Resumen

La forma de devolverle al planeta algo de lo mucho que nos ha dado. Nos comprometemos a cuidar la tierra y devolverle su fertilidad, cuidar el agua y buscar la forma de compartirla con los que hoy más lo necesitan. Encontrar la forma de vivir del presente, aprovechando el sol y el viento, para dejar de vivir del pasado y comenzar a pensar en el futuro. Seguiremos comunicándonos y recorriendo grandes distancias; sin embargo, lo haremos de forma distinta, teniendo en mente que el acercarnos no deberá nunca alejarnos de lo que más importa.

Hoy debemos encontrar la solución a uno de los más grandes problemas que México y el mundo enfrenta: el cambio climático.

Históricamente, México ha sido un país eminentemente petrolero. La gran mayoría de la producción de energía primaria se da mediante el consumo de hidrocarburos como el petróleo, gas natural y condensados, y se espera que esta tendencia se mantenga por algunos años más.

En relación con uno de los sectores fundamentales en el desarrollo del país, el de la generación de energía eléctrica, históricamente también se encuentran los hidrocarburos como la principal fuente de energía primaria. Actualmente, las energías renovables empiezan a tener un buen grado de integración; sin embargo sigue siendo una opción poco recurrida ya que no había las condiciones necesarias para el desarrollo e implementación de proyectos utilizando este tipo de energía.

En la actualidad hay poca capacidad instalada para aprovechar la energía eólica y la solar; sin embargo con la aprobación de nuevos instrumentos regulatorios en los últimos años, se están estableciendo las condiciones para favorecer una mayor participación de estas energías en la

con información obtenida de la SENER, se pretende identificar los sectores de México que pueden explotar los diferentes tipos de energía renovables según su tipo de geografía asi como otros factores que están influyendo en la transición energética hacia el uso de las energías renovables en la generación de electricidad con el propósito de brindar elementos para intuir su futuro en los próximos años.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Antecedentes

Durante muchos millones de años, el clima de la Tierra se ha mantenido a una temperatura media relativamente estable, lo que ha permitido el desarrollo de la vida. Los gases invernadero han conservado su equilibrio gracias, fundamentalmente, a la acción de la lluvia y de los árboles, que regulan las cantidades de dióxido de carbono en la atmósfera. Sin embargo, en los últimos 50 años, las concentraciones de gases invernadero están creciendo rápidamente como consecuencia de la acción humana. El uso generalizado de los combustibles fósiles, el debilitamiento de la capa de ozono y la destrucción de las masas forestales están favoreciendo el aumento de la temperatura de la Tierra, provocando cambios drásticos en el clima mundial y haciéndolo cada vez más impredecible.

Ante esta perspectiva, los gobiernos acordaron en 1997 el Protocolo de Kyoto del Convenio Marco sobre Cambio Climático de la ONU (UNFCCC), que marca objetivos legalmente obligatorios para que, durante el periodo 2008-2012, los países industrializados reduzcamos un 5,2 % –sobre los niveles de 1990– las emisiones de los principales gases de efecto invernadero. Y cada uno de nosotros podemos contribuir en alcanzar esta meta, utilizando energías renovables y fomentando el ahorro energético.

A medida que una sociedad es más desarrollada consume más energía. Pero la energía que se obtiene del carbón, del petróleo y del gas no se renueva y se va agotando año tras año.

Energías renovables:

El consumo de energía es necesario para el desarrollo económico y social. Entonces, ¿por qué es necesario utilizar fuentes energéticas diferentes de las tradicionales?. Ante esta pregunta se pueden enumerar diversas razones, por ejemplo:

– Las energías no renovables se van agotando
– Pueden producir impactos negativos en el medio ambiente – No aseguran el abastecimiento energético desde el exterior

Las energías renovables proceden del sol, del viento, del agua de los ríos, del mar, del interior de la tierra, y de los residuos. Hoy por hoy, constituyen un complemento a las energías convencionales fósiles (carbón, petróleo, gas natural) cuyo consumo actual, cada vez más elevado, está provocando el agotamiento de los recursos y graves problemas ambientales.

1. CLASIFICACIÓN DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES

Se conocen como Energías Renovables aquellas que se producen de forma continua y que son inagotables a escala humana. Son además, fuentes de abastecimiento energético respetuosas con el medio ambiente. Existen diferentes fuentes de energía renovables, dependiendo de los recursos naturales utilizados para la generación de energía.

1.1. Energía Mini-hidráulica

Generan la electricidad equivalente al consumo de 1.100.000 familias.

El agua es elemento central de la naturaleza, de nuestra vida.

