ASIGNATURA

CAMBIO CLIMATICO,SOSTENIBILIDAD Y TECNOLOGIAS

DE ENERGIAS RENOVABLES
CATEDRATICO UNIVERDIDAD DE VALLADOLID DR. JAVIER REY
En la actualidad, cada 24 horas emitimos 154 millones de toneladas

de contaminación de calentamiento global producida por el

hombre a la atmósfera,.
 Problema Energético y Medioambiental

CRECIMIENTO DEL CONSUMO ENERGÉTICO

IMPACTO AMBIENTAL:
AGOTAMIENTO DE 1. EFECTO
LAS FUENTES Y RECURSOS INVERNADERO
ENERGÉTICOS 2. EFECTO LLUVIA
ÁCIDA
3. EFECTO REDUCCIÓN
CAPA DE OZONO
Principales gases con efecto invernadero (GEI)

• CO2: Producto de las combustiones, actualmente 350 ppmv, un 30% superior a la era preindustrial.
• H2O: Humedad ambiente natural y fase líquida y sólida, concentración dependiente del clima.
• CH4: Producto de fermentaciones y escape de hidrocarburos. 100% superior a la era preindustrial.
• N2O: producto de la combustión y actividades industriales (estiércol, fertilizantes, ...). 15% superior a la era
preindustrial.
• CFC: Clorofluorocarbonos, productos propelentes, espumantes y fluido frigorífico, fabricados por el hombre.
No existían en la era preindustrial. Actualmente prohibida su producción, que ha sido sustituida por los HFC
(hidrofluorocarbonos) y PFC (Perfluorocarbonos), ambos limitados por el protocolo de Kioto.
• S6F. Hexafluoruro de Azufre, gas aislante usado en la industria. Participa en pequeña medida.
• O3: ozono, producido en la estratosfera por el Sol, aunque algo hay en la troposfera. Ha disminuido por la
destrucción de la capa de ozono. El ozono troposférico es menor y está aumentando.
Diferencia
CALENTAMIENTO CAMBIO
GLOBAL CLIMÁTICO
es el incremento de la es un término muy
temperatura media de la amplio que se refiere a
Tierra debido al efecto los cambios en el clima
de los gases invernadero durante períodos de
tiempo grande
Calentamiento global . Efecto invernadero por los GEI

Parte de la energía es radiada por la Tierra de vuelta al

espacio en forma de ondas infrarrojas.

Parte dela radiación infrarroja saliente queda

atrapada por la atmósfera de la Tierra y la calienta.
La Tierra absorbe la
mayor parte de esta
radiación y se
calienta.
¿Cuál es la prueba de que
el Calentamiento Global
se está produciendo?
SÍNTOMAS INDICATIVOS DE LA EXISTENCIA
DE UN CAMBIO CLIMÁTICO:
•El incremento de la temperatura superficial
de la tierra en 100 años ha sido de 0,6 ± 0,2
ºC (el más rápido en 10.000 años). Desde la
era preindustrial ha subido 1,1 C
•Los GEI siguen en la atmósfera durante
décadas, y su concentración está
aumentando.
•La inercia del sistema es muy grande.
•Otros síntomas:
•Reducción de extensión y espesores de hielo y
nieve. Polo norte desde 1970 reducido 400Km
•Aumento del nivel del mar.
•Aumento de las precipitaciones en algunas
zonas (otras no han experimentado cambios).
CALENTAMIENTO GLOBAL
CALENTAMIENTO GLOBAL
 Concentrac. Incr. Participación en el Absorción por Tiempo de vida
Gas actual (ppmv) anual efecto molécula en la atmósfera
invernadero relativa al CO2 (años)

CO2 360 0,4% 65%÷76% 1 50÷200

CH4 1,65 1% 13%÷25% 20÷30 12÷15

N2 O 305×10-3 0,2% 6% 230 120

CFC 10÷20×10-6 5% 5%÷10% 10 000÷15 000

O3 35×10-3 1%
¿Por qué está sucediendo
el Calentamiento Global?
Uso de Combustibles Fósiles

