UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Gas Natural
Jaime Santillana Soto /Ubaldo Apaza Facultad Ingeniería Química 1
Syllabus 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Fuentes de Energía Gas Natural: Conceptos básicos. Suministro y demanda de gas natural. Propiedades del gas natural y condensados Aplicaciones y usos del gas natural. Introducción al Procesado de Gas Natural. Fundamentos de Procesos de Separación. Tratamiento de Gas Natural Tecnologías para recuperación de condensados del gas natural 10. Desarrollo del gas natural en el Perú
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT
2 2
Syllabus 11. Fundamentos procesos separación II. 12. Plantas de Fraccionamiento de líquidos del gas natural- Camisea 13. Nuevas aplicaciones del gas natural: Gas Natural Licuefactado 14. Flujo de fluidos compresibles 15. Transporte de gas natural y condensados. 16. Petroquímica a partir del natural. 17. Camisea III 18. Comercialización de gas natural y condensados Gas Natural y Condensados UNI-FIQT
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1.- Fuentes Energía
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Fuentes de Energía • La sociedad moderna requiere grandes cantidades dee energía la que es extraida de los recursos naturales de nuestro planeta. • Fuentes de Energía Primaria: Combustibles Fósiles (petróleo, gas natural carbón), energía nuclear, hidroelectricidad, energía geo-térmica, energía solar. • Fuentes Energía Secundaria: Se derivan de las fuentes primarias (gas natural sintético y gasolina sintética) así como biocombustibles.
5 www.lander.edu/rlayland/Chem%20103/chap_12.ppt
Fuentes de Energía Basadas en carbono fósil
No basadas en carbono
Carbón
Fisión Nuclear
Petróleo
Fusión Nuclear
Gas Natural
Hidrogeno
Arenas y esquistos bituminosos. Hidratos
Geotérmico Hidroelectrico Solar Viento
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Energía primaria
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Fuentes de Energía Primaria 1.Combustibles 1.Combustibles Fósiles Petróleo Gas Gas Natural
Hidrocarburos
Carbón Carbón 2.Energía 2.Energía Nuclear 3.Hidroelectricidad 3.Hidroelectricidad 4.Energía 4.Energía geotérmica 5.Energía 5.Energía Solar
Son combustibles que se originaron de la descomposición de animales vivos hace millones de años.
8 www.bio.miami.edu/beck/esc101/Chapter14&15.ppt
9
Consumo de energía primaria
10 Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
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Consumo energía primaria, por regiones
Carbón
Hidro electricidad Energía Nuclear Gas Natural
Petróleo
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Consumo energía primaria per capita
Unidad: millones de Toneladas petróleo equivalnete
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World Marketed Energy Consumption, 1980-2030 Quadrillion Btu
1980 1985 1990 1995 2000 2004 2010 2015 2020 2025 2030
283.4 308.6 347.3 365.6 399.6 446.7 511.1 559.4 607.0 653.6 701.6
Release Date: May 2007 Report #:DOE/EIA-0484(2007)
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14
Reservas combustibles fósiles a producción (R/P) ratios
15
Carbón
16
17
Carbón energético El carbón es el más abundante de los combustibles fósiles Constituye la mayor fuente energía del mundo Se formó por medio de rocas de material orgánico que se atraparon en el subsuelo. Se clasifica en 4 variedades:: Lignito (brown coal) , el más suave y de menor valor como combustible tienen la menor densidad de energía; Sub-bituminoso, presenta una mayor densidad de energía; Bituminoso, tiene la máxima densidad de energía; Antracita es un compuesto metamórfico con 86-97% peso de carbón no es muy abundante. El carbón es muy empleado para generar electricidad. El consumo mundial es de cerca de 5,500 millones de toneladas cortas anualmente: 67% para productores de electricidad, 30% para uso industrial, el 3% remanente para uso comercial y residencial Hay restricciones para su uso futuro debido a preocupaciones ambientales. 18
Reservas carbón año 2009
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Petróleo
20
Petróleo
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FUENTE DE HIDROCARBUROS PETROLEO
Mezcla compleja de hidrocarburos que se formó a través del tiempo por descomposición de materiales vegetales y animales
petro: roca oleo: aceite CRUDO
Líquido negro viscoso que se encuentra entre rocas sedimentarias subterráneas (2000 m) Se extrae excavando la piedra y bombeando el líquido hacia la superficie El petróleo crudo es una mezcla liquida compleja de hidrocarburos con pequeñas cantidades de Azufre (S), Oxígeno (O),Nitrógeno e impurezas (metales y otros).
