Nuevas Tecnologías en Energía Semana de la Ingeniería Buenos Aires, 6 de junio de 2007

1. Nuevas Tecnologías en EnergíaSemana de la IngenieríaBuenos Aires, 6 de junio de 2007 Ing. Jose Arrojo de Lamo ENDESA Director de Tecnología e Innovación

2. Adiciones anuales de capacidad eléctrica

3. Los combustibles fósiles continuarán siendo la principal fuente en la generación eléctrica. Producción eléctrica mundial (TWh) Fuente: International Energy Agency

4. Política Energética Sostenible Diversificación de tecnologías Desarrollo de interconexiones Seguridad de suministro Competitividad Desarrollo de mercados 1 2 Sostenibilidad Diálogo con productores de materias primas Minimización impacto medioambiental y cambio climático 3 Inversión en Nuevas Tecnologías e I+D Eficiencia energética

5. Comparación de Tecnologías: todas serán necesarias Carbón Gas natural Energía nuclear Renovables Fuente: Comisión Europea, SEER

6. Desafíos Tecnológico para el negocio Eléctrico • La clave está en la DIVERSIFICACIÓN: Ninguna tecnología por sí misma puede resolver el problema. Vamos a necesitar un esfuerzo de EFICIENCIA en todas ellas. Arquitectura Bioclimática, Eficiencia Industrial, Sistemas CHP… Energías RENOVABLES Bio-COMBUSTIBLES Generación IV de Fisión Nuclear ALMACENAMIENTO de CO2 Redes de Distribución Avanzadas

7. Emisiones globales de CO2 por regiones 16,9 19,7 ¿es suficiente con el esfuerzo europeo? Europa +4% Norte America +14% +38% India China +25% Hay una diferencia relevante en el crecimiento de emisiones

8. Detalle del sector eléctrico (aprox 30% del total) 13,8 Europa Norte America 8,6 India 6,3 4,0 China China will led the Power Sector Emissions. Also India and North America will contribute.

9. Descomposición de las emisiones

10. La teoría de las 7 “cuñas” (Prof. Sokolow, Univ Princeton) • Cumulatively, a wedge redirects the flow of 25 GtC in its first 50 years. This is 2.5 trillion dollars at $100/tC. A “solution” to the CO2 problem should provide at least one wedge. A “wedge” is a strategy to reduce carbon emissions that grows in 50 years from zero to 1.0 GtC/yr. The strategy has already been commercialized at scale somewhere.

11. La dimensión de cada solución da una idea de la magnitud del esfuerzo necesario Energy Efficiency Efficient use of Fuel Photovoltaic 14 GtC/y Stabilization Nuclear Triangle 7 GtC/y Carbon Capture 2004 2054 Bio-Fuels & Storage Wind

12. CLEAN COAL ENERGÍAS RENOVABLES Y NUCLEAR ECO-EFICIENCIA Vs CO2 REDES INTELIGENTES Y PROCESOS/ IT ENTORNOS NATURALES Y BIODIVERSIDAD LÍNEAS ESTRATÉGICAS CONTRA EL CAMBIO CLIMÁTICO Las Principales actuaciones de Endesa en Tecnología e Innovación están focalizadas en la lucha contra el Cambio Climático

13. A B C D E F G La eficiencia debe ser el primer esfuerzo contra el cambio climático Energy efficiency offers: • substantial energy and greenhouse gas savings at low or negative cost • 470 Mt/y CO2 in IEA region by 2020 in appliances alone • At negative cost: -€169/t CO2 (IEA) • energy security and reliability benefits • Up to 1.5 Gt/y C by 2010; 2.7 Gt/y by 2020 • Half of this at negative cost (IPCC) • enhanced business competitiveness and social welfare Compact Fluorescent Lamps High performance buildings LED traffic lights Least life-cycle cost appliances Efficient information and communication technologies Reducing standby power consumption Super windows & daylighting

14. Rendimientos de diferentes tecnologías de generación térmica

15. Un ahorro de costes de 1.000.000 €/a Una reducción de CO2 of 1.500 t/a A veces nos cuesta tangibilizar las cifras • Para una planta de Ciclo Combinado de 400 MW (6500 h/a) • un 1% de mejora en la eficiencia supone:

16. Fundamentos del Uso del CARBÓN LIMPIO • El camino hacia las Centrales con Cero Emisiones (o Cuasi-Cero Emisiones), que se espera sean comerciales para el año 2020, pasa por la maximización de la Eficiencia.

