Agua y Energía - Consejo Superior de Investigaciones ...
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Agua y Energía: Un binomio inseparable (aportación a la sostenibilidad)
ENERGÍA Y SOSTENIBILIDAD
Prof. Fernando López-Vera Catedrático de Geodinámica e Hidrogeologia. UAM
El origen: Dos fuentes de energía primarias - La radiación solar - El calor interno de la Tierra La fuerza de la gravedad.
Ingenios Hidráulicos históricos Marco Vitruvio 27-23 AC. De Architectura: Hidraulica
• Molinos • Batanes • Ferrerías • Bombas • Norias ………….
Conjunto de norias elevadora de agua del Rio Orontes. Hama. SIRIA
La visión de Soddy: (Soddy, 1877-1956. Premio Nobel en 1921 por su contribución a la teoría moderna de la estructura atómica) La entropía busca describir la dirección natural de los procesos físicos. Estos tienden desde lo ordenado a lo desordenado, de lo heterogéneo a lo homogéneo. La economía entrópica opuesta a la economía monetarista keynesianas. Enfoque entrópico del agua continental: - El valor entrópico del agua disminuye a medida que aumenta la
entropía. - Valor entrópico máximo en las nubes o alta montaña. Energía
potencial y baja mineralización. - Valor entrópico mínimo a nivel del mar, agua subterránea y muy
mineralizada. - En la degradación entrópica puede generar energía. - Inversión de estado aplicando energía externa
¿Cuál es el papel que desempeña el agua, en su dualidad, en la sociedad actual?
El agua productor de energía
Hidroelectricidad Energía clave en el proceso de industrialización del siglo XIX y gran expansión a comienzos del siglo XX al inventarse la corriente alterna.
Ventajas: Flexibilidad de generación Papel estratégico (reserva, centrales
reversibles) Resguardo de avenidas No produce residuos
Inconvenientes: Deslocalización de recursos de agua Sensibilidad climatológica Coste de oportunidad Afección a ecosistemas acuáticos
Máximo desarrollo en España entre los años 50-70, se instala el 55% de la potencia.
Minicentrales eléctricas: < 5MW
Agua: Recurso en la generación eléctrica en centrales termales y nucleares.
Balance de energía recibida de la radiación solar
Flujos de calor en el interior de la Tierra Origen: • Primigenio • Radiactivo
GEOTERMIA
Tipo Yacimiento
Rango de Temperatura
Uso Principal
MUY BAJA ENTALPÍA (Somera)
Subsuelo 5 ºC < T < 25 ºC
Climatización (con o sin agua) Aguas subterráneas
10 ºC < T< 22 ºC
BAJA ENTALPÍA
Aguas termales 22 ºC < T< 50 ºC Balnearios, Acuicultura
Zonas volcánicas
T < 100 ºC Calefacción de distrito
Almacenes sedimentarios profundos
MEDIA ENTALPÍA 100ºC <T< 150ºC Electricidad ciclos binarios
ALTA ENTALPÍA T > 150 ºC Electricidad
Sistema abierto de recirculación
Sistema ASET-A ( Almacenamiento Subterráneo de Energía Térmica en Acuíferos)
Principio de funcionamiento de la bomba de calor. COP
Yacimiento hidrotermal
Esquema de instalación de calefacción de distrito
Tendido de tuberías para sistema de calefacción de distrito en aceras
Primeros sondeos geotérmicos en Lardarello para generación de energía. (Italia) 1904
Primera central geotérmica de electricidad, 1904, Larderello. (Italia)