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Actores en la comercialización de petróleo crudo y productos refinados Las actividades en la industria del petróleo del pozo al
consumidor son: • Producción • Refinación • Distribución • Comercialización Las compañías denominadas Majors (Exxon Mobil, BP, Shell) están integradas participando en toda la cadena de suministro. Las compañías estatales (NOC: National Oil Companies) tratan de desarrollar todas las áreas posibles. Compañías independientes pueden ser refinadoras independientes: Valero, Sunoco que refinan y hacen trading (comercialización internacional) Los Traders: Glencore, Vitol, Massefield, Trafigura, realizan actividades de comercio internacional de petróleo y productos refinados. Bancos de inversión como Morgan Stanley además de trabajar con papeles (NYMEX) participan del mercado de físicos (Trading) de crudo y productos refinados. 24
Cadena de suministro en industria de proceso Las cadenas de suministro de las industrias de proceso involucran
manufacturadores, suministradores distribuidores y minoristas (detallistas) cada uno de los cuales debe desarrollar sus actividades de manera eficiente. El manejo de esta Cadena de Suministro incluye actividades de planeamiento y dirección en todas las actividades involucradas en los suministros, compras, conversión, distribución; también requiere coordinación y colaboración con sumnsitradores, intermediarios, canales distribución, y clientes. En esencia el manejo de una Cadena de Suministro integra la administración del suministro y demanda dentro de la organización.
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Desarrollo industria del petróleo Originalmente la industria del petróleo se organizó
en base a un número grande de refinerías independientes que producían kerosene y productores de petróleo. Rockefeller controló el transporte y alcanzó economías de escala en refinación; las refinerías se integraron hacia la producción de petróleo crudo. En 1911 la Standard Oil Trust fue dividida por el gobierno de EUA en compañias integradas verticalmente: Standard Oil New Jersey (Exxon), Standard Oil New York (Sonoco- Mobil), Standard Oil Califoria (Chevron), Amoco, Standar Oil Ohio (Sohio) y otras 29 compañías. Estas tres compañias con Texaco y Gulf de EUA, la compañía angloholandesa Royal Dutch Shell y la compañía Anglo Iranian Oil Co. (British Petroleum luego BP) fueron llamadas las “Seven Sisters.” Las siete hermanas tomaron el control del petróleo de bajo costo que se encontró en el Medio Oriente.
26 Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
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Las Siete Hermanas y la OPEP En 1928 Exxon, BP, y Shell se reunieron y fueron acusados de haberse
dividido el mercado del petróleo mundial.
Exxon, Mobil, Shell, Texaco, British Petroleum, Chevron y Gulf fueron un
cartel que funcionó hasta la Segunda Guerra Mundial. También se les denomina Majors y hasta 1970, controlaron el flujo internacional de petróleo crudo, las refinerías y los mercados de los productos refinados.