El agua que, dentro del círculo hidrológico, fluye por los ríos al descender de un nivel superior a un nivel inferior genera una energía cinética que el hombre lleva siglos aprovechando.

Hace más de cien años, esa energía, que hasta entonces se usaba fundamentalmente para moler el trigo, comenzó a emplearse en la generación de electricidad. De hecho, fue hasta mitad del siglo XX la principal fuente de que se sirvió el hombre para producirla a gran escala.

1.2. Energía Eólica

Evita la emisión de 6.120.000 toneladas/año de CO2.

Sustituye 760.000 Toneladas Equivalentes de Petróleo (TEP).

Genera electricidad para 1.700.000 de familias.

El aprovechamiento del viento para generar energía es casi tan antiguo como la civilización. La primera y la más sencilla aplicación fue la de las velas para la navegación.

Hace dos mil quinientos años ya podemos encontrar referencias escritas de la existencia de molinos en la antigua Persia. Durante veinticinco siglos, para moler el grano o para bombear agua, el viento ha movido las aspas de los molinos.

En el Siglo XX el hombre comienza a utilizar la energía eólica para producir electricidad pero en principio sólo para autoabastecimiento de pequeñas instalaciones.

En la década de los noventa comienza el desarrollo de esta energía cuando se toma conciencia de la necesidad de modificar el modelo energético basado en los combustibles fósiles y la energía nuclear, por los problemas que estos causan al medio ambiente.

En los últimos diez años del Siglo XX y, gracias a un desarrollo tecnológico y a un incremento de su competitividad en términos económicos, la energía eólica ha pasado de ser una utopía marginal a una realidad que se consolida como alternativa futura y, de momento complementaria, a las fuentes contaminantes.

En México, el Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE) lleva a cabo estudios para estimar el potencial Eolo energético nacional. Estos estudios se basan en el supuesto de que sólo el 10% del área total con potencial es aprovechable para la instalación de parques eólicos. Esto debido a factores orográficos, ambientales, sociales y de factibilidad técnica y económica. Como resultado, el potencial energético del recurso eólico estimado en el país es del orden de 71 mil MW, considerando factores de planta superiores a 20%.

Para factores de planta mayores que 30%, se estima un potencial de 11,000 MW y con más de 35% de factor de planta se estima en 5,235 MW (véase Cuadro 13)57. Este último potencial representa los proyectos de inversión más atractivos; sin embargo, en las condiciones que rigen actualmente el mercado nacional de electricidad, los proyectos con factores de planta inferiores al 30% resultan económicamente factibles en ciertos nichos de oportunidad.

Este mapa nos muestra la densidad del viento a 80 metros de altura en la Republica Mexicana, tomando en azul y rojo los mejores lugares para aprovechar con facilidad la energía eólica.

1.3. La Biomasa

¿Qué es la biomasa?

La biomasa comprende un amplísima gama de materiales orgánicos que son incorporados y transformados por el reino animal, incluido el hombre. El hombre, además, la transforma por procedimientos artificiales para obtener bienes de consumo. Todo este proceso da lugar a elementos utilizables directamente, pero también a subproductos que tienen la posibilidad de encontrar aplicación en el campo energético. A cada tipo de biomasa corresponde una tecnología diferente; así, la biomasa sólida, como es la madera, se quema o gasifica, mientras que la biomasa líquida, como aceites vegetales, se utiliza directamente en motores o turbinas, y la biomasa húmeda se puede convertir biológicamente en gas de combustión.

Tipos de biomasa

La Biomasa, abreviatura de “masa biológica”, comprende una amplia diversidad de tipos de combustible energético que se obtiene directa o indirectamente de recursos biológicos.

La energía derivada de la biomasa es renovable indefinidamente. Al contrario de las energías eólica y solar, la de la biomasa es fácil de almacenar. En cambio, opera con enormes volúmenes combustibles que hacen su transporte oneroso y constituyen un argumento en favor de una utilización local y sobre todo rural.

