Innovación hacia un futuro sostenible

1. Innovación hacia un futuro sostenible • GianlucaGigliucci • Enel Ingegneria e Innovazione • SEMINARO “ENERGIA PARA CHILE” • SENADO DE CHILE, VALPARAISO, 14 SEPTIEMBRE 2011

2. El desafío hacia un futuro sostenible Población y consumos en fuerte crecimiento Precio y disponibilidad de recursos fósiles Sensibilidad social a las cuestiones medioambientales Soluciones tecnológicas globales,aplicaciones locales

3. Una solución complejaque necesita de un enfoque “holístico” Baseline Emissions 62 Gt BLUE Map Emissions 14 Gt Las renovables: una parte de la solución que debe tener en cuenta las particularidades locales [Source:IEA, ETP 2008]

4. Recursos renovables Distribuidos, con baja concentración y no perfectamente predecible Uso de la tierra (km2/MWe) • El uso de energías renovables para cubrir una cantidad considerable de los consumo de un País necesita de: • Aprovechar los recursos donde sean disponibles • Utilizar las tecnologías mas adapta para generar energía al costo mínimo en función de las particularidades locales • Uso de redes inteligentes con sistemas de almacenamiento de energía, para permitir el manejo de cantidad relevantes de energías renovables no predecible

5. El Chile Sol Recursos optímales, peculiaridad geográficas únicas • Potencial renovable non convencional entre los mejores del mundo:sol, viento, geotermia, olas, corrientes, mini-hidro • 40% de la energía eléctrica producida por combustibles fósiles de importación • Consumo eléctricos subiendo 5.4% cada año para los próximos 20 años • Sitios de consumo lejos de sitios de alta disponibilidad de recursos renovables Viento • Población Geotermia • Chile’s strong dependency on imported energy sources, price increases in fossil fuels, future restrictions on greenhouse gas emissions, and growing public opposition to large, conventional energy generating plants are all elements that combine to create a significant window of opportunity to incorporate more renewable energy production into the Chilean energy grid • [Fundacion Chile, 2010]. Olas, corrientes, mini-hidro

6. Difusión masiva de renovables en Chile Las innovaciones necesarias • Medida y cualificación de los diferente recursos en toda las áreas geográficas • Definición de las soluciones tecnológicas más adecuadas para cada área geográfica • Reducción ulterior del coste de la energía generada para las tecnologías de interés • Aplicación de tecnologías para la gestión de redes con fuerte presencia de energías renovables no programables Necesidad de investigación, desarrollo y aplicación de nuevas tecnologías

7. La innovación Enel

8. Investigación y Desarrollo Coordinación única de I+D para la innovación en todo el mundo > 10 GW 0 – 0.5 GW 1 - 2. GW 2 – 10 GW 0.5 -1 GW Representative offices, financial holdings, operative branches, commercial companies Pisa 133 resources Brindisi 38 resources Catania 14 resources • 200 Investigadores • 3 Centros de investigación • 3 Centros de pruebas • 2 Laboratorios químicos • 40 Patentes • Cooperación con las mejores universidades en todo el mundo Innovación global, aplicación local en todo el mundo

9. Áreas de investigación • Captura y almacena- • miento de CO2 • Emisiones & Residuos • Combustibles fosiles • Aumento de eficiencia 1 • Geotermica • Viento • Olas y corrientes • Termosolar • Fotovoltaica • Energías renovables 2 Towards “zero emission” power generation • E-mobility • Edificios Cero CO2 • Zonas remotas • Smartgrid • Almacenamiento de energía • Redes inteligentes y ahorro energético 3 Diferentes caminos de innovación con el mismo objetivo:un mundo con cero emisiones

10. Innovación en la captura y el almacenamiento de la CO2 Central fosil Captura Acuífero salino Compresión y transporte Inyección Camino de CO2 1 km Capa impermeable de roca CO2 • Formas posibles: pre-combustión, combustión en oxígeno, post-combustión • Elección primaria Enel: post-combustión, con atención a la posibilidad de captura de pre-combustión Capturar la CO2 necesita energía  fundamental aumentar la eficiencia las plantas fósiles El desarrollo de Enel Laboratorio Planta Piloto Planta Demo Porto Tolle Brindisi Brindisi Enel coordina las mayores empresas europeas de electricidad en un proyecto de I + D (ENCIO) para lograr eficiencia >50% (desarrollo y prueba de aceros especiales) Gases: 2 Nm3/h CO2 : 0.4 kg/h Gases: 810.000 Nm3/h CO2 : 180.000 kg/h Gases: 10.000 Nm3/h CO2 : 2500 kg/h

11. Innovación en el solar • Archimede: la planta termosolar mas innovadora del mundo kWh/m2 1750 1350 • La primera a utilizar sales fundidos como fluidooperativo (550°C) • La primera a utilizar el mismo fluido para colectar y para almacenar la energía (mas simple, mas barato) • La primera integrada con un ciclo combinado, generando vapor a 540°C Key figures: • Net power: 4,7 MWe • Net efficiency: 15,6% • Mirror field surface: 8 ha • Annual gross prod.: 9,7 GWh