Central geotérmica eléctrica actual de Larderello. (Italia)
Condicionantes tecnológicos: Características termodinámicas del fluido Fases del fluido geotérmico Salinidad del fluido Elementos disueltos en el fluido
CURVA DE DEMANDA DEL SISTEMA
(Dimensionamiento)
heq = E / Pmax
heq = Horas equivalentes a la carga máxima
E = Energia termica suministrada por el S.G (kWth)
Pmax = Carga máxima(kWt)
Rango de temperaturas requeridas para distintos usos
Expectativas de desarrollo de la energías geotérmicas en España
Cabezal y tubería de inyección
NOX g/kwh
SO2 g/kwh
CO2 g/kwh
Carbón 2 4,7 996
Petróleo 1,8 5,5 760
Gas natural 1,3 0,1 551
Geotermia (Flash) 0 0,1 27
Geotermia (Ciclo binario y flash/binario)
0 0 0
Emisiones de gases
Usos del agua: consumidor de energía Cambio de cultura: Del agua rodada al agua impulsada
CANALES YCONDUCCIONESCANALES YCONDUCCIONES
GRANDES LONGITUD CAPACIDADCONDUCCIONES (m) (m3/s)
C. BAJO 58,10 4,00C. PARRA 23,70 3,00C. GUADALIX 3,70 4,00C. SANTILLANA 36,00 4,50C. VILLAR 16,70 8,00C. ALTO 56,00 6,00C. ESTE 13,70 3,20C. JARAMA 34,40 8,00C. ATAZAR 65,40 16,00C. PICADAS 49,20 3,80C. OESTE 30,70 3,00C. VELLON 6,70 8,00A. CINTU. SUR 21,50 6,00C. SORBE 9,30 8,00ART. MAJ.- RETAM. 14,00 6,00ART. PRIN. ESTE 17,10 6,00C. VALMAYOR 17,40 6,00TRAS. NAVAL.-NAVAC. 4,50 5,80TRAS. NIEVES 5,10 30,00TRAS. ACEÑA - JAROSA 10,20 10,00TRAS. S JUAN. - VALM. 32,00 6,00
TOTAL 525,40 155,30
ETAP 2002 2003 2004 2005 2006
TORRELAGUNA 43,68 30,47 62,7 48,97 29,91PINILLA 4,42 4,99 5,45 4,49 3,56COLMENAR 237,47 312,18 282,43 256,16 235,46BODONAL 27,1 39,57 28,36 38,65 26,46SANTILLANA 57,09 54,14 68,4 48,75 45,29MAJADAHONDA - 12,57VALMAYOR 141,99 127,89 121,29 145,55 137,51NAVACERRADA 3,97 13,49 12,02 5,99 9,27LA JAROSA 16,29 17,91 17,23 17,79 10,16LAS ROZAS DE PUERTO REAL 1,02 0,95 1,45 1,06 0,36LA ACEÑA 2,45 2,34 1,7 2,96 2,59
TOTAL 535,48 603,93 601,03 570,37 513,14
PRODUCCIÓN DE AGUA TRATADA (Hm3)
COLECTOR DE AGUAS PLUVIALES Y RESIDUALES
Estación depuradora de aguas residuales
Auto producción de electricidad
Equipamiento de un pozo de explotación
Coste de la energía en la desalación de agua del mar
Con objeto de ahorrar agua: Tecnificación del riego
Uso del agua en regadío: 2000- 80% 2009- 69% 2011- 63%
Una estrategia para la sostenibilidad del binomio agua-energía
EN RESUMEN
Agua y energía, constituyen los dos recurso básicos para nuestra supervivencia y desarrollo
Están estrechamente relacionados. El
agua puede producir energía, pero su utilización es una gran consumidora de la misma.
El desarrollo de nuestra sociedad demanda consumos crecientes de agua y de energía. La satisfacción de las demandas crecientes de agua a través de agua tecnológica, está supeditada a la disponibilidad de energía.
ESTRATEGIA DE SOSTENIBILIDAD 1.- Gestión simultanea del aprovechamiento del recurso agua y su potencial energético. 2.- Reducción de las actuaciones antrópicas que minoran el valor entrópico del agua.
3.- Mejora de los instrumentos de gestión del agua. Normativas. 4.- Aplicación de tecnologías energéticas más eficientes. 5.- Emparejamiento de fuentes de energía complementarias.
Por un futuro:
GRACIAS