Bosques:

Es muy discutida la conveniencia de los cultivos o plantaciones con fines energéticos, no sólo por su rentabilidad en sí mismos, sino también por la competencia que ejercerían con la producción de alimentos y otros productos necesarios (madera, etc.). Las dudas aumentan en el caso de las regiones templadas, donde la asimilación fotosintética es inferior a la que se produce en zonas tropicales. Así y todo, en España se ha estudiado de modo especial la posibilidad de ciertos cultivos energéticos, especialmente sorgo dulce y caña de azúcar, en ciertas regiones de Andalucía, donde ya hay tradición en el cultivo de estas plantas de elevada asimilación fotosintética. No obstante, el problema de la competencia entre los cultivos clásicos y los cultivos energéticos no se plantearía en el caso de otro tipo de cultivo energético: los cultivos acuáticos. Una planta acuática particularmente interesante desde el punto de vista energético sería el jacinto de agua, que posee una de las productividades de biomasa más elevadas del reino vegetal (un centenar de toneladas de materia seca por hectárea y por año). Podría recurriese también a ciertas algas microscópicas (microfitos), que tendrían la ventaja de permitir un cultivo continuo. Así, el alga unicelular Botryococcus braunii, en relación a su peso, produce directamente importantes cantidades de hidrocarburos.

La única biomasa explotada actualmente para fines energéticos es la de los bosques. No obstante, el recurso sistemático de a la biomasa de los bosques para cubrir la demanda energética sólo puede constituir una opción razonable.

Estos constituyen otra fuente importante de bioenergía, aunque no siempre sea razonable darles este tipo de utilidad. En España sólo parece recomendable el uso a tal fin de la paja de los cereales en los casos en que el retirarla del campo no afecte apreciablemente a la fertilidad del suelo, y de las deyecciones y camas del ganado cuando el no utilizarlas sistemáticamente como estiércol no perjudique las productividades agrícolas. Siguiendo este criterio, en España se ha evaluado una hipotética oferta energética de 3.700.000 tep procedentes de paja de cereales.

1.4. Energía Solar

¿Qué es la energía solar térmica?

Se denomina energía solar térmica de baja temperatura a un sistema que aprovecha la energía de los rayos solares para utilizarla en forma de calor, que puede utilizar directamente –por ejemplo, para calentar una piscina– o indirectamente, como en un sistema calefactor.

Funcionamiento

El sol calienta un captador o colector solar –las típicas placas, aunque hay otros modelos, como los tubos de vacío–, que transmite la energía a un fluido – suele ser agua–, que es aprovechado directamente o que, a su vez, termina en un depósito de almacenamiento para su aprovechamiento posterior.

¿Qué es la solar termoeléctrica?

A diferencia de la térmica habitual –o térmica de baja temperatura–, la termoeléctrica –o térmica de alta temperatura– agrupa un conjunto de tecnologías orientadas a producir electricidad y no calor.

Se trata de un sistema de producción eléctrica muy nuevo que se halla en los inicios de su posible desarrollo comercial y que todavía opera de un modo prácticamente experimental. Precisamente, uno de los escasos proyectos existentes está en España, en la Plataforma Solar de Almería.

A pesar de su novedosa aplicación industrial, los orígenes de la solar termoeléctrica también son lejanos en el tiempo, pues su primera aplicación data de 1860, fecha en que se logró convertir vino en coñac gracias a la destilación solar.

Funcionamiento

Básicamente, consiste en concentrar la luz solar mediante espejos (helióstatos), cilindros o discos parabólicos para alcanzar altas temperaturas (más de 400 o C), que se utiliza para generar vapor y activar una turbina que produzca electricidad.

¿Qué es la solar fotovoltaica?

Corría el año 1839 cuando se observó por primera vez el efecto fotovoltaico, consistente en la producción de electricidad gracias a un material que absorba la luz solar.

Por otra parte, el IIE realizó un estudio del potencial de penetración en un período de cinco años en México, de las tecnologías termo solares de concentración para la generación eléctrica, en el cual se definieron los siguientes tres escenarios:

• Escenario bajo: Plantas de plato parabólico para sustituir máquinas de combustión interna.
• Escenario medio: Plantas de receptor central y de canal parabólico para cubrir capacidad adicional y retiros de plantas convencionales de CFE.
• Escenario alto: Plantas de receptor central, de canal parabólico y platos parabólicos para cubrir el 30% de la capacidad no comprometida en plantas de CFE.

Hoy en día, la solar fotovoltaica tiene un futuro muy prometedor y ya es competitiva para electrificar emplazamientos relativamente alejados de las líneas eléctricas como, por ejemplo, viviendas rurales, bombeo de agua, señalización, alumbrado público, equipos de emergencia, etcétera.

Este mapa nos muestra el nivel de insolación es decir los niveles en que el sol irradia la superficie terrestre siendo los marcados en colores rojizos como óptimos.

1.5. Energía Geotérmica

Historia

Hoy en día, en Islandia, la calefacción de muchos hogares se nutre el calor de la tierra. Sin embargo, sus aplicaciones modernas para producir electricidad son más recientes, y datan de inicios del siglo XX, en Italia.