Polución debida al
Pollution
carbón, gasolinas,
from coal,
natural
gas gas,
natural
and oil
 COMPARACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL DE LAS DIFERENTES FORMAS DE PRODUCIR ELECTRICIDAD

Emisiones de contaminantes en la producción de electricidad: todo el ciclo de combustible [ ton / GWh ]

Fuente de energía CO2 NO2 SO2 Partículas CO Hidrocarburos Residuos Total

nucleares

Carbón 1.058,2 2,986 2,971 1,626 0,267 0,102 -- 1.066,1

Gas natural Ciclo 824,0 0,251 0,336 1,176 TR TR -- 825,8

combinado

Nuclear 8,6 0,034 0,029 0,003 0,018 0,001 3,641 12,3

Fotovoltaica 5,9 0,008 0,023 0,017 0,003 0,002 -- 5,9

Biomasa 0 0,614 0,154 0,512 11,361 0,768 -- 13,4

Geotérmica 56,8 TR TR TR TR TR -- 56,8

Eólica 7,4 TR TR TR TR TR -- 7,4

Solar térmica 3,6 TR TR TR TR TR -- 3,6

Hidráulica 6,6 TR TR TR TR TR -- 6,6

1. Energía limpia

2. Una industria sostenible

3. Construir y renovar

4. Movilidad sostenible

5. Biodiversidad

6. Del campo a la mesa

7. Eliminar la contaminación
Energy use is projected to return to pre-pandemic levels
quickly in non-OECD regions
Energy consumption by sector Energy consumption by sector
quadrillion British thermal units quadrillion British thermal units

OECD non-OECD
500 500
history projections history projections

400 400

300 300

industrial
200 200
industrial

100 100
transportation transportation
commercial commercial
0 residential residential
0
2010 2020 2030 2010 2020 2030

IEO2021 Release, CSIS

22
October 6, 2021
IEO2021 Highlights
• If current policy and technology trends continue, global energy consumption and
energy-related carbon dioxide emissions will increase through 2050 as a result of
population and economic growth.

• Renewables will be the primary source for new electricity generation, but natural
gas, coal, and increasingly batteries will be used to help meet load and support grid
reliability.

• Oil and natural gas production will continue to grow, mainly to support increasing
energy consumption in developing Asian economies.

IEO2021 Release, CSIS

23
October 6, 2021
Liquid fuels remain the largest source of primary energy in the
Reference case, but renewables use grows to nearly the same level
Primary energy consumption by energy source, world Share of primary energy consumption by source, world
quadrillion British thermal units percentage
history projections
300 petroleum 100%
history projections
and other 90% renewables
1
250 liquids 2
renewables 80%

70% coal
200 natural gas
60% petroleum
coal and other
150 50% liquids

40% 1
natural gas
100
30%
nuclear
20%
50
nuclear 10%

0 0%
2010 2020 2030 2040 2050 2020 2050

1 Includes biofuels
2 Electricity generation from renewable sources is converted to Btu at a rate of 8,124 Btu/kWh

IEO2021 Release, CSIS

24
October 6, 2021
Energy related carbon dioxide (CO2) emissions rise, even as
carbon and energy intensity fall
Energy-related CO2 emissions Carbon intensity Energy intensity
billion metric tons metric tons CO2 per billion thousand British thermal units
British thermal units per 2015 dollar of GDP
45 90 9
history projections
40 80 8

35 70 7
non-OECD
30 60 6
OECD
25 50 5
non-OECD non-OECD
20 40 4

OECD
15 30 3

10 20 2
OECD
5 10 1

0 0 0
2010 2020 2030 2040 2050 2020 2030 2040 2050 2020 2030 2040 2050

IEO2021 Release, CSIS

25
October 6, 2021
In the electric power sector, renewable energy generation grows
significantly, with support from non-intermittent sources
World net electricity generation by source OECD electricity generation change from
2020
Non-OECD electricity generation
trillion kilowatthours change from 2020
trillion kilowatthours
trillion kilowatthours
12 14 14
history projections
non-renewables
solar 12 12
10 renewables
coal 10 10