Antes del auge de la OPEP controlaron la economía del petróleo. En 1959 en Baghdad; Saudi Arabia, Iran, Iraq, Kuwait and Venezuela decidieron la formación de la OPEP. La OPEP busca coordinar políticas de producción y suministro entre los países miembros que promuevan la estabilidad y la prosperidad del Mercado Petrolero Mundial, mediante el control del Balance Oferta - Demanda
27 Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
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Rol de la OPEP en el Mercado Petrolero • Estabilidad de Precios • Garantías de suministro estable de petróleo a países consumidores. • Garantías de Ingresos petroleros estables para países miembros Ecuador Arabia Saudita
Irán
Kuwait Argelia
Nigeria
Angola
Venezuela
Indonesia
Iraq Qatar
EAU Libia
28 Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
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Industria del petróleo En los 60´s un rápido crecimiento de las empresas petroleras estatales, ingreso al mercado mundial de otras compañias petroleras americanas, dearrollo de empresas estatales petroleras: YPF, PEMEX, Petrolera Fiscal. Desarrollo de nuevos campos petroleros: Libia, Nigeria, Australia & Extremo Oriente. En los 70´s amplio desarrollo de Empresas petroleras estatales: PDVSA, Petroperu, Recope, Sonatrach, NIOC, con los países productores tomando control de su petróleo realizando contratos de largo plazo con majors. En 1973 como consecuencia del embargo de petróleo a los paises occidentales que apoyaron a Israel aumentó fuertemente el precio del petróleo. En 1978, el New York Mercantile Exchange (NYMEX) salió con un contrato a futuro de heating oil . En 1979, debido a la revolución escacez de petróleo en EYA y aumento de precios. En 1983 el NYMEX lanzó sus contratos a futuro de petróleo crudo. Para 1985 producción de crudo de Saudi Arabia descendió hasta un quinto de su capacidad y esta abandonó el mercado de marcadores. En 1986 los precios colapsaron. Desde dicho año la OPEP influencia mercados vía reduccion de la producción pero no puede fijar precios. A fines de los 80 empiezan las fusiones entre las empresas petroleras 29 Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
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Los Majors: Las Siete Hermanas
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Industria del petróleo Las Siete Hermanas: Cambios desde 1998
Mergers y adquisiciones entre los Majors 31 Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
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Industria del petróleo
32 Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
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Mercado petróleo El
mercado de petróleo es en la actualidad un mercado de commodities global donde existe transparencia de precios entre la exploración, explotación, transportem refinaciñon y distribución. Cuando la industria estaba dominada por empresas integradas verticalmente el “aseguramiento del suministro” o el “acceso a los mercados” eran mportante. En un mercado de commodities siempre existirá un mercado, el problema ahora son los precios y sus volatilidad. La transparencia de precios y el Trading de petróleo permiten la especialización en sectores o actividades en la que son eficientes: Las consecuencias de la especialización:
- Las compañìas estatales (NOCs) están sobre todo en el upstream (exploración producción). - Han aparecido grandes empresas refinadoras independientes. - El market share de los mercados en producción y refinación se ha reducido. - Se han desarrollado marcas de productos refinados. - Se ha producido un fenómeno de consolidación entre los Majors.
33 Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
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Mercado petróleo Existen dos emrcados organizados de futuros de petróleo crudo. El NYMEX
en New York, que efectúa trading de crudos dulces y livianos en Cushing Oklahoma, y el llamaddo Intercontinental Exchange (ICE Futures) en Londres que comercializa crudo Brent (Mar del Norte). En la actualidad es posible comercializar Futuros y opcioneslos cuales son instrumentos financieros. Los mercados de Futures permiten un acceso abierto al público en general a los precios de los crudos. Cuando una industria esta integrada es dificil conocer los precios de transferencia internos. En la actualidad cualquiera con acceso a internet puede seguir lso rpecios hora por hora. Los productores y refinadores y consumidores pueden también hacer Hedging en un mercado donde actuan especuladores sin interes ni obligación de entrega de los productos físicos. En los últimos años diversos bancos de inversión han ingresado al mercado de productos físiscos. Cuando un mercado alcanza altos niveles de liquidez desaparecen las preocupaciones acerca de la seguridad del suministro y aparecen preocupaciones sobre la volatilidad d elos precios. Como se vió en los últimos meses los precios pueden llegar a extremos de volatilidad hasta 145 US$/Bl en julio del 2008 y luego hasta 40 US$/Bl a principios del 2009, y ahora los preciso estan en la franja de 70 a 80 dólares por barril. 34 Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
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Actores en la comercialización de petróleo crudo y productos refinados Las actividades en la industria del petróleo del pozo al consumidor son: • Producción • Refinación • Distribución • Comercialización Las compañías denominadas Majors (Exxon Mobil, BP, Shell) están
integradas participando en toda la cadena de suministro. Las compañías estatales (NOC: National Oil Companies) tratan de desarrollar todas las áreas posibles. Compañías independientes pueden ser refinadoras independientes: Valero, Sunoco que refinan y hacen trading (comercialización internacional) Los Traders: Glencore, Vitol, Massefield, Trafigura, realizan actividades de comercio internacional de petróleo y productos refinados. Bancos de inversión como Morgan Stanley además de trabajar con papeles (NYMEX) participan del mercado de físicos (Trading) de crudo y productos refinados.