Funcionamiento

Hay distintas tecnologías, en función del tipo de explotación: muy baja, baja y alta temperatura, y roca seca caliente. En España no hay plantas de aprovechamiento eléctrico y son escasas las instalaciones térmicas, la mayoría asociada a balnearios y centros similares.

Este mapa nos muestra las zonas donde la energía geotérmica tiene un alto potencial de uso en México.

1.6. Energía Olas y mareas (maremotriz)

Funcionamiento

Dependiendo del tipo de aprovechamiento energético, hay columnas de agua oscilante, canales estrechados, centrales mareomotrices…

El aprovechamiento del calor terrestre para producir energía útil es conocido desde hace milenios por la humanidad, y baste el recuerdo de Pompeya –la ciudad romana tristemente engullida por el Vesubio, que aprovechaba el calor del volcán para sus termas– para constatarlo.

La inmensa mayoría de los ingenios orientados a explotar la energía de las olas y las mareas –energía mareomotriz– son prototipos en fase pre-comercial y algunos están operativos desde los años 60.

1.7. Energía Biogás

¿Qué es el biogás?

El biogás se produce con la digestión anaerobia de biomasa de un modo natural y espontáneo en pantanos o lagunas.

La digestión anaerobia es un proceso típico de depuración, razón por lo que su explotación comercial se orienta al tratamiento de residuos biodegradables: residuos ganaderos, lodos de depuradora, efluentes industriales y residuos sólidos urbanos. Su poder calorífico está determinado por la concentración de metano (gas muy contaminante que consume durante el proceso de digestión anaerobia), y se suele utilizar para usos térmicos o producir electricidad.

1.8. Energía Biocarburantes

¿Qué Son?

En sentido estricto, el biogás es un biocombustible surgido a partir de la biomasa, pero dado que tiene un desarrollo propio, merece la pena tratarlo singularmente.

Los biocombustibles son combustibles producidos a partir de la biomasa. Y dentro de los biocombustibles, los biocarburantes abarcan al subgrupo caracterizado por la posibilidad de su aplicación a los actuales motores de combustión interna (motores diesel y otto). Son, en general, de naturaleza líquida.

Actualmente se encuentran desarrollados principalmente dos tipos: el biodiesel, obtenido a partir de semillas oleaginosas mediante esterificación del aceite virgen extraído o a partir de aceites usados; y el bioetanol, obtenido fundamentalmente a partir de semillas ricas en azúcares mediante fermentación

Ventajas frente a carburantes fósiles

La producción y utilización de los biocarburantes en el sector del transporte presenta una serie de ventajas medioambientales, energéticas y socioeconómicas respecto a los combustibles de origen fósil:

• Desde el punto de vista medioambiental, su utilización contribuye a la reducción de emisiones de gases contaminantes y de efecto invernadero a la atmósfera. Concretamente, el biodiesel no emite dióxido de azufre, lo cual ayuda a prevenir la lluvia ácida, y disminuye la concentración de partículas en suspensión emitidas, de metales pesados, de monóxido de carbono, de hidrocarburos aromáticos poli cíclicos y de compuestos orgánicos volátiles. El bioetanol, en comparación con la gasolina, reduce las emisiones de monóxido de carbono e hidrocarburos. Además, al ser fácilmente biodegradables, los biocarburantes no inciden negativamente en la contaminación de suelos. En última instancia, ayudan a la eliminación de residuos en los casos en que los mismos se utilizan como materia prima en la fabricación de biocarburantes (por ejemplo, los aceites usados en la fabricación de biodiesel).