8 natural
8 8
gas
wind 6 6
6
hydro-electric
4 4
4 nuclear
2 2

2 other 0 0

-2 -2
0

2025

2030

2035

2040

2045

2050

2025

2030

2035

2040

2045

2050
2010 2020 2030 2040 2050

IEO2021 Release, CSIS

26
October 6, 2021
Nearly all energy consumption growth occurs in non-OECD
Asia, driven by economic growth
Average annual percentage change in GDP, Non-OECD energy consumption by OECD energy consumption by
2020–2050, select regions region region
percentage quadrillion British thermal units quadrillion British thermal units
700
history projections 700 history projections

600
600

500 500

400 400
Asia
300 300
Asia
Middle East
200 200
Africa Americas
100
Americas
100
Europe and Europe
0
Eurasia 0
0% 2% 4% 6%

2010

2020

2030

2040

2050
2010

2020

2030

2040

2050
IEO2021 Release, CSIS
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October 6, 2021
PNIEC-España proyeccion hacia 2030
ENERGIA SOLAR TERMICA, para ACS edificios
Central de Energía Solar Térmica
•Sevilla (Abengoa)

Thermo-Solar Power Plant

Biggest functioning solar tower
in the world. Provides energy to
10,000 households.
PROYECTO DISS (DIRECT SOLAR
TERMICA con STEAM): PSA
ENERGIA SOLAR
FOTOVOLTAICA, PV
AUTOCONSUMO EN VIVIENDAS
INTEGRACION DE EN EDIFICIOS BIPV
PLANTA DE PRODUCCION
ELECTRICA Pv en Mula
500 MW 300millones euros
PLANTA PV FLOTANTE EN EXTREMADURA 50MW
GENERACION ELECTRICIDAD ORIGEN EOLICO
TAMAÑO DE LOS AEROGENERADORES COMERCIALES
 ENERGÍA EOLICA

Parque Eólico de Cabanillas (30 MW)

PARQUE EOLICO OFF SHORE
50 Aerogeneradores Ecotécnia 600 kW
HIDRAULICA Y
MINIHIDRAULICA
GEOTERMIA
Dr. Francisco Javier Rey Martínez
Dr. Eloy Velasco Gómez
BIOMASA
Potencial de biomasa residual disponible y utilización actual para fines energéticos, en
Mt/año de biomasa seca (MTEP/año)
BIOCOMBUSTIBLES
DEFINICIÓN DE BIOCARBURANTES: combustibles líquidos de origen biológico,
que por sus características físico químicas resultan adecuados para sustituir a
la gasolina o el gasóleo, bien sea de manera total, en mezcla con estos últimos o
como aditivo .

PRINCIPALES TIPOS:
BIOETANOL BIODIÉSEL
PROCESOS DE CONVERSIÓN DE LA BIOMASA
GASIFICACIÓN:
Se obtiene gas como combustible.
Cuidado limpieza del gas.
ORÍGENES Y TIPOS DE BIOMASA
PRICIPALES RESIDUOS BIOMÁSICOS: Residuos industriales
Forestales y agropecuarias
Tratamiento similar a residuos ganaderos líquidos.
IMPORTANTE:
Residuos que hay que eliminar.
Minimizar gastos y consumo de agua.
Proceso de digestión anaerobia.
ORÍGENES Y TIPOS DE BIOMASA
PRICIPALES RESIDUOS BIOMÁSICOS: Residuos forestales.
Utilización: HABITUAL COMBUSTIÓN: Industrial
ORÍGENES Y TIPOS DE BIOMASA
PRICIPALES RESIDUOS BIOMÁSICOS: Residuos forestales.
Utilización: HABITUAL COMBUSTIÓN: viviendas
ORÍGENES Y TIPOS DE BIOMASA
RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS: Biogás / Combustión.
ORÍGENES Y TIPOS DE BIOMASA
AGUAS RESIDUALES URBANAS: EDAR.
ORÍGENES Y TIPOS DE BIOMASA
AGUAS RESIDUALES URBANAS: EDAR.
PROCESOS DE CONVERSIÓN DE LA BIOMASA