17. Captura y Almacenamiento de CO2 • Elevado coste: • Instalación • Pérdida de eficiencia • Objetivo (EU)  20~30 $/t CO2 CAPTURA • Aplicación del conocimiento existente a la escala de transporte de CO2 • Problemas de corrosión (materiales) • Problemas de fugas y su control TRANSPORTE • Demostración a gran escala • Aceptación social: • Sociedad en general y ONG: integridad y seguridad • Gobierno: legislación y regulación ALMACENAMIENTO

18. INICIATIVAS INTERNACIONALES FuturGen (USA) • Planta Comercial de 275MWe. • Presupuesto de 950 Millones $ - 74% Financiado directamente por el DOE. • Objetivo de capturar 90% del CO2 generado. • Con Producción de H2. • En Operación para el año 2012.

19. INICIATIVAS INTERNACIONALES ZEP – Zero Emissions Platform (Europa) • La Visión es hacer posible que Europa disponga de Plantas de Producción de Electricidad sin Emisiones de CO2 para el año 2020. • Se han publicado: “Strategic Deployment Document” y “Strategic Reseach Agenda”.

20. INICIATIVAS INTERNACIONALES ZeroGen – (Australia) • Planta Comercial IGCC de 100MWe con captura y almacenamiento de CO2. • Objetivo fundamental: Garantizar el futuro económico de la Industria Minera Australiana, vía un uso limpio del Carbón en los nuevos diseños de Plantas de Generación Eléctrica.

21. Proyectos en Marcha: captura de CO2 • Existen proyectos de Captura de CO2 en las tres fases del proceso (i.e., Pre-Combustión, Oxy-Combustión y Post-Combustión). • Para grandes potencias, el más prometedor parece ser el IGCC con CCS.

22. PROYECTOS en Marcha: Centrales Supercríticas Ejemplo: Grupo liderado por SIEMENS en Australia • SIEMENS lidera un consorcio para la puesta en operación en el año 2007 de una planta de carbón pulverizado supercrítica en Kogan Creek, en Queensland, Australia. • Potencia 750MW en un único grupo. • Presupuesto de 1100 Millones AU$. Con condiciones Supercríticas y Ultra-Supercríticas (>250 bar, >600°C), las plantas de carbón pulverizado obtienen rendimientos mucho mayores, con la consiguiente reducción de emisiones. Con la I+D+i que se está desarrollando ahora mismo, se espera alcanzar a medio plazo una eficiencia del 52%.

23. PROYECTOS en Marcha: IGCC con captura de CO2 Ejemplo: planta de 450 MW de SIEMENS para RWE • La tecnología IGCC es ya plenamente comercial y la captura del CO2 antes de la combustión presenta claras ventajas de coste (<20€/Tn) y de flexibilidad de producción: Electricidad, H2, Destilados Químicos.

24. PROYECTOS en Marcha: OXICOMBUSTIÓN Ejemplo: Proyecto de Vattenfall. • Planta Piloto de 30MW, situada cerca de una planta de lignito de 1600MW en Schwarze. • Presupuesto de 50 Millones €. • En Operación para 2008.

25. Actuaciones Pasadas de Endesa Se han construido grupos de desulfuración en varias centrales de carbón, para poder continuar su utilización cumpliendo con los límites de emisión • España: • Compostilla 3 (1995) • Teruel (1997) DeSOx • Italia: • Fiume Santo (2002) • Monfalcone (en const.) • Francia: • Emile Huchet (en const.) • Provence 5 (en const.) Central de tipo GICC en Puertollano de 335 MW cuyo sistema productivo se basa en la tecnología de gasificación de carbón integrada en un ciclo combinado. Con unas características medioambientales modélicas, se han reducido las emisiones atmosféricas por debajo de lo establecido en la legislación vigente. Elcogas En Italia, se está llevando a cabo la sustitución de los quemadores y el sistema de control de quemado de 6 grupos CCGT para reducir un 40% las emisiones de NOx en dichos grupos Nuevos Quemadores La inversión en renovables ha reducido la dependencia energética del exterior, con un coste variable muy reducido y minimizando las emisiones a la atmósfera • Hidroeléctrica • Eólica • Fotovoltaica Renovables

26. REDUCCIÓN DE CO2 Aumento de Eficiencia Separación, CAPTURA de CO2 PRE-COMBUSTIÓN COMBUSTIÓN POST-COMBUSTIÓN TRANSPORTE de CO2 ALMACENAMIENTO de CO2 VALORIZACIÓN de CO2 Programas Singular Estratégico CO2 Programa CENIT ENDESA en la I+D+i para la reducción de Emisiones de CO2. ENDESA PROMUEVE PROYECTO/S con INTEGRACIÓN EXTREMO-A-EXTREMO en la CADENA del CO2 PROGRAMAS MARCO DE LA UNIÓN EUROPEA OTROS PROYECTOS DE I+D+i INTEGRADOS EN PROGRAMAS EUROPEOS Y NACIONALES e.g., OXIFUEL EN TURBINAS DE GAS e.g., CARBONATACIÓN CON GLICERINAS e.g., SEPARACIÓN CON MEMBRANAS e.g., FIJACIÓN CON ALGAS e.g., PROCESOS DE ADSORCIÓN e.g., POLIMERIZACIÓN