35 Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
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Reservas y Producción Petróleo
Los mayores depósitos y principales productores de petróleo se encuentran en el Medio Oriente, América Latina (México, Venezuela), Africa, Europa Oriental, Rusia, Norteamérica, Lejano Oriente.
Mayor cartel petrolero: Organización de Países Productores de Petróleo (OPEP: Arabia Saudita, Irán, Venezuela, Emiratos Arabes Unidos, Nigeria, Kuwait, Libia, Indonesia, Algeria, Irak, Qatar, Gabón, Angola y Ecuador).
Otros países productores son "independientes“ (Reino Unido, Noruega, México, Rusia y Estados Unidos.
Estados Unidos es el mayor consumidor de petróleo, al mismo tiempo es uno de los grandes productores. 36 Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
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Información sobre petróleo
BP: http://www.bp.com Energy Information Agency (eia): eiahttp://www.eia.doe.gov/
37 Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
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Producción Crudo en el Mundo- 2009 mbd
1 World 2 Russia 3 Saudi Arabia
85.540.000 9.980.000 9.200.000
United States Iran China Mexico Canada United Arab Emirates European Union Venezuela Kuwait Norway Iraq Nigeria Brazil Algeria Angola Libya United Kingdom Kazakhstan Qatar Azerbaijan Indonesia India Argentina Oman Malaysia Egypt Australia Colombia Ecuador
8.457.000 4.700.000 3.725.000 3.501.000 3.425.000
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
BP Statistical Review of World Energy. June 2010
CIA World Factbook 2009 Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
2.948.000 2.676.000 2.667.000 2.613.000 2.565.000 2.420.000 2.352.000 2.277.000 2.173.000 1.910.000 1.845.000 1.690.000 1.445.000 1.125.000 1.099.000 977 881 791 759 754 664 600 38 588 38 512
Mayores Productores son Empresas Estatales
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
Saudi Aramco NIOC Iran Pemex Mexico PdVSA Venezuela ExxonMobil INOC Iraq Royal Dutch Shell China National Petrol. Co. ChevronTexaco BP (+Amoco + Arco) KPC Kuwait Total FinaElf
2001 mbpd 8.3 3.8 3.6 3.0 2.5 2.4 2.2 2.1 2.0 1.9 1.8 1.5
2009 mbpd 9.3 4.0 3.2 2.4
4.0
2.6
39 Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
39
Por reservas Mayores productores son Empresas Estatales (2008)
40 Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
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Consumo petróleo año 2009
BP Statistical Review of World Energy. June 2010
41 Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
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Consumo productos refinados año 2009
BP Statistical Review of World Energy. June 2010
42 Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
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Países consumidores de petróleo 1. United States: Unión Europea ** 2. China: 3. Japan: 4. Russia: 5. Alemania: ** 6. India: 7. Canada: 8. Brazil: 9. Korea South: 10. Saudi Arabia: 11. Mexico: 12. France: ** 13. United Kingdom: ** 14. Italy: ** 63. Perú
2006 mbd 20.6 7.3 5.2 3.1 2.6 2.5 2.2 2.2 2.2 2.1 2.0 2.0 1.8 1.7
2009 mbd 20.6 14.4 7.9 5.0 2.7 2.7 2.4 2.4 2.1 2.0 2.1
0.2 43
Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
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Las mayores empresas de refinación son privadas Capacidad Refinación millones barriles por día
44 Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
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Compañías Privadas son los mayores comercializadores de Productos Refinados 2001 1. ExxonMobil 2. BP (+Amoco + Arco) 3. Royal Dutch Shell 4. ChevronTexaco 5. PdVSA Venezuela 6. TotalFinaElf 7. Saudi Aramco 8. ConocoPhillips 9. Petrobras 10. Pemex (Mexico) 11. NIOC (Iran) 12. Sinopec (China)
mbpd 8.0 6.2 5.7 5.1 3.2 3.2 2.7 2.6 2.3 1.7 1.4 1.4
25 mbpd or 33% of world demand
45 Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
45
Comercialización petróleo crudo año 2009
BP Statistical Review of World Energy. June 2010
Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
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¿Por qué la integración vertical es tan importante?