COMBUSTIÓN:
El proceso más sencillo y habitual.
Cuidado: tratamiento de humos y cenizas (Sobre todo RSU).
Posible quemador secundario de volátiles.
TECNOLOGIA
DEL
HIDROGENO
EVOLUCION DEL HIDROGENO
Pila de Combustible de Hidrógeno
Esquema de estructura
y funcionamiento

Una sola celda max. 1.22V

apilamiento en serie
 Pila de Combustible PEM

Ballard NexaTM Power Module

-1200W, 26V output at full power
- Backup or intermittent power
GENERACION HIBRIDA DE ENERGIAS
RENOVABLES
¿Qué es cogeneración?
Producción simultánea y conjunta de energía eléctrica y calor útil.
(CHP: Combined Heat & Power).

Poligeneración: Referida a la producción simultánea y conjunta de tipos

adicionales de energía útil: frío (trigeneración para climatización y
agua fría de proceso, p.e.), aire comprimido, otros tipos de energía
mecánica, vapor y/o agua caliente a diferentes temperaturas, etc..
Rendimiento térmico global (hGCG).
Rendimiento eléctrico equivalente (REE) o rendimiento
térmico artificial (ha).
Rendimiento del quemador (hq).

Wnet
Wnet hGCG
Planta de REE = = Þ REE > hGCG
Qu æ Qu ö
Cogeneración Calor útil F-
hq 1 - çç h ·F ÷÷
F Qu è q ø

Energía Wnet
Primaria
hGCG =
F
Calor no útil
Qnu + Pérdidas
TECNOLOGIA TURBINA DE GAS

Turbinas de gas:
Temperatura de escape.
Caudal de gas de escape.

•
m·Cpescape ·(Tescape - Tambiente )
•
Qescape
•
= •
»2
W eje W eje
 TURBINA DE VAPOR
Turbinas de vapor:
Su rendimiento disminuye con la
carga, con el caudal.

Aplicaciones:
Producción de vapor de proceso.
Aprovechamiento de calderas.
Ciclos de cola.
MOTORES DE COMBUSTION INTERNA
 Grupo de Investigación Reconocido de
Termotecnia de la Universidad de
Valladolid –GIRTER -UVa

Prof. Dr. F. Javier Rey Martínez

Director GIRTER-Uva.
 EFICIENCIA ENERGÉTICA DE EDIFICIOS

DIRECTIVA DIRECTIVA 2012/07/CE

EEE2010/31/CE EFICIENCIA ENERGETICA
Directiva (UE) 2018/844 Directiva 2018

EDIFICIOS CERO ENERGIA GESTION ENERGETICA

INDICADOR INTELIGENTE AUDITORIAS ENERGETICAS
E-MOVILIDAD INSPECCION TECNICA

CERTIFICACION ENERGETICA CERTIFICACION ENERGETICA CONTADORES DE ENERGIA

DE EDIFICIOS EXISTENTES COGENERACION
DE EDIFICIOS NUEVOS DH&C
FOMENTO EMPRESAS ESE

OBLIGATORIO AUDITORIAS
OBLIGATORIO OBLIGATORIO Y
CONTADORES DE ENERGIA
 BOMBAS DE CALOR

BOMBAS DE CALOR
Salvaguardar el medio ambiente. . . Es un
principio rector de todo nuestro trabajo en el
apoyo del desarrollo sostenible; es un
componente esencial en la erradicación de la
pobreza y uno de los cimientos de la paz”. Kofi
Annan

GRACIAS POR SU ATENCION

rey@eii.uva.es