27. 2007 2012 2007 2012 2015 Itinerario tecnológico CAPTURA Y ALMACENAMIENTO CAPTURA Construcción de infraestructuras de transporte • Plantas piloto a escala de MW y de demostración • Proyectos a escala comercial 2020 Plantas comerciales • Uso normal de las tecnologías de CAC en España 2012 • Monitorización y equipamiento 2006 • Exploración y caracterización de emplazamientos TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO es una etapa crítica El ALMACENAMIENTO EFICIENCIA ENERGÉTICA DE PROCESOS 2015 • Objetivos • 2012-2016 • Objetivos 2007-2010 para: • sector de la energía • grandes sectores emisores de CO2 • ... • Objetivos • 2012-2016 27

28. ENERGÍA NUCLEAR Reactores de Fisión de la Generación 3,5. AREVA: El EPR es un reactor de agua presurizada (PWR), que genera aprox. 1,600MWe. Tiene una vida de servicio de 60 años, lo que destaca frente otros diseños, cuyos reactores tienen vida de 40 años. WhestingHouse: En enero de 2006, el NRC aprobó la certificación del diseño final para el AP1000 (Diseño Presurizado Avanzado). ... Y en estudio avanzado: PBMR Los tecnólogos ya cuentan con productos de generación 3,5 • Reducción del 15% en la inversión (hasta 1400 €/kW) • Reducción del 25% en el coste de O& M (5,1 €/MWh, hasta 8€/MWh incluy desmantelamiento) • Reducción del período de construcción a 50 meses

29. ENERGÍA NUCLEAR Reactores de Fisión de la IV Generación. • Seis nuevos Conceptos de Reactores para la nueva generación de Fisión Nuclear.

30. ENERGÍA NUCLEAR Reactores de Fusión - ITER • El proyecto Internacional ITER es un experimento de Fusión tipo Tokamak, que se contruirá en Francia, con el objetivo de demostrar la viabilidad de un Reactor de Fusión de escala comercial. El presupuesto es de 10.000 Millones €. • El proyecto es una oportunidad para las empresas Españolas, tanto en la venta de equipamientos, como en la adquisición de nuevas Tecnologías, sobre todo a medio plazo, los nuevos desarrollos Auxiliares que serán de aplicación a las plantas existentes. Además, se puede contar con el apoyo del CIEMAT (Laboratorio Nacional de Fusión), el BIFI y la Oficina de Dirección del proyecto que estará ubicada en Barcelona, quienes están ya muy integrados en el ITER.

31. ENERGÍA SOLAR: Fotovoltaica Estado del Arte Costes de Generación según zona geográfica - 2006 ...2020 • La tecnología dominante es la basada en silicio cristalino. Empiezan a despegar tecnologías de capa delgada, especialmente en EE.UU (29% de la producción allí en 2005). • La Concentración FV (Spectrolab) acaba de romper la barrera de 40% de eficiencia. En España se prevee utilizar esta tecnología como alternativa de futuro. Si-mc c/seguimiento en 1 eje Película delgada y Si-mc en arquitectura Coste de Módulos y Sistemas FV en distintos países (Fte.: IAE) Concentración FV c/seguimiento en 2 ejes Si-mc c/seguimiento en 2 ejes

32. ENERGÍA SOLAR: Termoeléctrica Estado del Arte Colector cilindro-parabólico Torre central + Heliostatos

33. ENERGÍA SOLAR: Termoeléctrica Estado del Arte • Las tendencias de nuevos desarrollos tecnológicos apuntan a: • Generación Directa de Vapor • Sales fundidas como HTF en cilindro-parabólica • Ciclos de menor temperatura, presión y coste (Fresnel, p.ej.) • Producción de H2 con concentración de alta temperatura (Discos, Torres) • Generación distribuida (Fresnel, Discos) Cilindro-Parabólica Torre+Helióstatos Tecnología Fresnel Disco Paraboloide

34. ENDESA investiga la Generación Directa de Vapor Menos equipos Aerocondensadores T>500ºC Euro-Trough Mejor vapor Mejor TV Gestión y Almacenamiento Posibilidades para Mejoras y reducción de costes con GDV Rendimiento Complejidad