Asegura
la cadena de suministro reduciendo la dependencia en suministradores externos. Internacionaliza decisiones de precios y permite el empleo de precios de transferencia para lograr objetivos de impuestos y otros. Actua como un ‘natural hedge’ o cobertura natural a lo largo de la cadena de suministro: producción, refinación y/o marketing. Proporciona barreras de entrada a otros competidores. Relaciona la produción de petróleo a las ventas de los productos en un sistema uniforme de información y control Permite estabilizar el precio del petróleo permitiendo decidir cuanto petróleo producir, cuanto refinar y que productos producir y vender. 47 Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
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Muchas Compañías Petrolera Latinoamericanas están Verticalmente Integradas •PDVSA (Venezuela) •PEMEX (México) •Petrobras (Brasil) •Repsol YPF-Argentina/España •Ecopetrol (Colombia) •Petroecuador (Ecuador) •Enap Chile •Petroperu (Perú) •Ancap Uruguay
Integrada e internacional Integrada, monopolio e Internac. Integrada e internacional Integrada e internacional Integrada monopolio refinación Integrada y monopolio Integrada e internacional Refinación/Comercialización Refinación (monopolio) Comercialización
48 Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
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Cadena Suministro petroleo Perú
El Regulador en el Sector de El Regulador en el Sector de Hidrocarburos Líquidos Hidrocarburos Líquidos. A. Dammert L. Presidente Consejo Directivo de OSINERG. IX Reunión Iberoamericana de Reguladores de la Energía – ARIAE, Uruguay 2005
49 Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
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Cadena Suministro Perú
El Regulador en el Sector de El Regulador en el Sector de Hidrocarburos Líquidos Hidrocarburos Líquidos. A. Dammert L. Presidente Consejo Directivo de OSINERG. IX Reunión Iberoamericana de Reguladores de la Energía – ARIAE, Uruguay 2005
Ing. M.S. Jaime Santillana- Marketing de Hidrocarburos, Conceptos y Planeamiento
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50
Cadena Suministro Perú
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Energía Nuclear
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Consumo de energía nuclear por región
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Energías Renovables
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Energías Renovables
Las Energías Renovables se derivan de procesos naturales que las reponen constantemente. En sus varia formas se derivan directa o indirectamente del sol o es energía generada dentro de la tierra (IEA 2003) Son las siguientes: Energía eólica (viento) Energía Solar Energía Oceanica (olas, marea, térmica) Hidro electricidad Geotérmica Biomasa
Hidrógeno y fuel cells ??? Fusión Nuclear ???
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Energías Renovables
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Energías Renovables
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Energía Eólica
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Turbinas Antes: usadas para bombear agua o moler granos
Ahora: usadas para generar electricidad
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Energía Fotovoltaica
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Energía Fotovoltaica • El dispositivo Fotovoltaico convierte Luz del sol en energía eléctrica – Es neutral al carbón – Abundante— La tierra recibe 120 quadrillion watts de potencia del sol, el hombre Emplea sólo 13 trillones watts • Costos – Costo Módulos – Costo conversión energía – Actualemnte cuesta $0.30/kWh.
Lewis, et al. “Basic Research Needs for Solar Energy Utilization.”
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Sistema Fotovoltaico
Salida típica de un módulo (~30 celdas) es ≈ 15 V, con corriente 1.5 A 63
Hidroelectricidad
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Como funciona una hidroelectrica • Ciclo del agua
• • •
Agua fluye de un reservorio por gravedad hasta ka turbina La Turbina se conecta al generador La potencia generada se transmite por líneas d etransmisión 65
Consumo Hidroelectricidad
66
Biocombustibles
67
Biocombustibles
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Biocombustibles
69
Manufactura Biodiesel Biodiesel
Manufactura bioetanol
70
Desarrollo Biocombustibles
71
72
73
74
75
76