12. Innovación en la geotermia Ciclos binarios de baja temperatura • El uso de fluidos geotérmicos caliente está bien establecida • La innovación se centra en el desarrollo de soluciones competitivas para el uso de fluidos geotérmicos con baja temperatura (<180°C) • El impacto ambiental de los ciclos desarrollado es mínimo Prueba de ciclo innovador en Livorno a partir de Enero 2012

13. Innovación en la geotermia Ciclo hibrido solar-geotérmico • Ciclo hibrido con recurso solar: • Más electricidad sin necesidad de expandir el uso del recurso geotérmico • Mejor rendimiento de conversión energética • Más rentable que las instalaciones solares independientes (más horas de operación) • Menor riesgo asociado a la disminución de la temperatura y de la cantidad del fluido geotérmico año cada año Diseño completoPruebas de ciclo de híbridos en Nevada a partir de 2013

14. Redes inteligentes, almacenamiento energético y el hidrógeno

15. Innovación en el almacenamiento energético Tecnología clave para las redes inteligentes Análisis de las tecnologías Hidrogeno Hidro de bombeo Baterías de flujo Baterías de alta temperatura Aire compreso Demonstración en campo Test de plantas piloto Pruebas a gran escala Almacenamiento agregados Baterías de coche y recarga rapida • Las diferentes tecnologías de almacenamiento permiten una gestión óptima de la red, de la generación hasta el consumo de energía • Gestión en potencia: regulación instantánea de la red • Gestión en energía: superposición de picos de producción y consumo • Garantía de programación de producción

16. Innovación en el almacenamiento energético ZEBRA Pruebas de los diferentes sistemas VRB Objetivo Laboratorio de pruebas de Livorno Análisis y pruebas de sistemas de almacenamiento y estudio de su integración con los sistemas de generación de energía renovable y la red eléctrica Próxima instalación: almacenamiento de hidrógeno • Pruebas en laboratorio con conexión a generadores renovables • Demonstración de sistemas de gran tamaño en la red de islas Canarias • Medida de las reales prestaciones técnicas y económicas • Identificación de los métodos óptimos de operación y mantenimiento Actividades LITIO Emul. diCarico 16

17. Elhidrógeno Una manera interesante para almacenar y utilizar la energía • Descubierto en 1766 por Henry Cavendish • El nombre “hidrógeno” fue asignado por Antoine Laurent Lavoisier y significa "generador de agua“ • Muy abundante en la Tierra, pero siempre vinculado a otros elementos en las moléculas • Pros/contras • Es un combustible y unportador de energía a prácticamente cero impacto ambiental • Alta densidad de energía por unidad de masa • Puede ser producido de fuentes fósiles y renovables • Puede ser utilizado para la generación de energía y la movilidad ambientalmente sostenible • El gas hidrógeno no es una fuente primaria de energía • Baja densidad energética por unidad de volumen: el almacenamiento no es simple • La cadena electricidad-hidrógeno-electricidad tiene baja eficiencia

18. Métodos para el almacenamiento de hidrógeno Energía almacenada en masa y en volumen Gas comprimido (200-800 bar) Licuefacción (20K) • Hidrogeno sin tanque • (1 bar, 20°C) • 33 kWh/kg • 3 kWh/litro 800 bar3.3 kWh/kg , 1.1 kWh/litro 2.3 kWh/litro Tanque gasolina 12 kWh/kg 9 kWh/litro Hidruros metálicos (1-10 bar, 25-300°C) Estructuras físicas que contienen hidrógeno MgH2 (10 bar, 300°C) 2.5 kWh/kg, 3.8 kWh/litro 0.7 kWh/kg, 1.3 kWh/litro

19. Proyectos Enel sobre el hidrógeno Producción Combustión Integración con renovables Almacenamiento Ciclo combinado alimentado totalmente por hidrógeno (Fusina-VE) Almacenamiento en hidruros metálicos (Fusina-VE) Coal Pirolysys Plant(Bastardo-PG) Adriatica, Diamante Nuevo sistema de almacenamiento con hidruros: test desde Septiembre 2011

20. Adriatica La experiencia Enel sobre el hidrogeno salió de la costa Chilena (2007) Radar y luces de navegación Generador hidráulico Generador eólico Baterías Pila de combustible Almacenamiento de hidrógeno Generador solar fotovoltaico Generador de hidrógeno (electrolizador)

21. Nuevas formas de producir hidrógeno Ejemplo: Ciclo Yodo - Azufre Ciclos termoquímicos para separar el agua • Producción directa del sol • Alternativo a la electrolisis • Mejor eficiencia de conversión en hidrogeno • Todavía en fase de desarrollo en laboratorio

22. Conclusiones • Solucionar el problema energético del futuro necesita un enfoque holístico • Las energías renovables representan una parte importante, no la única, de la solución • Oportunidades del uso de las renovables: • Contribución importante a la generación sostenible y autónoma de energíapara todo el país • Efectos positivos para el desarrollo económico y social • Necesidades para un uso masivo de las renovables: • I+D para reducir el costo de la energía generada • Precio de venta de energía estable para una porción significativa de la vida de las plantas • Inversiones en infraestructuras de redes y en las redes inteligentecon sistemas de almacenamiento energético • El hidrogeno: una opción posible que necesita todavía de investigación

23. THE REAL REVOLUTION IS NOT TO CHANGE THE WORLD RATHER THAN CHANGING THE PLANET, WE HAVE ALWAYS PREFERRED TO CHANGE OURSELVES