natural es utilizado extensivamente en hogares para calefacción, cocción y calentamiento de agua; en industrias en procesos industriales y químicos, y en las centrales eléctricas para la generación de electricidad. Recordemos que Argentina, después de hacer sido por más de una década un exportador neto de energía, a partir del 2005, se ha convertido en importador. Esto tiene un importante impacto en la balanza comercial y cuenta fiscales El petróleo y el gas natural aportan casi el 90% la energía primaria de Argentina. El mundo depende en 79% de los combustibles fósiles, pero con una participación mayor del carbón mineral, que en Argentina es mínima. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 3/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL La contribución del gas en Argentina (línea naranja) aumenta desde los años 80 y se vuelve el principal energético en el año 2000; la energía importada aumenta desde el año 2006. En general, históricamente Argentina acompañó y a veces se adelantó las tendencias globales. Este es notorio en el caso del gas natural, que es el componente principal de la matriz desde hace más de una década. Desde el punto de vista ambiental esto es positivo, ya que el gas natural es el menos contaminante de todos los combustibles fósiles. En otros países, principalmente Estados Unidos, se observa una tendencia hacia la gasificación que en Argentina se observó hace aproximadamente 20 años. El potencial de shale gas y shale oil Cuando hablamos de petróleo y gas natural, se presentan dos alternativas: los recursos “convencionales” y los “no convencionales”. Recursos convencionales: Los hidrocarburos convencionales son aquellos que se formaron en una roca, llamada “roca madre”, y con el paso del tiempo se movieron hacia otras rocas, que son más permeables ubicadas generalmente por encima de la roca madre, llamadas “reservorios convencionales”. Los recursos convencionales son más fáciles de extraer, y son los que impulsaron la exploración y explotación petrolera a lo largo del Siglo XX. Recursos no convencionales o “de shales”: Los hidrocarburos no convencionales se formaron en la “roca madre” y todavía siguen allí. Esa roca no es tan permeable como los “reservorios convencionales”, por lo que su extracción es más compleja, y se recurre al método de fractura hidráulica (o fracking) para su obtención. Pero cabe aclarar que los combustibles que provienen de los hidrocarburos no convencionales (“tight oil” o “shale gas”) son los mismos que se obtienen de los convencionales; la diferencia entre ambos radica en dónde se encuentran y cómo se extraen. En general, Argentina actualidad no logra el autoabastecimiento de gas ni de petróleo, debiendo recurrir a importaciones de ambos energéticos para satisfacer la demanda interna. Sin embargo, es muy prometedor el desarrollo de recursos no convencionales, especialmente en el yacimiento llamado “Vaca Muerta” en la provincia de Neuquén. Según un informe publicado por la Administración de Información Energética (EIA) del Departamento de Energía de Estados Unidos, la Argentina ocupa el segundo lugar en el mundo en gas no convencional, detrás de China, alcanzando los 802 billones de pies cúbicos, y el cuarto en petróleo. Esto permitiría garantizar el autoabastecimiento energético por, al menos, los próximos 50 años. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 4/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL El shale ha producido un cambio de paradigma en la producción mundial de hidrocarburos y en los mercados energéticos, permitiéndole a EE.UU., el mayor consumidor mundial de energía, dejar de ser importador de gas gracias al aumento de su producción proveniente de los recursos no convencionales. El shale también producirá un gran cambio en la Argentina, ya que cuenta con enormes recursos técnicamente recuperables, a precios relativamente bajos cuando se los compara con otras alternativas de combustibles. Cuando se analiza la problemática energética argentina en su totalidad, destaca como causa la declinación de las cuencas gasíferas convencionales, que están siendo remplazadas por exploraciones en cuencas no-convencionales pero no de manera suficiente. Así, desde el año 2007 la producción de gas cayó notablemente, redundando primero en el cierre de las exportaciones de gas a Chile, luego un aumento de las importaciones de gas, primero de Bolivia y luego por barco (en forma de LNG, o gas natural licuado), y también su remplazo gradual por combustibles alternativos como el fuel oil o el gas oil, especialmente para la generación eléctrica. Frente a esta menor producción de gas las centrales eléctricas tuvieron que remplazar el gas natural, combustible para el que fueron diseñadas en su mayoría, por diesel, lo que tiene un gran impacto económico y ambiental. Desde el año 2014, por otra parte, hay un aumento en la producción de gas natural, especialmente en gas noconvencional (shales), que acompañó el aumento de la demanda. Sin embargo, este aumento es insuficiente, por ahora, para alcanzar un autoabastecimiento que permita prescindir de las importaciones de gas y del consumo de combustibles alternativos a gas para generación eléctrica. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 5/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL LA MATRIZ DE GENERACION ENERGÉTICA ELÉCTRICA EN ARGENTINA La matriz eléctrica hace referencia a las energías primarias que se utilizan en la generación de electricidad en un país. En la Argentina más del 60% de la electricidad se produce en centrales térmicas (es decir, que funcionan mediante la combustión de combustibles fósiles), principalmente a gas. Además de representar casi dos tercios de la generación de energía eléctrica total, la generación térmica crece de manera constante año a año, en los años 2001 a 2003 la participación de la energía térmica fue de menos de 45%, superada por la hidroeléctrica. Pero desde el año 2003 a la fecha se instalaron más de 5800 MW de potencia térmica, mientras que no se instalaron grandes potencias hidroeléctricas. En total sólo se instalaron 1500 MW hidroeléctricos desde esa fecha, destacándose un aumento en la cota de Yacyretá y la central de Caracoles. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 6/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Cuando se compara la potencia instalada con la demanda media de energía, se observa que en Argentina hay instalados 33 GW de potencia, mientras que la demanda de potencia no supera los 25 GW en los días pico. Sin embargo, lejos de significar un exceso de potencia, Argentina presenta un déficit que hace que, los días de máxima demanda, sea necesaria la importación de energía eléctrica de Brasil y Uruguay. Esto se debe a la indisponibilidad de los equipos: en promedio, cada unidad de generación está disponible sólo un 80% del tiempo (debido a mantenimientos, operaciones, etc.) pero para algunas centrales más viejas, como las turbinas de vapor, este valor es del 50% de las horas. Cuando se analiza la generación de energía térmica en particular, se observa que hay cuatro tipos de centrales térmicas en Argentina: Turbinas de vapor: aquellas que utilizan la energía térmica del combustible para calentar agua, generar vapor y con la presión de vapor mover una turbina. Son tradicionalmente las centrales más antiguas de Argentina, con un rendimiento medio y tiempos de encendido y apagado muy largos. Es por esto que se las considera centrales “de base”. Turbinas de gas: similares a las instaladas en los aviones, en ellas es la expansión de los gases de combustión lo que impulsa la turbina. Más modernas que las centrales de vapor, y con una disponibilidad mayor, se caracterizan por tener períodos de encendido y apagado cortos, lo que las hace muy adecuadas para cubrir los picos de demanda de la noche (es decir, sólo se encienden en las horas de máxima demanda). Centrales de ciclo combinado: una combinación de las dos anteriores, utilizan el calor de los gases de escape de las turbinas de gas para generar vapor e impulsar así turbinas de vapor. Con grandes inversiones iniciales, obtienen los mejores rendimientos, especialmente cuando generan con gas natural. Motores y turbinas diésel: de alto costo de operación, pero menores costos de instalación, y alto impacto ambiental, estos equipos –en general de bajas potencias- se ubican de manera distribuida en todo el país para dar estabilidad a la red de transmisión ahí donde hay mayores caídas de tensión. En general las centrales de vapor consumen gas natural y, como combustible alternativo, fuel oil (también hay turbinas de vapor alimentadas con carbón mineral, pero representan una proporción muy pequeña). Las turbinas de gas y las centrales de ciclo combinado consumen gas natural y, como combustible alternativo, gas oil (diésel), mientras que los motores y turbinas diésel sólo consumen este combustible. Aproximadamente dos tercios de la energía térmica se genera con gas natural, mientras que el tercio restante se genera con fuel oil, diésel y carbón (que, además de ser más caro que el gas, es significativamente más | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 7/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL contaminante, como veremos en la próxima clase). Ubicación de las centrales y la demanda La generación térmica se ubica, generalmente, lo más cerca posible de la demanda, sobre un gasoducto que permita la alimentación de gas como combustible. La excepción más notoria a esta regla son las turbinas y motores diésel, que por no requerir de gas natural se ubican en las “puntas de línea” y son alimentados con gasoil por camiones. Así, mientras que el 65% de los ciclos combinados y el 87% de las turbinas de gas se encuentran en las regiones de CABA/Buenos Aires/Litoral (es decir, las de mayor consumo de energía), sólo el 40% de las centrales diésel se encuentran en estas regiones. La energía hidroeléctrica, en cambio, se ubica sobre los ríos que permiten su generación. Se destacan las cuencas de: Río Paraná, con la central de Yacyretá (la más grande de Argentina, que genera el 40% de la energía hidroeléctrica del país) El río Uruguay, donde se ubica la central de Salto Grande La cuenca Comahue, con los ríos Limay, Collón Curá y Neuquén, y una serie de centrales hidroeléctricas de embalse (Alicurá, Piedra del Aguila, Pichi Picún Leufú, Chocón, Arroyito, Planicie Banderita) Los ríos patagónicos Chubut y Futaleufú, con las centrales Ameghino y Futaleufú El río Grande en Córdoba, con la central hidroeléctrica del mismo nombre. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 8/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL La energía es transmitida desde los puntos de generación a los puntos de consumo por redes de extra alta tensión (500kV), de alta tensión en 220 kV o 132 kV, y de media tensión en 66 o 33 kV. Las redes de extra-alta tensión actualmente están cerradas en forma de “anillos”, excepto por la línea de la Patagonia, lo que le da a la red bastante robustez en altas tensiones. Sin embargo, a medida que se baja a tensiones menores, las líneas son respectivamente más débiles; las “punta de línea” presentan variaciones de tensión que es importante reforzar con nuevas líneas o con centrales de generación destinadas a generar ahí donde es necesario. Este es el caso de la mayoría de los motores o turbinas diesel, que se ubican en las puntas de línea. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 9/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 10/48 UNTREF VIRTUAL Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL COSTOS DE GENERACIÓN El sistema de precios de la generación en Argentina es marginalista. Esto significa que, según la ley, el precio de la energía eléctrica corresponde a la generación más cara en cada momento: a medida que aumenta la demanda, se despachan unidades de generación de precio creciente, primero las más baratas y luego las más caras. Sin embargo, aunque esto es lo que indica la ley, en los hechos esto no se cumple. El precio de la energía, determinado según las Res. SE 240/03 supone abastecimiento de gas sin límite para todo el parque generador que lo puede consumir, y con un tope de 120 $/MWh (que había sido determinado en la década del ’90, cuando correspondían a 120 U$D/MWh). En la realidad, ni las centrales tienen gas sin límite, ni este precio sigue siendo representativo de un costo máximo de generación. En todos los casos en que una central tenga costos de generación mayores a este valor, la diferencia entre uno y otro se asigna como “sobrecosto” y es prorrateado entre toda la demanda; en los hechos, entonces, el mercado se comporta como un sistema de precios medios, por lo que cada central cobra un precio por la generación (además del costo del combustible, que es provisto por el gobierno nacional a través de CAMMESA(1)). Asimismo, las nuevas centrales de generación tienen contratos aparte, que remuneran su instalación de manera de hacer rentable la inversión en la construcción de nuevas centrales. Se llama precio “monómico” al precio representativo de costos total de operación del Mercado Mayorista Eléctrico, incluyendo los cargos de potencia y sus servicios asociados, los sobrecostos debido a la utilización de combustible, los cargos a la demanda excedente de GU y los contratos de Abastecimientos de Mercado Eléctrico Mayorista (MEM). Estos costos, sin embargo, no incluyen el costo del gas importado (que es más caro que el local, y la diferencia de precios para la generación eléctrica es cubierta por el tesoro nacional), la transmisión ni la distribución. Los distintos componentes del precio monómico varían según cuánta sea la demanda de energía, la oferta hidroeléctrica, el precio del gas y los combustibles líquidos, y la disponibilidad de gas (y demanda de gas para usos no eléctricos). Este precio alcanzó en 2015 una media del orden de los 665 $/MWh, frente de los 550 $/MWh del año interior. Este valor es un valor promedio de todos los costos del mercado mayorista eléctrico, y correspondiente a aprox. 70 U$S/MWh para el valor del dólar del año. Sin embargo, hay que entender que, cuando se ahorra energía (o se genera energía renovable) lo que se desplaza no es energía a este precio, sino la energía que en cada momento es más cara. Este valor, en Argentina, ronda entre los 75 y los 80 U$D/MWh. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 11/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Resumiendo, las variables económicas más relevantes del año, se destaca que la diferencia entre precio monómico 2015, comparado del 2014, se debió a: - Variación del tipo de cambio. - Aumento de sobrecosto de despacho por consumo de combustible alternativo (principalmente diesel y fuel oil) - Aumento de los costos de MEM por ingresos de generación distribuida/ móvil de ENARSA (motores y turbinas diesel) - Actualización de remuneración de los generadores de acuerdo a sus costos de operación. Cuando veamos a las energías renovables en Argentina, veremos que su valor es significativamente menor que la generación convencional que las renovables desplazan. (1) CAMMESA es la Compañía Administradora del Mercado Mayorista Eléctrico, y es el organismo encargado del despacho de las centrales eléctricas. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 12/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Clase 2 Esta clase fue desarrollada con la ayuda de las licenciadas Estefanía D’Annibali y Victoria Gardella. ¡Gracias! Introducción En los últimos dos siglos, el crecimiento exponencial de la población mundial y de los niveles promedio de consumo individual impulsó un rápido incremento de la demanda global de todo tipo de recursos, produciendo impactos globales sobre el planeta y cambiando drásticamente la vida del mismo. Uno de estos impactos son las crecientes emisiones de gases de efecto invernadero que durante los últimos 150 años han contribuido al calentamiento de la tierra. Lo más probable es que este proceso se acelere en las próximas décadas y -si no se produce un cambio en el comportamiento de la humanidad- las consecuencias serán catastróficas durante el siglo XXI. Este proceso, que se conoce como Cambio Climático, es probablemente uno de los desafíos más difíciles para el siglo que se inicia. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 13/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Cambio Climático y efecto invernadero De la energía que llega a la Tierra en forma de radiación electromagnética proveniente del sol, la mayor parte la atraviesa la atmósfera, siendo absorbida en la superficie de la Tierra o reflejada, por ejemplo en las nubes. La superficie de la tierra (sólida o líquida) las nubes y la propia atmósfera re-emiten energía, también como radiación electromagnética, pero con distinta longitud de onda que la solar, debido a que están mucho más frías que el sol. La atmosfera, que deja pasar la radiación solar, no deja pasar la radiación emitida por la tierra. Así, la energía emitida por la tierra queda atrapada en la atmósfera. Por su casi transparencia a la radiación solar y su casi opacidad a la radiación terrestre, se dice que la atmosfera actúa como un invernadero, pues éstas son precisamente las propiedades del vidrio que se usa para construirlos. Este efecto hace que la temperatura de la superficie terrestre sea mayor que la que sería si no hubiera atmósfera, permitiendo que haya vida en la Tierra: sin este efecto invernadero la temperatura media de la tierra seria de -18°C. El agua, el dióxido de carbono, el metano y el óxido nitroso son algunos componentes naturales de la atmosfera, con la propiedad de absorber parte de la radiación que emite la tierra. Cuando su concentración aumenta, la radiación queda más atrapada en la atmósfera y se refleja a la superficie, aumentando la temperatura del planeta. Por esta razón se los llama “gases de efecto invernadero” (GEI). Desde fines del siglo XIX, luego de la revolución industrial, la temperatura media de la superficie terrestre aumentó más de 0,6°C, existiendo un amplio consenso científico de que la principal causa fue la emisión desmedida de GEI como consecuencia de la acción del hombre. Este crecimiento fue exponencial pasando de 260 partes por millón a 480 partes por millón en 2014. Ilustración 1: Concentraciones de dióxido de carbono y relación con la variación de temperatura en los últimos 800.000 años - Curva Keeling | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 14/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL En términos relativos, en el período 2000-2010 las emisiones se aceleraron anualmente un 2,2 %, mientras que entre 1970 y 2000 el incremento anual había sido de un 0,4%. La combustión creciente de combustibles fósiles y la tala de bosques, y en menor medida, algunas prácticas agrícolas y el manejo de los residuos, explican esta evolución. El aumento de la temperatura trajo aparejado un cambio global en el clima, generando diferentes impactos como sequías e inundaciones severas y prolongadas, mayores temperaturas, mayor frecuencia e intensidad de eventos climáticos extremos, entre otros. A medida que avanzan las investigaciones científicas, sus resultados muestran un escenario cada vez más dramático: la capa de hielo del Ártico se está derritiendo más rápido de lo esperado, alcanzando actualmente su menor tamaño desde que se tiene registro; de los 15 años más calurosos de los últimos 130 años, 14 se han producido en el presente siglo. Varios estudios científicos resaltan cómo el cambio climático afecta a la humanidad, impactando sobre el hambre, la salud, las migraciones, la agricultura, el trabajo y los desastres climáticos. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 15/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Gases de efecto invernadero Los gases de efecto invernadero (GEI) son los componentes gaseosos de la atmósfera, tanto naturales como antropogénicos (es decir, producidos por el hombre), que absorben y emiten la radiación emitida por la Tierra, produciendo el efecto invernadero. Los principales GEI en la atmósfera son el vapor de agua (H2O), el dióxido de carbono (CO2), el óxido nitroso (N2O), el metano (CH4) y el ozono (O3). Hay además una serie de GEI creados íntegramente por el ser humano, como los halocarbonos y otras sustancias con contenido de cloro y bromo. Los principales GEI son: Vapor de agua (H2O) El principal gas invernadero es el vapor de agua (H2O), responsable de dos terceras partes del efecto invernadero natural. El vapor de agua forma parte del ciclo del de agua, de la cual existe una cantidad limitada en la Tierra. Las actividades humanas no añaden vapor de agua a la atmósfera, pero el aire más caliente (producto del efecto invernadero y el calentamiento global) puede retener mucha más humedad, por lo que el aumento de las temperaturas intensifica aún más el cambio climático a través del aumento de concentración de vapor de agua en la atmósfera. Dióxido de carbono (CO2) El elemento que más contribuye al efecto invernadero acentuado (es decir, lo aumentado por las acciones humanas) es el dióxido de carbono (CO2). En general, el CO2 es responsable de más del 60% del efecto invernadero acentuado. En la Tierra existe una cantidad limitada de carbono que, como el agua, forma parte de un ciclo: el ciclo del carbono. Se trata de un sistema muy complejo en el que el carbono se desplaza por la atmósfera, la biósfera terrestre y los océanos. Las plantas absorben CO2 de la atmósfera durante la fotosíntesis y lo vuelven a liberar a la atmósfera cuando mueren y se descomponen. Los cuerpos de los animales (y los de los humanos) están compuestos por el carbono que en primer lugar fue obtenido de las plantas; este carbono se libera como CO2 con la respiración, y cuando mueren y se descomponen. Cada año se intercambian miles de millones de toneladas de carbono de forma natural entre la atmósfera, los océanos y la vegetación terrestre. Los combustibles fósiles son los restos fosilizados de las plantas y animales muertos que se forman a lo largo de millones de años, y por eso contienen una gran cantidad de carbono. Los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera variaron menos del 10% durante los 10.000 años anteriores a la Revolución Industrial. Sin embargo desde 1800 las concentraciones han aumentado aproximadamente un 30% por la quema de cantidades masivas de combustibles fósiles para producir energía. En la actualidad, emitimos más de 25.000 millones de toneladas de CO2 a la atmósfera cada año. El CO2 puede permanecer en la atmósfera hasta 200 años, en función de cómo se recicle en la tierra o en los océanos. Este es un período muy largo, por lo que se considera que hay un “carbón Budget”: una cantidad máxima de CO2 que se puede emitir a la atmósfera a lo largo de la historia, manteniéndose debajo de los 2°C | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 16/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero de aumento de la temperatura. UNTREF VIRTUAL Contra este gas se miden todos los demás gases de efecto invernadero, por consiguiente su potencial de calentamiento global es de 1. Metano (CH4) Es el segundo gas que más contribuye al efecto invernadero. Desde el principio de la Revolución Industrial, las concentraciones de metano en la atmósfera se han duplicado y han contribuido un 20% al incremento del efecto invernadero. El metano se crea sobre todo mediante las bacterias que se alimentan de material orgánico cuando escasea el oxígeno. Por tanto, el metano no sólo es generado por el hombre a través de la explotación petrolera, sino que también emana de fuentes naturales. La cría de animales, el cultivo de arroz y los vertederos (debido a los residuos orgánicos) son generadores de metano. El metano es 23 veces más efectivo que el CO2 en retener calor en la atmósfera (es decir, tiene un potencial de calentamiento global de 23), sin embargo su ciclo de vida es más breve, de entre 10 y 15 años, y se emite menos que el CO2, por lo que su impacto total es menor. Óxido nitroso (N2O) El óxido nitroso, que es 310 veces más efectivo que el CO2 absorbiendo el calor (es decir, tiene un potencial de calentamiento global de 310), se emite principalmente debido al uso de abonos a base de nitrógeno, la quema de combustibles fósiles y la producción química industrial que utiliza nitrógeno. También se libera de forma natural de los océanos y de las selvas tropicales gracias a las bacterias del suelo. Desde el inicio de la Revolución Industrial, las concentraciones de óxido nitroso en la atmósfera han aumentado un 16%, contribuyendo entre un 4 y un 6% a acentuar el efecto invernadero. Gases fluorados de efecto invernadero Son los únicos gases de efecto invernadero que no se producen de forma natural, sino que han sido desarrollados por el hombre con fines industriales. Son extremadamente potentes ya que pueden atrapar el calor hasta 22.000 veces más eficazmente que el CO2 y pueden permanecer en la atmósfera durante miles de años. Los gases fluorados de efecto invernadero incluyen los hidrofluorocarbonos (HFC) que se utilizan en la refrigeración, como el aire acondicionado, sulfuro hexafluorido (SF6), que se usa, por ejemplo, en la industria de la electrónica; y los perfluorocarbonos (PFC), que se emiten durante la fabricación de aluminio. Los gases más conocidos de este grupo son los clorofluorocarbonos (CFC) que, además de producir el efecto invernadero, reducen la capa de ozono; es por eso que su uso se está retirando paulatinamente en virtud del Protocolo de Montreal relativo a las sustancias que atacan la capa de ozono. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 17/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Inventarios de gases de efecto invernadero – Argentina y el Mundo Un inventario de GEI es una rendición de cuentas de la cantidad de gases de efecto invernadero emitidos (o absorbidos) hacia la atmósfera durante un período de tiempo; proporciona información sobre las actividades que causan las emisiones y absorciones, así antecedentes sobre los métodos utilizados para hacer los cálculos. A mediados del 2015 la Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sustentable de Argentina presentó los resultados finales de la Tercera Comunicación Nacional sobre Cambio Climático en la cual se incluyó un nuevo inventario de gases de efecto invernadero y reveló que la Argentina genera el 0,88% de las emisiones de GEI de todo el mundo (colocándose en el puesto número 21 en relación con el resto de los países). Las emisiones de GEI de Argentina, el 42% corresponden a la energía; le siguen el sector Agricultura y Ganadería con 29% y en tercer lugar el de Cambio en el Uso del Suelo y Silvicultura con 21%. En menor proporción, el sector Residuos aportó un 5% y, finalmente, Procesos Industriales generó el 3% de las emisiones totales. Impacto en CO2 eq. M Ton % Energía y transporte 182.394 42% Agricultura y Ganadería 127.455 29% Cambio Usos de Suelo 90.726 21% Residuos 21.527 5% Procesos Industriales 14.771 3% Total 436.873 En cuanto a las emisiones por cada GEI y actividad, el detalle se puede ver en la tabla siguiente. Se observa que, al igual que en el resto del mundo, el principal GEI emitido en Argentina es el dióxido de carbono, seguido por el metano y el óxido nitroso. A nivel mundial el dióxido de carbono (CO2) es el GEI antrópico más importante, representando un 77% de las emisiones totales de GEI antrópico. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 18/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL CO2 M Ton Energía y transporte Agric. y Ganadería 173.424 - CH4 M Ton N2O M ton CO2 eq. 390 8.970 2.340 M Ton M ton CO2 eq. - - 238 73.780 - - - - - - 53.820 Cambio Usos de Suelo Residuos 85.344 - Procesos Industriales Total 14.771 273.539 234 936 5.382 21.528 - 3.900 63% - 89.700 21% 238 73.780 17% Al comparar las proporciones de emisiones de Argentina con la del mundo en su totalidad, se observan algunos detalles de interés. Por ejemplo, mientras que a nivel mundial la agricultura y silvicultura (cambio de uso de suelo) representan un 31% de las emisiones totales, en Argentina este valor es de 50%. De manera consistente, mientras que en el mundo las emisiones de óxido nitroso representan el 8% del efecto invernadero (en CO2 equivalente), en Argentina el óxido nitroso representa el 17% de las emisiones, debido al alto uso de abonos a base de nitrógeno para la agricultura. Ilustración 3: b) Parte proporcional que representan diferentes GEI antrópico respecto de las emisiones totales c) Parte proporcional que representan diferentes sectores en las emisiones totales de GEI antrópico | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 19/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL El dióxido de carbono (CO2) es el GEI antrópico más importante. Entre 1970 y 2010, las emisiones mundiales de GEI causadas por actividades humanas han aumentado en aproximadamente un 80%, pasando de 21 a 38 millones de toneladas. Entre 1970 y 2010, el aumento más importante de las emisiones de GEI proviene de los sectores de suministro de energía, transporte e industria, mientras que los cambios de uso de suelo como la silvicultura, la deforestación y la agricultura han crecido más lentamente. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 20/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Cambios observados en el clima de Argentina En la Argentina se han observado cambios en el clima desde la segunda mitad del siglo pasado (1960-2010) que han tenido impactos sobre los sistemas naturales y humanos. Durante el período 1960- 2010 se observó un aumento de la temperatura media en la mayor parte de la República Argentina, de alrededor de 0,5 °C, llegando a superar 1°C en algunas zonas de la Patagonia, registrándose también un aumento de los días con olas de calor y una reducción en el número de días con heladas. El principal cambio en términos de temperatura no se da en la temperatura promedio sino en la intensidad, frecuencia y duración de las olas de calor. Por ejemplo en las regiones próximas a la ciudad de Buenos Aires, los días del año con olas de calor se duplicaron entre 1960 y 2010. En lo que respecta a la precipitación, se produjeron los mayores aumentos en el este del país ocasionando inundaciones de gran impacto socio-económico. En provincia de Buenos Aires, Santa Fe y Corrientes muchos campos se han transformado en lagunas permanentes y varios espejos de agua aumentaron considerablemente su superficie; por otra parte, este aumento en precipitaciones también facilitó la expansión de la frontera agrícola. En zonas semiáridas, se observó una disminución de las precipitaciones en la zona cordillerana y una disminución de los caudales de los ríos Cuyanos. Si esta tendencia continúa se restringiría la disponibilidad de agua de riego necesaria para mantener los niveles actuales de la actividad vitivinícola y frutihortícola. La principal consecuencia en precipitaciones no se da en los valores medios sino en su intensidad: las precipitaciones intensas son más frecuentes en gran parte del país, trayendo inundaciones urbanas (exacerbadas por un inapropiado uso del suelo y por inadecuadas obras hídricas, que fueron planificadas para condiciones climáticas más benignas y mayores superficies verdes). En cambio, en el oeste y en el norte, los períodos secos se han hecho más largos, generando problemas en la disponibilidad de agua, incendios incontrolados de bosques y estrés sobre la actividad ganadera. Proyecciones del clima para el siglo XXI Según las proyecciones actuales, la temperatura media aumentará en todo el país tanto para el futuro cercano (2015-2039) como para el lejano (2075-2099), con aumentos de temperatura mayores hacia fin de siglo. La región de máximo calentamiento sería la del noroeste que está muy alejada del mar y encerrada entre las sierras pampeanas desde Salta hasta San Luis por el este, por los Andes al oeste y por la Puna al norte, lo que aumenta su aislamiento de las masas de aire provenientes del mar. En el centro de la Patagonia el aumento de temperatura será de más de 3°C. Las proyecciones indican un aumento de los extremos de las altas temperaturas y de las precipitaciones extremas en la mayoría de las regiones del país, aunque la cuantificación de este cambio proyectado exhibe considerable niveles de incerteza. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 21/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Mitigación y Adaptación frente al Cambio Climático Se entiende por “opciones de mitigación” a las tecnologías y prácticas que se pueden utilizar para reducir emisiones de GEI. En los últimos años la República Argentina ha llevado a cabo planes, programas y acciones relacionados con la mitigación de GEI en varios sectores productivos y de consumo. En el sector energía las acciones han priorizado dos ejes fundamentales: la generación con energías renovables y la promoción del uso racional y eficiente de la energía. En el sector transporte los esfuerzos se han concentrado principalmente en la optimización del sistema de transporte ferroviario. En el sector de Cambio de Uso del Suelo y Silvicultura se ha desarrollado el marco normativo e institucional para fomentar el manejo sustentable de los bosques implantados, y para la restauración, conservación, aprovechamiento y manejo sustentable de los bosques nativos. Finalmente, en el sector Agricultura un hecho relevante ha sido la adopción acelerada de la “siembra directa” como sistema predominante en cultivos extensivos, lo que contribuye al cuidado de los suelos mediante la reducción de labranzas y controles mecánicos de malezas reduciendo las emisiones energéticas. En 2012, aproximadamente el 78% del área agrícola del país se encontraba bajo siembra directa, alcanzando casi 28 millones de hectáreas. En contraposición con la mitigación, hablamos de adaptación cuando nos referimos a medidas que reducen la vulnerabilidad frente a los efectos negativos y aprovechan los efectos positivos del cambio climático. Es fundamental que los países y comunidades adopten medidas y prácticas para protegerse de los daños y perturbaciones probables, con medidas de corto y largo plazo, incluyendo componentes de planeación y de manejo de desastres. El aumento de la frecuencia de lluvias torrenciales e inundaciones ha despertado la atención pública, por lo que se han comenzado a instrumentar medidas frente a esta nueva realidad climática: adecuación de la infraestructura de la energía, de los recursos hídricos, vial y ferroviaria e incluso de las viviendas, control de Inundaciones, recuperación de tierras productivas inundadas, mitigación de inundaciones en zonas rurales y protección de infraestructura vial y ferroviaria en zonas rurales y periurbanas. Principales estrategias de mitigación en Argentina | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 22/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Leyes/Planes/Programas/Acciones Sector Descripción en implementación Régimen de Fomento Nacional Energía Se busca alcanzar el 8% del consumo de energía para el Uso de Fuentes eléctrica nacional a partir de fuentes renovables para Renovables de Energía Destinada el año 2017 y el 20% en el 2025. a la Producción de Energía Eléctrica Reactivación de los ferrocarriles de Transporte La Ley declara den interés público nacional la política pasajeros y de cargas, renovación y de reactivación de los ferrocarriles de pasajeros y de mejoramiento de la infraestructura cargas, la renovación y el mejoramiento de la ferroviaria, incorporación de infraestructura ferroviaria. tecnologías y servicios Presupuestos Mínimos de CUSS La normativa busca impulsar políticas y programas Protección Ambiental de los nacionales de protección, conservación, recuperación Bosques Nativos y utilización sustentable de los bosques nativos dentro de un mecanismo de consulta y concertación con los gobiernos provinciales y el sector forestal, con una alta participación de organizaciones de la sociedad civil y comunidades. Estrategia Nacional para la Gestión Residuos Busca promover la reducción de la cantidad de Integral de Residuos Sólidos Urbanos residuos generados a lo largo de todo el ciclo de vida (ENGIRSU) de productos y servicios, la eficiencia de los circuitos de recolección y el transporte y el estudio de alternativas para minimizar la emisión de biogás a la atmósfera, incluyendo el estudio de posibilidades de su valorización energética Plan Estratégico Agroalimentario y Agricultura Busca impulsar la forestación y reforestación, la Agroindustrial siembra directa, la rotación de cultivos con gramíneas Participativo y Federal (PEA) anuales y perennes y reducir la erosión de suelos mediante la promoción de la labranza conservacionista y la implantación de pasturas perennes, forestales, cultivos en franja y líneas de nivel. En el contexto del cambio climático los pronósticos climáticos con alertas tempranas de precipitaciones, crecidas de ríos, olas de calor, etc. (junto con consejos para prevenir los efectos negativos del clima) son una importante herramienta para minimizar los daños de los episodios extremos del clima y de sus secuelas. El fortalecimiento y la adecuación de los sistemas de alerta temprana es una necesidad prioritaria dentro de las acciones de adaptación al cambio climático. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 23/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Compromisos Nacionales e Internacionales contra el Cambio Climático Fue la comunidad científica quien primero llamó la atención internacional sobre las amenazas planteadas por el cambio climático. La historia de su descubrimiento científico del cambio climático comenzó a principios del siglo XIX cuando se identificó por primera vez el efecto invernadero natural. En los años 1950 a 1980 se demostró que las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera estaban aumentando muy rápidamente. Al mismo tiempo, se descubrió que el sistema climático había sufrido otras variaciones abruptas en el pasado, siempre aparejado con cambios en la concentración de CO2. Sin embargo, tuvieron que pasar años para que la comunidad internacional reaccionara. En 1988 se creó el Grupo Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC por sus siglas en inglés) por iniciativa de la Organización Meteorológica Mundial y el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA). En 1990 este grupo presentó un primer informe de en el que se afirmaba que el calentamiento atmosférico de la Tierra era real y se pedía a la comunidad internacional que tomara cartas en el asunto para evitarlo. Las conclusiones del IPCC alentaron a los gobiernos a aprobar la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC), que se firmó en la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo celebrada en 1992 en Río de Janeiro, conocida como Cumbre para la Tierra o Cumbre de Río. Hoy en día el IPCC, en vez de realizar sus propias investigaciones, examina las investigaciones realizadas en todo el mundo, publica informes periódicos de evaluación (cuatro hasta ahora) y elabora informes especiales y documentos técnicos. En la Convención se pide el establecimiento de inventarios precisos y actualizados de las emisiones de gases de efecto invernadero: el primer paso para resolver el problema es conocer sus dimensiones. Las observaciones del IPCC, por el hecho de reflejar un consenso científico mundial y ser de carácter apolítico, representan un contrapeso útil en el debate, con frecuencia muy politizado, sobre qué se debe hacer con respecto al cambio climático. Los informes del IPCC se utilizan como base para las decisiones adoptadas en la CMNUCC, y desempeñaron un papel importante en las negociaciones que dieron lugar al Protocolo de Kyoto en 1997. La CMNUCC fija el objetivo de estabilizar las emisiones de gases de efecto invernadero a un nivel que impida impactos peligrosas en el sistema climático. Ese nivel de emisiones debería lograrse en un plazo suficiente para permitir que los ecosistemas se adapten naturalmente al cambio climático, asegurar que la producción de alimentos no se vea amenazada y permitir que el desarrollo económico prosiga de manera sostenible. Cada año, desde 1992, se celebra la Conferencia de las Partes (COP), tratando de componer un plan práctico contra el cambio climático. En 2015, en París, se celebró la COP 21(2). Argentina presentó las contribuciones nacionales, proponiendo un objetivo incondicional de reducción de emisiones de GEI del 15% con respecto al escenario base de 2030 (objetivo que el país se compromete firmemente a cumplir) y un objetivo condicional de aumentar esa reducción un 15% más, que depende de variables ajenas a su control pero al cual buscará a aspirar conforme las oportunidades de financiamiento externo y ayuda internacional. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 24/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL (2) El nombre formal completo es “la vigesimoprimera Conferencia de las Partes de la Convención Marco de Naciones Unidas sobre Cambio Climático” | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 25/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Conclusión El Cambio Climático es el incremento de la temperatura media de la atmosfera y de los océanos; la temperatura se ha elevado desde finales del siglo XIX debido a la actividad humana, principalmente por las emisiones de gases que incrementaron el efecto invernadero. La única solución que se tiene es la reducción drástica de emisiones de estos gases cambiando el sistema energético y por lo tanto el sistema económico. Es necesario que cada país se centre en mitigar y adaptarse frente a este desafío de escala global, realizando múltiples acciones a nivel sistémico para evitar consecuencias mayores. Para cumplir las metas de la reducción de emisión de los GEI es necesaria la inclusión y participación activa de los vecinos, gobiernos y sectores privados en todos los procesos productivos, en especial en la generación y consumo de energía. El cambio climático no va a remitir de inmediato, pero cuanto antes cobremos conciencia del mismo y tomemos medidas para combatirlo, más fácil será que podamos tomar el control de nuestro destino, vivir cómodamente y proteger toda la belleza y diversidad de nuestro planeta para el futuro. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 26/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Clase 3 Energías renovables: qué son y para qué sirven Introducción Como ya vimos en las clases anteriores, Argentina está atravesando una situación de crisis energética, producto de la declinación de las cuencas gasíferas, pero también de la falta de inversiones en fuentes de generación. Esto lleva al país a la necesidad de importar gas y combustibles líquidos, mucho más caros que en el mercado local, para generar energía eléctrica. Al mismo tiempo, el país se comprometió internacionalmente en la COP 21, en París, a disminuir sus emisiones de Gases de Efecto Invernadero en hasta un 30% para el año 2030.Una de las principales medidas de mitigación del cambio climático es el remplazo de fuentes de generación fósiles, como la generación con gas natural y combustibles, por fuentes renovables. Pero, ¿cuáles son estas fuentes renovables?, ¿qué impactos tienen?, ¿qué diferencias tienen?, y ¿cómo nos puede ayudar cada una? | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 27/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Las energías renovables: aspectos generales En general, entre los distintos tipos de energía, podemos distinguir 3 grandes tipos: La energía fósil, es decir, que surge de la combustión de recursos fósiles (gas, petróleo o derivados). En estas centrales, el poder calórico del combustible o la expansión de los gases al combustionar son utilizados para impulsar turbinas que generan energía eléctrica al mover un generador. El petróleo y el gas, además de producir gases de efecto invernadero en su combustión, son finitos. Si bien nuevas técnicas como el fracking permiten que ahora se puedan explotar nuevas fuentes de hidrocarburos, es indudable que, a ritmos actuales, alguna vez dejará de ser rentable la extracción de petróleo. La energía nuclear, que surge reacciones de fisión de átomos de uranio (o en algunos casos, plutonio). En este caso, es la reacción nuclear la que genera calor y, mediante la producción de vapor a altas presiones, se impulsa una turbina de vapor que mueve un generador. Dado que hay una cantidad finita y limitada de combustible nuclear en el mundo, la energía nuclear no puede ser considerada “renovable”. En general, todo el resto de la energía puede considerarse como energía renovable, que puede provenir del agua (energía hidroeléctrica, mareomotriz, undimotriz y de las corrientes marinas), de la combustión de madera u otros combustibles orgánicos (biomasa o biocombustibles), la producción de gas natural por medios no-fósiles (biogás), el viento (eólica), el sol (solar). Las energías renovables son aquellas que se obtiene de fuentes naturales virtualmente inagotables, ya que surgen de ciclos naturales que generan energía a una velocidad mayor a la que se podría consumir. La eólica y la solar son renovables porque el viento no deja de soplar porque se genere energía eólica, ni el sol brilla menos porque se genere energía solar. (En el caso de la geotérmica, la energía térmica del interior de la tierra no se “regenera”. Sin embargo, es tanta esta energía respecto al volumen que se puede extraer, que puede considerarse virtualmente infinita. Algo similar puede decirse del sol, cuya duración no es ilimitada en sentido físico, pero sí podemos juzgarlo “eterno” a los efectos del uso que le da la humanidad). | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 28/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL ¿Renovables, o “verdes”? A menudo nos referimos a la energía renovable como energía “verde”, energía limpia”, “energía “amigable con el medio ambiente”, etc. En general, podemos decir que las energías renovables tienen un impacto ambiental menor que la generación con combustibles fósiles o energía “convencional”. Sin embargo, estos conceptos son diferentes debido a varios factores: En primer lugar, toda obra humana tiene impactos ambientales, incluyendo las energías renovables. La energía eólica, por ejemplo, fue muy discutida por su impacto en las aves migratorias, que pueden chocar contra las palas y lastimarse (y muchas veces, morir en el accidente). Si bien este impacto es menor a medida que aumenta el tamaño de los rotores (debido a que, a mayor tamaño, menor es la velocidad de giro del rotor), este es un impacto a tener en cuenta y es mejor evitar ubicar los parques eólicos en humedales y zonas de migración de aves. Lo mismo sucede con la energía solar de concentración con torres: los espejos concentrando los rayos del sol en un punto pueden quemar las puntas de las alas de las aves que pasen cerca, impidiéndoles volar. La energía mareomotriz tiene impactos en la biodiversidad marina, y la hidroeléctrica en los ríos, etc. Asimismo, queda la cuestión del impacto de la fabricación de los equipos, y de los residuos de los equipos una vez terminada su vida útil. ¿Qué impacto tienen el descarte de los módulos fotovoltaicos, después de 30 años de uso? ¿… y cuánto las palas desgastadas de un aerogenerador? ¿cuánta energía y cuanto material se consume en construir las bases de hormigón de un parque eólico? ¿cuántas emisiones ocurren debido a la utilización de cemento en una represa hidroeléctrica? Queda también a considerar el impacto de la energía de la biomasa o biocombustibles: la combustión de madera o bio-diesel, por citar sólo dos casos, emite tanto CO2 como su contraparte fósil. La diferencia está en la “captura” que previamente hicieron las plantas de ese CO2, por lo que se considera que esas emisiones de CO2 tienen un “balance nulo”. Sin embargo, este balance depende del impacto que haya tenido el cultivo de soja en el suelo, y de que el bosque del que se obtiene la madera haya sido replantado de manera sostenible. En segundo lugar, otras fuentes “no renovables” pueden ser consideradas “limpias”. Por ejemplo, la energía nuclear no produce gases de efecto invernadero en su generación. En este sentido, y desde el punto de vista del cambio climático (y sin considerar los residuos nucleares) la energía nuclear podría considerarse una energía “limpia”; de hecho, la promoción de la energía nuclear es parte de las estrategias de mitigación de varios países. Otras tecnologías, como la captura y almacenamiento de carbono, permitirían que la generación con combustibles fósiles fuera más “limpia”, en el sentido de que una central térmica con esta tecnología no liberaría el CO2 a la atmósfera. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 29/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL ¿Renovables, o “sustentables”? Una actividad es sustentable cuando puede sostenerse en el tiempo, permitiendo un crecimiento sin comprometer las propias capacidades futuras. La definición de energía renovable dada incluye a algunas que, si bien son renovables en sentido estricto, no son “sustentables”. Por ejemplo, podemos incluir en este grupo a las grandes represas hidroeléctricas: la energía generada proviene del ciclo del agua, con las precipitaciones río arriba de la represa, por lo tanto es renovable. Sin embargo, aunque la generación de energía hidroeléctrica de una represa ya construida es una energía renovable, la construcción de nuevas represas hidroeléctricas es insostenible debido al alto impacto ambiental en los ríos y a la dificultad de encontrar nuevos lugares donde se pueden construir sin impactar el ecosistema. En consecuencia la hidroeléctrica es renovable en el sentido estricto, pero no es sostenible. Es por esto que la legislación argentina optó, directamente, por considerar que la energía hidroeléctrica sólo es renovable hasta los 50 MW; potencias mayores son consideradas “grandes hidroeléctricas” y, por lo tanto, no sustentables. En muchos otros países, sin embargo, cuando se habla de energía renovable se incluye a la generación hidroeléctrica de grandes represas, por lo que hay que tener cuidado a la hora de comparar volúmenes de generación y porcentajes de integración de las renovables, si incluyen a la hidroeléctrica o no. Una distinción similar puede considerarse respecto de la generación de energía a partir de los residuos sólidos urbanos, llamada W2E por las siglas en inglés “Waste to Energy”. En general, los residuos se generan a un ritmo muy superior que lo que podemos procesarlos y reutilizarlos; es por ello que los rellenos sanitarios se llenan a velocidades cada vez mayores. Sin embargo, en la medida en que los productos que acaben allí estén fabricados con derivados del petróleo y minerales (es decir, no renovables) ¿podemos decir que la energía generada a partir de los mismos es renovable? Eso, sin mencionar el impacto ambiental que produce la incineración; si bien las nuevas tecnologías de W2E permiten un mejor tratamiento de los gases de salida, aún es imposible asegurar totalmente la calidad de los gases, que pueden resultar tóxicos. En consecuencia, esta tecnología no puede ser considerada renovable y sustentable. De igual manera, no se puede considerar sustentable a la generación con biomasa si la madera no proviene de un cultivo de bosques reforestados, o a la generación con biocombustibles producidos a partir del corrimiento de la frontera agrícola, el monocultivo y otras técnicas que degradan el suelo. Habiendo hecho esta aclaración, entonces, en lo sucesivo nos referiremos sólo a las energías renovables y sustentables, excluyendo a la generación con grandes hidroeléctricas. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 30/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL ¿Renovables, o “alternativas”? También hay que distinguir el concepto de energía “renovable” de energía “alternativa”. El diccionario define a una alternativa como a “una opción capaz de alternar con función igual o semejante”. En ese sentido, puede considerarse que el consumo de gasoil para generación eléctrica es un combustible “alternativo” en aquellas centrales que fueron construidas y diseñadas para generar con gas natural. Cuando hablamos de “energía alternativa” lo hacemos en oposición a la energía considerada “convencional” o “normal”. Durante muchos años, las energías renovables y sustentables como la solar y la eólica fueron “alternativas”, limitándose a pequeños proyectos marginales, proyectos piloto destinados a la promoción de la tecnología, etc. La discusión energía alternativa/convencional no es una clasificación rigurosa de las fuentes de energía, sino que se da en un contexto dado, contexto que cambió radicalmente durante los últimos años. Así, el concepto de “energía alternativa” es anticuado: nació durante los años ‘70 cuando empezó a tenerse en cuenta la posibilidad de que se agotaran las fuentes de energía fósil y era necesario encontrar alternativas más duraderas. Durante los últimos años estas tendencias cambiaron: actualmente hay más potencia instalada solar y eólica que nuclear, y se instala anualmente más potencia solar y eólica que a carbón, y la generación con energía solar y eólica es más barata que la generación combustibles fósiles (como veremos en la próxima clase, ¡incluso en Argentina!). Actualmente ya no se puede decir que las renovables sean una posibilidad alternativa: son una realidad cotidiana y el uso de estas energías, en algún momento casi quiméricas, se extiende por todo el mundo y forman parte de los medios de generación de energía normales. Recordemos que, en algún momento de la historia, el transporte en auto fue “alternativo” respecto de viajar a caballo, y que enviar correos electrónicos era “alternativo” respecto de la opción de papel. Es por esto que, en lo sucesivo, evitaremos referirnos a la energía solar, eólica, biomasa, etc., como fuentes “alternativas” de energía: realmente, no son una “alternativa” frente a las “convencionales” sino que son simplemente una opción diferente… y pronto, como veremos más adelante, la generación con combustibles fósiles será considerada como la “alternativa” frente a las renovables, y no al revés. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 31/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Los diferentes tipos de energía renovable En este capítulo veremos a los principales tipos de energía renovable, aquellos más difundidos en su uso en el mundo y con mayor potencial de crecimiento en los próximos años. La energía solar: fotovoltaica y térmica Si consideramos a la Tierra como un sistema semi-cerrado, la única energía que le llega al planeta desde el exterior es la del sol. Es por esto que, en rigor, casi toda la energía renovable del planeta es energía solar: el sol produce diferencia de temperaturas que causan el viento y el movimiento del mar (a excepción de las mareas, causadas por la gravedad de la luna); es la luz solar que hace crecer las plantas y que genera biomasa, que puede ser consumida de diferentes maneras. Incluso, el petróleo y el gas son energía solar almacenada desde hace millones de años por las plantas. En esta sección, sin embargo, sólo hablaremos de la energía solar en sentido estricto: aquella que viene del aprovechamiento directo de la irradiación solar. Cuando hablamos de energía renovable, inmediatamente vienen a nuestra mente una imagen de un “panel” solar. Estos paneles, más correctamente llamados módulos fotovoltaicos, permiten convertir la irradiación solar en energía eléctrica de manera directa. Se la denomina energía solar fotovoltaica (y a los módulos, “fotovoltaicos”) porque hacen uso del efecto fotovoléctrico para generar una diferencia de potencial, o un voltaje; de ahí su nombre foto-voltaico. Hay muchas maneras en que estos paneles pueden conectarse para generar energía eléctrica: Históricamente estos sistemas fueron utilizados en viviendas y sistemas aislados, en conjunto con baterías, para abastecer de energía eléctrica allí donde no llega la red eléctrica. Dado que el precio de la energía solar fotovoltaica fue relativamente caro hasta hace algunos años, esta fue la aplicación más difundida en el país: su objetivo no era ahorrar generación eléctrica, sino el tendido de redes eléctricas; la instalación de equipos fotovoltaicos tenía sentido ahí donde remplazaba tendidos eléctricos de muchos kilómetros de longitud. Dado que la energía solar sólo se puede generar durante el día, y que durante los días nublados sólo se genera una fracción pequeña de la energía total que se genera en días soleados, la energía generada debe almacenarse en baterías. Así, cuando brilla el sol se cargan las baterías que luego se van descargando gradualmente con el consumo de energía durante la noche o durante los días de poca insolación. La energía generada por los módulos fotovoltaicos y la almacenada en las baterías corresponde a corriente eléctrica continua, en bajas tensiones. Es por esto que durante mucho tiempo se relacionó estos sistemas eléctricos con redes de corriente continua en las mismas tensiones, generalmente de 24V. Sin embargo, en general las instalaciones eléctricas y los equipos están conectados a corriente alterna de mayores tensiones (en Argentina, 220V). Desde hace ya varios años, con la mejora de las tecnologías de electrónica de potencia, aparecieron en el mercado equipos inversores capaces de convertir la corriente continua almacenada en las baterías en corriente alterna del mismo voltaje de la red. Un uso alternativo difundido para este tipo de generación es el del bombeo, principalmente para riego. La ventaja de utilizar energía solar para riego es que no se necesita almacenar energía en baterías: utilizando unas bombas especiales, la energía solar se convierte | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 32/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL directamente en bombeo; cuando hay sol se bombea y si no hay sol, no. En lugar de almacenarse la energía en bombas, se almacena en forma de agua, en tanques elevados. Los meses y días de mayor insolación, además, coinciden con los de mayor calor y mayor consumo de agua. Es por esto que los sistemas de bombeo solar son de las aplicaciones más sencillas y eficientes de este tipo de energía. La tendencia desde hace ya más de 15 años es la de, en lugar de tener sistemas aislados de la red, conectar los sistemas a la red eléctrica. Así, el inversor no toma la energía de las baterías, sino que convierte directamente la energía de los módulos en corriente alterna que funciona en paralelo con la red eléctrica: cuando se genera energía eléctrica, simplemente se consume menos energía de la red. Si se genera más energía de la que se consume, y “sobra” energía, la misma se inyecta a la red, vendiéndosela a la distribuidora, que se recupera luego cuando se consuma a la noche. El sistema eléctrico en su totalidad actúa como la “batería” del sistema fotovoltaico. En general, para los sistemas de generación pequeños (como para casas, comercios o pequeñas industrias) la energía solar fotovoltaica siempre tuvo una clara ventaja frente a otras renovables como la eólica: el recurso solar es más parejo y más universal, y los quipos requieren mucho menos mantenimiento que los aerogeneradores (por no tener partes móviles). Otra aplicación posible de la energía solar fotovoltaica es en grandes parques de generación. Con miles o cientos de miles de módulos fotovoltaicos, estas centrales (que pueden ocupar varias decenas de hectáreas) funcionan como usinas eléctricas centralizadas. Este tipo de generación comenzó a tomar fuerza en los últimos años, cuando el costo de la energía solar fotovoltaica en los grandes parques se comenzó a acercar al de la energía eólica. Otra aplicación de la energía solar, menos difundida en Argentina pero de mayor eficiencia y de gran aplicación a nivel mundial, es la energía solar térmica. Se trata de aprovechar los rayos del sol, no para generar energía eléctrica directamente, sino para calentar. Si bien es posible generar energía eléctrica con sistemas fotovoltaicos y luego calentar con esta electricidad, esto no tiene sentido económico ni técnico. En el ámbito doméstico, la principal aplicación de este tipo de energía es la de calentar agua; pero casi cualquier cosa que requiera calor puede ser abastecida por calor del sol: existe calefacción solar, cocción solar, etc. Utilizando concentradores de los rayos solares también se puede generar vapor a altas temperaturas, que puede ser utilizado para impulsar turbinas de vapor y generar energía eléctrica. La ventaja de generar energía eléctrica con el calor es que estos sistemas tienen una gran inercia térmica; mientras que en una central fotovoltaica una nube puede cambiar la generación de un momento a otro, las centrales solares termoeléctricas pueden acumular calor durante el día y generar energía durante toda la noche. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 33/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL La energía eólica La diferencia de temperaturas entre el ecuador y los polos, la diferencia de calentamiento del sol entre la tierra y el mar, y la rotación de la Tierra, causan que el aire se mueva produciendo viento. Podemos entonces aprovechar este viento o, más precisamente, la energía cinética del aire, para generar energía eléctrica. Para convertir al viento en energía eléctrica necesitamos un aerogenerador, comúnmente llamado “molino”, en referencia a los molinos de viento utilizados para moler granos y producir harina. Hay muchos tipos de aerogenerador y de diferentes tamaños, pero en general la energía eólica es la principal de generación renovable en altas potencias, y el mercado de potencia eólica convergió hacia los aerogeneradores de eje horizontal, de gran potencia y gran tamaño. Otros tipos de aerogeneradores, como los de eje vertical, o de 2 palas (o incluso ¡SIN palas!) pueden tener aplicación experimental o en algún nicho específico, pero en general el aerogenerador de 3 palas es la regla. Una particularidad de los aerogeneradores de eje horizontal es que siempre tienen que estar orientados hacia donde viene el viento; los aerogeneradores pequeños hacen esta orientación aerodinámicamente, con una “cola” que los orientan al viento, mientras que los aerogeneradores de alta potencia lo hacen con un control digital y motores que van gradualmente orientando el rotor y la góndola del aerogenerador. Los grandes parques eólicos están definidos por algunas características del viento como recurso: En primer lugar, el aire tiene una muy baja densidad, lo que hace que no tenga una gran cantidad de energía por metro cúbico. Para generar altas potencias, entonces, es necesario contar con aerogeneradores de gran tamaño: los más modernos tienen palas de ¡más de 50 metros de largo! En segundo lugar, la energía cinética que tiene el aire es función del cubo de la velocidad del viento. ¿Qué significa esto? Que, a diferencia de la energía solar (donde la generación es proporcional a la irradiación) una pequeña variación en la velocidad del viento tiene un gran impacto en la producción de energía. Además, el viento no es tan uniforme como el sol; puede haber grandes diferencias en la velocidad del viento de un lugar a otro, aunque sólo estén a algunos kilómetros de distancia. En consecuencia, hay que elegir con cuidado el lugar en que se instala el parque eólico y conocer el viento del lugar con gran precisión. En tercer lugar, al pasar por un aerogenerador el viento amaina. El mismo aerogenerador hace “sombra” al viento, o “efecto estela”. Así, si ubicamos una serie de aerogeneradores en el sentido del viento, el primero recibirá todo el viento, el segundo recibirá menos, y así sucesivamente… Para evitar esto, se deben separar los aerogeneradores aproximadamente 10 diámetros de rotor (que, con rotores de más de 100 metros, corresponde a un kilómetro de separación). Entonces los parques eólicos tienen una densidad de potencia baja, aunque cada aerogenerador tiene una alta potencia: con un aerogenerador acá, u otro a un kilómetro, se necesitan terrenos muy grandes, de miles de hectáreas, para construir un parque eólico de alta potencia. A pesar de estas características que podrían considerarse “desventajas” de la energía eólica, la verdad es que la energía eólica como fuente de generación de electricidad en altas potencias es competitiva con la generación tradicional desde hace ya más de 5 años, y se vuelve cada vez más económica y eficiente. Mejoras en la tecnologías de los aerogeneradores hacen que éstos puedan tener cada vez mayores tamaños y mejores rendimientos. Por ejemplo, los aerogeneradores modernos son “de paso variable”, que significa que pueden hacer girar sus palas de manera de siempre presentar un ángulo de ataque óptimo; la mejora en los | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 34/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL materiales hace que pueda aumentar el tamaño de la pala, aumentando el área de barrido del rotor y así la potencia de generación (especialmente para potencias bajas); el control electrónico del generador permite que se aprovechen mejor los vientos altos, en especial en aquellos aerogeneradores con “storm control”, etc. También hay aplicaciones de energía eólica para sistemas pequeños, principalmente rurales. En entornos urbanos, en cambio, la generación eólica es más compleja porque el viento se ve sumamente afectado por la presencia de edificios altos; en estos ambientes es más conveniente la utilización de pequeños aerogeneradores de eje vertical (que se ven menos afectados por los cambios bruscos de dirección del viento, ya que no necesitan orientarse en la dirección que viene el viento como los | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 35/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL La bio-energía: biomasa y biogás Otras fuentes de energía renovable están relacionadas con la biología y los procesos orgánicos. En general, llamamos “biomasa” al material orgánico que consumimos directamente para generar energía (principalmente madera, pero también puede ser bagazo de caña, marlo de maíz, etc.) y llamamos biogás a la mezcla combustible de gases (principalmente gas metano) producto de la biodigestión de material orgánico. La generación de energía eléctrica o térmica a partir de biomasa es bastante lineal, y comparable con la generación con carbón; en general se quema la biomasa para impulsar un ciclo de vapor, que a su vez impulsa un generador. La posibilidad de realizarlo a partir de material residual (como restos de poda, o de la industria forestal o del cultivo de caña, etc.) hace que el aprovechamiento de la biomasa sea particularmente útil y eficiente cuando se considera su ciclo completo, ya que se trata de “combustible gratuito”. Hay muchas maneras de consumir este combustible, desde la combustión directa a la pirólisis (un proceso de descomposición química de materia orgánica causada por el calentamiento a altas temperaturas en ausencia de oxígeno) en el que se combustiona los gases producto de este proceso. El biogás, en cambio, es un gas producto de una descomposición orgánica de la materia; el biogás se genera cuando se biodegrada anaeróbicamente (o sea, en ausencia de oxígeno) la materia orgánica. Cuando no hay oxígeno, las bacterias metanogénicas descomponen la materia orgánica convirtiéndola en una mezcla de gases, principalmente gas metano (gas natural), y en menor medida dióxido de carbono, agua, y otros gases en proporciones muy pequeñas como nitrógeno y sulfuros. Este gas se produce naturalmente en los pantanos, cuando la materia orgánica queda atrapada, por lo que históricamente se lo llamó “gas de los pantanos”. También se genera este gas cuando se entierra la basura, y es por esto que de hecho se genera gas en los rellenos sanitarios, llamado “gas de relleno” o, en inglés, landfill gas (actualmente este gas se aprovecha en el relleno del CEAMSE, generándose hasta 11 megavatios de energía del gas que sale del relleno sanitario). La manera más eficiente de generar este gas, sin embargo, no es enterrando la materia orgánica sino metiéndola en un recipiente cerrado llamado “biodigestor”, donde las bacterias metanogénicas la digieren en ausencia de aire. En este recipiente, para que crezcan las bacterias de una manera eficiente se tienen que mezclar con una proporción abundante de agua. Para un funcionamiento eficiente del biodigestor se puede controlar la proporción de agua, la temperatura y la homogeneidad de la mezcla, el nivel de acidez (pH), la presión de trabajo, etc., de manera que las bacterias siempre estén operando en su punto óptimo, de manera que la materia orgánica se digiera lo más rápido posible y generando la mayor cantidad de gas (que puede ser utilizado para generar energía eléctrica pero también para calefaccionar, calentar agua, cocinar, etc.). El caso de la generación de biogás es particularmente interesante porque permite el tratamiento de un residuo potencialmente contaminante, como el estiércol o residuos agro-industriales, y los convierte en un líquido fertilizante: un barro con un alto grado de concentración de nutrientes y materia orgánica que pueden ser aplicados frescos, pues el tratamiento anaerobio elimina los malos olores y la proliferación de moscas.. Entonces tenemos 3 tipos de objetivos de diseño de un biodigestor, de acuerdo con su finalidad: el tratamiento de una cierta cantidad de residuo, la generación de una cantidad de gas, o la generación de una cierta cantidad de fertilizante. Para dimensionar y diseñar el digestor se deben tener en cuenta estos objetivos y también varios factores. En primer lugar el proceso de biodigestión es un proceso orgánico, por lo que debe permitir la vida de las bacterias dentro del digestor. Para ello la temperatura es un factor clave (en general, en ambientes de 30 °C se requieren | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 36/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL unos 10 días de digestión, mientras que si la temperatura es de 10 °C de media, y se requieren 55 días de tiempo de retención: para una misma cantidad de materia prima entrante se requiere un volumen cinco veces mayor para el biodigestor si las temperaturas son menores). El tipo de materia a digerir, con su proporción de agua, de fibra y su pH, también influyen en gran manera, así como la configuración del biodigestor. Al variar tanto de una aplicación a otra, el resultado es que no hay un “único” modelo de biodigestor, y cuesta encontrar estándares unificados; en muchos casos cada biodigestor es diseñado a medida, aumentando los costos de diseño y haciendo difícil la comparación de costos entre un proyecto y otro. Esta falta de estándares hizo que no se desarrollara tanto este tipo de energía como la eólica o la solar; sin embargo, cuando se considera el ciclo completo de la generación de gas (es decir, el tratamiento de un residuo, la generación de gas y energía y la producción de fertilizante) se ve que se trata de una tecnología de un alto rendimiento económico, pero sobre todo de un impacto ambiental sumamente positivo. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 37/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Las mini-hidroeléctricas, o Pequeños Aprovechamientos Hidroeléctricos (PAHs) La energía hidroeléctrica es la energía renovable más difundida en el mundo; consiste en aprovechar la energía mecánica que tiene el agua, por su velocidad o por la altura, y convertirla en energía eléctrica. Las centrales hidroeléctricas pueden clasificarse según varios criterios: Según su capacidad de embalsar agua y ser “despachadas”, se clasifican en centrales de embalse o de pasada. Según la altura de la caída se clasifican en baja caída (< 30m) hasta alta caída (>100 m). Según la potencia instalada, se pueden clasificar en pequeñas a medianas (< 50 MW) o grandes (> 50 MW) En general las represas hidroeléctricas tienen un alto impacto ambiental, obstaculizando el fluir del sistema biológico natural del río. Al construirse grandes represas sobre un río sus márgenes quedan bajo el agua, dejando a la tierra permanentemente inundada; el ambiente lótico (de aguas corrientes) del río se convierte en un ambiente lenticos (de agua sin movimiento), que se llena de nutrientes y se genera pantanos, alterando para siempre la calidad del agua. Así, se modifica totalmente la fauna y la flora adaptada al fluir del río; esto afecta particularmente a los peces migradores, que recorren el rio aguas abajo para alimentarse y ascienden por la corriente para desovar aguas arriba. Además, la superficie de evaporación de un lago es mucho mayor que la del curso de agua que fluye, con lo cual las condiciones ambientales del área se modifican. Las centrales hidroeléctricas pequeñas o medianas, de pasada, pueden instalarse sin la necesidad de construir represas. De esta manera, no se afecta el caudal promedio del río, ni la migración de peces, y el impacto en el ecosistema y la biodiversidad local es mínimo. Sin embargo, al carecer de capacidad de almacenamiento son altamente dependientes de las variaciones naturales de caudal en el río. En Argentina contamos con 38 centrales pequeñas (menores a 50 MW) totalizando 530 MW, de las cuales algunas cuentan con pequeñas represas y otras no acumulan agua en absoluto. Además, hay 116 proyectos en cartera para nuevos PAHs, en 14 provincias, con una potencia total de 425 MW. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 38/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Clase 4 Energía renovable en Argentina Actualidad de las renovables en Argentina En la actualidad, la República Argentina cuenta con una capacidad instalada que supera los 850 MW (megavatios) de potencia renovable: Pequeños aprovechamientos hidroeléctricos (menores a 50 MW): 530 MW Biomasa: 105 MW (principalmente en autogeneración para ingenios y madereras) Energía Eólica: aprox. 220 MW 30MW no conectados al MEM (principalmente instalados en la década de los ’90s, hoy fuera de servicio en su mayoría). 60MW conectados al MEM, no GENREN(3) 127MW por GENREN: Parque Rawson, y Loma Blanca. Biogás: 11 MW en la central del CEAMSE, San Miguel 4 MW dispersos en otra generación Solar Fotovoltaica de alta potencia: 1 MW no conectado al MEM (Terrazas del Portezuelo) 1.2MW conectada al MEM, que no pertenecen a la licitación GENREN (Ullum) 7.5 de los 20MW de GENREN (Cañada Honda y Chimbera) En proporción, la potencia instalada total en el país (incluyendo la que actualmente está en proceso de puesta en marcha) es de casi 34 mil MW. Es decir que la potencia renovable representa el 2.5% de la potencia total. Sin embargo, la potencia renovable se caracteriza particularmente por su intermitencia; es decir, que no está generando todo el tiempo. Es por esto que la generación de energía renovable total a lo largo del año representa una proporción aún menor: Las renovables en Argentina representan aproximadamente el 2% de la generación de energía eléctrica (incluyendo las hidroeléctricas de hasta 50MW). Sin contar la hidroeléctrica, las renovables sólo representan menos del 1% la generación total de energía. Esta situación se da a pesar de que el país cuenta con enormes recursos de generación renovable (viento y sol, pero también pequeños aprovechamientos hidroeléctricos, biomasa, residuos, etc.) que, además de ser abundantes, están distribuidos en todo el país. No hay una sola provincia que no cuente con un recurso renovable de primer nivel mundial (como Chubut en recurso eólico, Salta y Jujuy en recurso solar, o el Litoral en biomasa) o que no cuente con una combinación de recursos que les suma valor estratégico (como San Luis o la Rioja, que cuentan con los tres recursos mencionados). | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 39/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL En particular, y observando a las principales energías renovables que tenemos en este momento (solar y eólica) podemos ver que el recurso eólico que tiene el país es de primer nivel mundial: La mitad del terreno tiene factores de capacidad de más de 30% (es decir, donde los aerogeneradores generan más del 30% de las horas del año) distribuido en Patagonia, Comahue, Provincia de Buenos Aires; en algunos lugares de la Patagonia el recurso eólico permite factores de capacidad que superan los 50% (con vientos promedio de más de 12 m/s, o 43 km/h!). El sol también es un recurso de primer nivel mundial, que se encuentra distribuidos principalmente en las regiones NOA y Cuyo, pero también también NEA, Litoral, Centro y Comahue. De hecho, a excepción de la provincia de Santa Cruz, todas las provincias tienen mejor sol que el norte de Alemania, una región donde la energía solar tiene un importante desarrollo. (3) GENREN fue una licitación de energía renovable desarrollada en 2009-2010 y de la que hablaremos más adelante en esta clase | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 40/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Legislación e Historia de las Renovables La historia del desarrollo de las renovables en Argentina está íntimamente relacionada con la legislación que la promueve. Durante los años 90’ la ley de energía eléctrica y la ley de promoción de la energía solar y eólica (Ley 25.019 del 1998) determinaban marco en el que, con los precios de la energía en dólares marcados por reglas de mercado y costos marginales, fuera rentable en algunos casos la instalación de energía eólica de potencias medias. Destaca entre estos desarrollos el Parque Antonio Morán, en Comodoro Rivadavia, y otros parques menores en cooperativas eléctricas. Sin embargo, estos parques quedaron gradualmente en desuso a medida que los costos de la energía se mantuvieron fijos en pesos, y los costos de mantenimiento de los aerogeneradores (que muchas veces se habían comprado usados y eran generalmente obsoletos) crecieran en dólares. En el año 2006 mediante la ley 26.190 se adoptó la meta del 8% de renovables para el año 2016. Esta ley declara de interés nacional la generación de energía eléctrica a partir del uso de fuentes de energía renovables con destino a la prestación de servicio público como así también la investigación para el desarrollo tecnológico y fabricación de equipos con esa finalidad. Esta ley fue reglamentada en el año 2009, pero varias de sus medidas nunca se pusieron en marcha. La ley 26.190 tenía varios errores conceptuales que hicieron que, finalmente, no tuviera el impacto que se esperaba (por lo que no se alcanzaron las metas propuestas). Para empezar, proponía una remuneración fija en pesos para las energías renovables; esta remuneración, adecuada en 2006, ya dejó de tener valor económico para el momento de la reglamentación (3 años después) producto de la inflación. Además, los fondos para dicha remuneración nunca se pudieron obtener, y los beneficios fiscales detallados en la misma eran de imposible tramitación. En el año 2009, con la reglamentación de la ley 26.190, se dictó la resolución SE 712/2009, que permite a ENARSA a vender energía renovable al Sistema Eléctrico Mayorista y, a través de ella, a los generadores de energía renovable que le vendieran la energía. Así, la ley 26.190, articulada con la resolución 712/2009, permitió la realización y adjudicación de la licitación GENREN, que dio un nuevo impulso a las renovables en Argentina, aunque –como veremos más adelante- distó de ser exitosa. Luego, en el año 2011, y viendo en parte los resultados obtenidos en la licitación GENREN, se sancionó la resolución SE 108/2011, que permitió a cualquier generador vender energía renovable al Mercado Eléctrico Mayorista, sin pasar a través de ENARSA (y, por lo tanto, sin necesidad de una nueva licitación, aunque sí se analizó la posibilidad de adjudicar un GENREN II). Para aplicar al mecanismo propuesto, cada proyecto debía abrir su estructura de costos y obtener un precio de venta de energía que les otorgaba un “retorno razonable”. En la práctica, aunque se asignaron algunos contratos de venta de energía, pocos proyectos renovables se desarrollaron y construyeron bajo este esquema. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 41/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL La nueva Ley de Energía Renovable: Ley 27.191 El cambio principal a la situación actual del mercado de la energía renovable en Argentina vino con la sanción de la nueva ley de Energía Renovable, ley 27.191(4), reglamentada por Decreto 531/2016 y Res. 147/2016. Esta ley modifica parte de la ley anterior, la 26.190, dándole un perfil diferente, sin crear un esquema totalmente nuevo. En primer lugar, la nueva ley adapta y mejora el marco regulatorio para aumentar la participación de las Energías Renovables y diversificar la matriz energética nacional y reducir la dependencia de los combustibles fósiles, e instruye al nuevo Ministerio de Energía y Minería a establecer los mecanismos de contratación para cumplir las metas y a promover la diversificación tecnológica y geográfica en el desarrollo del sector. La ley mantiene la definición de cuáles energías son consideradas “renovables”, incorporando a la undimotriz y a la energía de las corrientes marinas, y ampliando la definición de “Pequeño Aprovechamiento Hidroeléctrico” de los 30 MW de la ley 26.190 a 50 MW. La nueva ley establece nuevas metas nacionales obligatorias, del 8% en 2018, y aumentando gradualmente al 20% de integración de renovables para el año 2025. De esta manera, el país se propone alcanzar los 10 mil megavatios renovables en 10 años. Esta meta es de cumplimiento obligatorio para el 100% de la demanda, pero asigna responsabilidades individuales para cubrir su parte de demanda a los Grandes Usuarios (>300 kW). Así, si un Gran Usuario no llega a cubrir la proporción de su demanda, será multado por la proporción faltante. Para cubrir esta demanda de renovables, la ley habilita a los Grandes Usuarios a comprar la energía renovable a través de CAMMESA, a contratar en forma directa con los generadores de energía renovable, y a autogenerarse. Sin embargo, la venta de energía entre privados y la inyección a la red de distribución con autogeneración son aspectos no reglamentados todavía (la reglamentación creó un sistema de “opt-out”, donde, si el Gran Usuario no decide lo contrario, se considera que compra la energía renovable a través de CAMMESA). Para promover la instalación de nuevos proyectos de generación de energía renovable, la ley nombra una serie de beneficios fiscales a los generadores: Destacan, entre otras exenciones impositivas, la de aranceles a la | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 42/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL importación (equipos, partes, componentes, etc.) hasta el año 2017, exención al impuesto de Ganancia Mínima Presunta y al de Dividendos, si estos se reinvierten. Además, los proyectos gozan de una amortización acelerada y una devolución anticipada de IVA, y un certificado fiscal sujeto a acreditación de componente nacional (y transferible a terceros). Para ayudar a la financiación de estos proyectos, además de los beneficios fiscales se crea el FODER ("Fondo para el Desarrollo de Energías Renovables"). Este Fondo actúa como fideicomiso para el otorgamiento de préstamos, aportes de capital, garantías