35. Distintas visiones de Redes Inteligentes en el Mundo que convergen a tecnologías y objetivos comunes ENDESA DENISE Canadá SmartGrid Comunidad Europea SmartGrid USA – EPRI IntelliGrid

36. CE: SMARTGRIDS Smart Network 2020 2010 Emphasis on Information Value Emphasis on Energy Value Passive Network 2015

37. EPRI: INTELLIGRID Makes use of communications, computing & power electronics to create a system that is: • Self-Healing and Adaptive • Interactive with consumers and markets • Optimized to make best use of resources and equipment • Predictive rather than reactive, to prevent emergencies • Distributed across geographical and organizational boundaries • Integrated, merging monitoring, control, protection, maintenance, EMS, DMS, marketing, and IT • More Securefrom attack

38. Consorcio DENISE 16 Socios empresariales y 12 Organismos de Investigación

39. DENISE: Razón y Oportunidad

40. ENERGÍA EÓLICA: Estado del Arte • Gran parte del mercado mundial está tendiendo a instalar aerogeneradores de mayor tamaño cada vez. Se prevé que pronto crezca el número de instalaciones eólicas marinas (Off-shore), que permitirá aún mayores tamaños y potencias. • El constante aumento de tamaño introduce retos tecnológicos que se contraponen a las economías de escala que se puedan obtener en la fabricación • En la instalación importa la modularidad, transporte, y el ratio masa/diámetro del rotor • … y esto manteniendo el buen desempeño aerodinámico y mecánico de la máquina.

41. ENERGÍA EÓLICA: Estado del Arte Evolución de las Configuraciones actuales Convencional DFIG Full converter • La creciente capacidad eólica instalada en los sistemas interconectados, implica mayores requerimientos de estabilidad y gestión de la energía • Por lo que también se requieren avances en la parte eléctrica y electrónica de los parques eólicos • … y en las herramientas de predicción meteorológica. • La tendencia es que los nuevos parques eólicos se constituyan con máquinas de velocidad variable y generadores síncronos • Algunos aerogeneradores avanzados proponen la “eliminación” de la caja multiplicadora. • REE solicita que los aerogeneradores soporten huecos de tensión • Con la configuración de las nuevas máquinas es posible cumplir con las exigencias de REE. • Para algunas máquinas más antiguas, se puede trabajar sobre su control de potencia y conseguir algo

42. ENERGÍA EÓLICA: Estado del Arte • La fuerte demanda de mercados como EE.UU. Han provocado un desajuste con la oferta mundial de máquinas • Este desajuste coyuntural ha causado el amento de los costes de instalación a nivel global

43. Proyecto HIDROLICA de ENDESA

44. El Hidrógeno como dirección hacia la mínima emisión y máximo rendimiento h : rendimiento de la central térmica (%) (kg de CO2 par kW.h generado) h 58% 45% 43% 0.96 0.78 0.35 Lignito Carbón Gas natural C Cn H(2n+2) H2

45. ECONOMÍA DEL HIDRÓGENO: Estado del Arte H2 en los Hidrocarburos H2 en la Biomasa H2 en el Agua • El Hidrógeno es promovido por EE.UU., Europa y gran parte del mundo como el nuevo vector energético. No es un recurso … hay que producirlo. • La economía del H2 todavía no es una realidad, pero la actividad política, científica y técnica que se desarrolla para hacerla posible es enorme • Los aspectos claves a desarrollar para llegar a la economía del Hidrógeno son: Producción, Almacenamiento, Transporte y distribución, Aplicaciones En la Atmósfera de la Tierra el H2 está presente en menos de 1ppm de concentración. Debemos sacarlo de otro sitio…

46. La VISION a futuro

47. ECONOMÍA DEL HIDRÓGENO: Estado del Arte El H2 tiene que producirse a partir de unos recursos naturales : agua, fósiles, biomasa que se transforman mediante unos procesos: electrólisis, reformado, gasificación, ... en los que se consume alguna energía primaria: fósil, renovable, nuclear. El H2 es un portador de energía, no un recurso Producción de Hidrógeno

48. Los costes de producción aún son muy elevados

49. Producción actual en el mundo Producción Anual de Hidrógeno~ 5 EJ  41 Mt , 470 bcm Fuente: UNICAMP 2004 • El 95% de la producción es “cautiva” (se consume “in situ”) • El 96% se produce a partir de combustibles fósiles

50. Consumo actual en el mundo Fuente: UNICAMP 2004 El uso actual del H2 es industrial, no energético