y otros instrumentos financieros destinados a la ejecución y financiación de proyectos de energía renovable. El FODER se fondea principalmente con recursos del Tesoro Nacional correspondientes al 50% del ahorro en combustibles fósiles debido a la generación de fuentes renovables, y con cargos específicos a la demanda de energía. Así, la generación renovable produce los fondos para la reinversión en nuevos proyectos. Uno de los aspectos más discutidos de la ley de energías renovables fue un límite de 113 U$D/MWh al precio de los contratos suscriptos por los Grandes Usuarios. Este precio era, al momento de la redacción y sanción de la ley, muy inferior a la penalidad para los Grandes Usuarios que no compraban toda la energía renovable que debían: esta penalidad, vinculada con el costo variable de generar con Gas Oil importado, rondaba entonces los 200 U$D/MWh. La discusión venía de que, si había proyectos de precio mayor a 113 U$S/MWh, no iban a poder obtener contrato, aunque fueran de menor precio que la penalidad y, por lo tanto, convenientes al comprador. Pero se impuso el precio límite máximo de 113 U$S/MWh por ser un valor “de indiferencia” tal que, si todos los grandes usuarios adquirían el 8% de su energía a ese precio, el precio promedio restante de la energía iba a bajar (por desplazar combustibles líquidos, más caros) de manera que el precio total de la energía sería el mismo. Sin embargo, y como veremos en el próximo tema, los precios obtenidos finalmente en la licitación fueron mucho más bajos que los 113 U$D/MWh, no por límites impuestos en la ley sino por las reglas mismas del mercado: economías de escala y disminución de costos de instalación. (4) Sí, pasaron “mil y una leyes”, literalmente | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 43/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Dos licitaciones, ¿diferentes resultados? En el año 2009 la reglamentación de la ley de Energía Renovable 26.190, articulada con la resolución 712/2009 (que autorizaba a ENARSA la venta de energía renovable al MEM), dio pie a la realización y adjudicación de la licitación GENREN: una licitación por 1000 MW de proyectos (de hasta 50MW) de energías renovables. El Estado contrataría la compra de energía renovable a un precio pactado en dólares por 15 años (prorrogable 1 año y medio más) lo que resultaba muy atractivo en un contexto en el que los precios del mercado eléctrico estaban muy distorsionados. El GENREN sería implementado desde ENARSA (Energía Argentina Sociedad Anónima), que licitaría la compra de energía renovable y luego la vendería al Mercado Eléctrico. Desde la Secretaría de Energía se estimó que el GENREN movilizaría inversiones por un monto total de US$ 2.500 millones y que generaría unos 8.000 empleos. Esta licitación generó una gran expectativa y recibió ofertas de 22 empresas con 51 proyectos por un total de 1.437 MW, superándose en más del 40% la potencia solicitada, demostrando la gran cantidad de desarrolladores de proyectos de renovables que había a la espera de condiciones favorables. Luego del análisis de los aspectos técnicos, institucionales, ambientales y empresarios, y considerando el porcentaje de componente local de las propuestas, los precios ofertados y el tiempo de habilitación de las centrales, ENARSA adjudicó un total de 895 MW a 32 proyectos. Asimismo, se decidió relanzar procesos licitatorios para los de Geotermia, Biogás y Residuos Sólidos Urbanos. Precio promedio Licitado Ofertado Adjudicado (MW) (MW) (MW) (U$D/MWh) Eólica 500 1182 754 126,9 Biocombustibles 150 155,4 110,4 286,6 PAH* 60 10,6 10,6 162,4 Solar 20 22,2 20 571,6 Biomasa 100 52,3 Biogás 20 14 RSU 120 Geotermia 30 TOTAL 1000 895 157,0 Resultados de GENREN 1436,5 adjudicado *Pequeños Aprovechamientos Hidroeléctricos Sin embargo, de esos proyectos adjudicados sólo se instalaron 139 MW, correspondientes a 7 proyectos acordados en el marco del GENREN. La principal barrera identificadas para el desarrollo de estos proyectos fue la dificultad en la obtención de financiamiento, junto a ciertas condiciones contractuales, regulatorias e impositivas. Esto, a pesar de que desde el punto de vista de los precios adjudicados y los recursos energéticos los proyectos eran de los más rentables del mundo. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 44/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Durante el año 2010 también se inició una nueva licitación denominada GENREN II, re-convocando a aquellos que habían adquirido pliegos en la licitación anterior. En esta ronda se adjudicarían otros 200 MW eólicos; se recibieron 26 proyectos presentados por 9 empresas, ofreciendo seis veces la potencia licitada, pero finalmente no hubo proyectos concretados. En el año 2016, nuevamente en el contexto de la reglamentación de la ley de energía renovable (sólo que, esta vez, la nueva Ley 27.191) se lanza una nueva licitación denominada RenovAr. Nuevamente se licitaron 1000 MW, pero esta vez -de manera acorde a los cambios tecnológicos y de precios de mercado- dando un peso relativo mayor a la energía solar fotovoltaica que a otras (aunque manteniendo el predominio eólico). Con esta licitación se espera dar el primer paso para el cumplimiento del 8% impuesto por la Ley 27.191, generando entre 5000 y 8000 empleos, ahorrando 300 MM U$D anuales de combustibles y reduciendo las emisiones en 2 millones ton CO2/año (el equivalente a 900.000 automóviles). A diferencia de la licitación GENREN, para esta licitación se tuvieron en cuenta otros factores como el precio del contrato de energía; el Ministerio de Energía determinó precios máximos por sobre los cuales no se aceptarían ofertas (este precio, relacionado con los valores de referencia de las inversiones, fueron secretos hasta el momento de abrir las ofertas económicas). Además, los contratos ofrecidos en esta nueva licitación eran de 20 años, en lugar de los 15 años de GENREN, y los precios de RenovAr ya no son fijos como en GENREN, sino que se ven afectados por un factor de incentivo (que premia a los proyectos que ingresan en los primeros años) y se ajustan año a año para compensar la inflación en dólares. Uno de los objetivos implícitos detrás de la estructura de la licitación fue filtrar oferentes poco confiables, para evitar proyectos de especulación (es decir, ofertas realizadas por oferentes sin la capacidad financiera de llevar a cabo el proyecto, destinadas a ser luego vendidas a otros desarrolladores). Para esto, se pusieron pisos altos en el costo de adquisición de Pliego de Bases y Condiciones a CAMMESA (150 mil AR$), elevados valores de Garantía de Mantenimiento de Oferta (35 mil U$D / MW de Potencia Ofertada) y de Cumplimiento de Contrato (250 mil U$D / MW de Potencia Ofertada). Resulta clave en para este paso la figura del Socio Estratégico Financiero, que corresponde a una empresa o persona con la capacidad de financiar y otorgar las garantías correspondientes. Además de estas garantías, para la presentación de las ofertas se requería una documentación que avalara que el proyecto se tenía un alto grado de avance: | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 45/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero Derechos reales demostrables sobre el sitio de emplazamiento UNTREF VIRTUAL Habilitaciones ambientales definitivas Informe de Evaluación de Recurso aceptable y certificado (Mínimo de 12 meses de medición para proyectos eólicos) Estudios de Producción de Energía (correspondientes a los equipos de generación a utilizar) Haber iniciado el proceso de habilitación como Agente Mercado Eléctrico Mayorista en el MINEM Estudio eléctrico estático y dinámico (PT1) para demostrar la estabilidad de las redes. La cantidad y potencia recibidas en las ofertas fue la primer sorpresa de la licitación: se recibieron 123 proyectos, por un total de 6346 MW (es decir, más de 6 veces lo licitado). Estas ofertas no sólo superaron lo licitado sino que también, en gran parte del país, a la capacidad de transporte de las líneas eléctricas. En el Corredor Comahue y en la Patagonia, por ejemplo, se recibieron ofertas eólicas por 3 veces la capacidad de las líneas, mientras que en Jujuy se recibieron ofertas solares por más de 2 veces la capacidad de las líneas. En total se adjudicaron 1109 MW de energías renovables provenientes de 17 proyectos, los cuales representan 3970 GWh/año, el 2,9% del Consumo Eléctrico Nacional. Los precios de adjudicación fueron, en promedio, de 60 U$S/MWh, bastante más económica que la generación convencional (recordemos que la energía convencional desplazada tiene un costo de combustible de 70-75 U$S/MWh). | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 46/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero Licitado (MW) UNTREF VIRTUAL Ofertado Cant. Ofertas Precio promedio Adjudicado (MW) Cant. Ofertas adjudicado (MW) (U$D/MWh) Eólica 600 49 3469 12 707 59,4 Solar 300 58 2813 4 400 59,7 Biomasa 65 5 44 - - - Biogás 15 6 9 1 1,2 118 PAH* 20 5 11 - - - TOTAL 1000 123 6346 17 1109 59,6 *Pequeños Aprovechamientos Hidroeléctricos A pesar del éxito de esta licitación, es importante recordar que (aún si todo lo adjudicado finalmente se construye) se necesita el equivalente a una licitación RenovAr por año, de 2016 a 2025, para alcanzar los objetivos de la Ley de llegar al 20% de energía renovable para 2025. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 47/48 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Más allá de las Altas Potencias Más allá de las grandes potencias, en Argentina hay un mercado reducido, pero creciente, de potencias bajas. Actualmente no hay una legislación nacional que permita la conexión a la red de generación renovable. Esto significa que, para la mayoría de los usuarios pequeños de las redes de distribución (incluyendo EDENOR y EDESUR) la conexión de un pequeño generador renovable es un vacío legal; en el mejor de los casos, no cobra nada por la energía generada e inyectada, y en el peor le es prohibida esta conexión por la distribuidora. Sin embargo, esta conexión ya es permitida y fomentada por algunas legislaciones y normativas provinciales. Destacan la provincia de Santa Fe, de Salta y de Mendoza, mientras que otras provincias están trabajando en normativas propias. Asimismo, para evitar la dispersión normativa (y que cada provincia tenga una norma diferente) ya hay proyectos de ley nacional para permitir y fomentar la instalación de estos equipos en escalas pequeñas. Uno de estos proyectos de ley, que ya tiene estado parlamentario, se espera que sea sancionado durante el año 2017. Uno de los principales usos de la energía renovable, en particular en países en vías de desarrollo, es el abastecimiento de sitios alejados de las redes de distribución, en particular las instalaciones rurales aisladas. Para ello, Argentina cuenta con el PERMER (Programa de Energías Renovables en Mercados Rurales), financiado a través de un préstamos del Banco Mundial (30 MM U$D) el Programa Ambiental de las Naciones Unidas (UNEP, por 10 MM U$D). A finales de 2012 el PERMER había brindado energía eléctrica renovable a 1894 escuelas, 361 instalaciones de servicios públicos y 25071 hogares. Por otra parte, aún falta generar los mecanismos necesarios para promover energías renovables no-eléctricas, en particular la solar térmica (para calentamiento de agua, cocción, calefacción, etc.) y la biodigestión, para la producción de biogás con fines no-eléctricos. Hay varios proyectos de ley de promoción de la energía solar térmica en discusión en el Congreso, y se espera que durante el año 2017 se sancione una ley en este sentido, que articule no sólo la promoción de esta tecnología para su adopción masiva sino también para su fabricación local, generando puestos de trabajo en fabricación, comercialización, instalación y mantenimiento. | DIPLOMATURA EN GESTIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES: SOLAR Y EÓLICA 48/48