Desde el punto de vista energético, los biocarburantes constituyen una fuente energética renovable y limpia. Además, su utilización contribuye a reducir la dependencia energética de los combustibles fósiles y otorga una mayor seguridad en cuanto al abastecimiento energético. 
• Desde el punto de vista socioeconómico, los biocarburantes constituyen una alternativa para aquellas tierras agrícolas afectas a la Política Agrícola Común (PAC). De esta forma, se fijaría la población en el ámbito rural, manteniendo los niveles de trabajo y renta, y fomentando la creación de diferentes industrias agrarias. 
Aplicaciones 
En cuanto a su aplicación en de los motores de combustión interna, el biodiesel puede ser mezclado con diesel tradicional o incluso sustituirlo totalmente. El bioetanol puede ser mezclado en diferentes proporciones con la gasolina, si bien a partir de porcentajes del 15% pueden requerirse pequeñas modificaciones del motor. Además, el bioetanol se puede utilizar para fabricar ETBE, aditivo de la gasolina. 
En un principio, las prestaciones del biodiesel y el bioetanol son similares a las del gasóleo y las gasolinas tradicionales, respectivamente, pudiéndose utilizar sustituyendo total o parcialmente a éstos. 
Historia 
Industrialmente comienza a inicios de los años 80, pero durante la primera demostración de funcionamiento de un motor diesel, en la Feria de Exhibición de París de 1898, se utilizó aceite de cacahuete como combustible. Su inventor, Rudolph Diesel, pensaba que el futuro de dicho motor (en contraposición con los de vapor de la época) pasaba por la utilización de combustibles procedentes de la biomasa, y así fue de hecho hasta los años 20, en que la industria petrolera relegó los mismos a un plano muy inferior. De igual manera, los primeros automóviles estadounidenses de American Ford funcionaban con bioetanol, y su creador, Henry Ford, mantenía tesis muy similares a las de Rudolph Diesel. 
Como respuesta a las crisis del petróleo de 1973 y 1978, las políticas energéticas de los años 80 favorecieron la búsqueda de alternativas a la dependencia de los combustibles fósiles, especialmente en EE UU y Brasil. La percepción actual es que los biocarburantes no podrán sustituir totalmente a los combustibles fósiles, pero sí complementarlos en forma de diferentes mezclas con el fin de reducir la dependencia respecto del petróleo, a diferencia de otras alternativas que son excluyentes (por ejemplo, los gases licuados del petróleo) y necesitan cierta duplicación del sistema motor. En el mismo sentido, los biocarburantes pueden utilizar la misma red logística de distribución que los combustibles fósiles

Objetivo

Establecer e identificar un modelo del uso y aprovechamiento de energías limpias en las zonas rurales de México para mejorar la calidad de vida de sus habitantes.

Justificación

Es importante utilizar la ciencia para ayudar a las personas que viven lejos de los servicios y que no tienen acceso a una mejor economía familiar, por lo que las energías limpias serán una buena opción

Las energías limpias son aquellas que pueden producirse con un mínimo de perjuicios sociales, culturales, para la salud y el medio ambiente. La energía limpia también se conoce como energía renovable o sostenible porque se puede producir a partir de fuentes que no se agotan, tales como:

1. Caídas de agua de pequeñas represas
2. Biogás y otras biomasas
3. Viento
4. Rayos del sol
5. Residuos Biodegradables.

Si utilizamos la energía limpia reducimos los daños que los combustibles fósiles y otras tecnologías contaminantes de producción de energía no renovable causan a la salud humana y al medio ambiente. Gracias a la energía limpia las zonas rurales, las ciudades grandes y las fabricas pueden abastecerse de electricidad sin causar daños. Todos los métodos de producción de energía limpia presentan sus propias ventajas y desventajas. Además, cada método depende de las condiciones locales, por ejemplo de la intensidad del viento en un lugar determinado, la duración e intensidad del sol, o el volumen del agua en el río. Es posible que muchas personas no puedan permitirse el lujo de comprar electricidad debido a su alto costo, incluso si se trata de electricidad limpia. Sin embargo, la gente está comenzando a utilizar energía limpia cada vez más y, a medida que se perfeccionen los métodos de producción, lo más probable es que sea más fácil y menos costoso producir y utilizar electricidad.

Hipótesis

Si establecemos un modelo basado en las características geográficas de las zonas rurales de México, podremos ayudar a mejorar la calidad de vida de sus habitantes.

Método (materiales y procedimiento)

Elaboración de un mapa de la Republica Mexicana en el cual se señala por área geográfica el tipo de energía renovable que puede aprovecharse para la optimización de recursos y reducir el nivel de contaminación aprovechando las condiciones naturales siguientes:

1. Hidrológicas
2. Canales de viento.
3. Cantidad de luz solar.
4. Radiación.
5. Condiciones térmicas.
6. Agricultura y ganadería para la producción de Biomasa.
7. Caídas de Agua.

Al observar y ubicar las diferentes áreas naturales las haremos coincidir con las diferentes zonas rurales de nuestro país y de esta forma contribuir a la selección de la inversión económica en el área de energía.

Los estados con mayor oportunidad de aprovechamiento para la energía geotermica son: Baja California, Michoacán, Puebla, Guanajuato y Jalisco.

La gran mayoría de los estados del centro y norte de nuestro país así como la península de Yucatan cuentan con un alto índice de insolación suficiente para aprovechar la energía del sol.

En el mapa observamos que las áreas con mayor ventaja geográfica para aprovechar la energía eólica es: Oaxaca, Baja California, Nuevo León, San Luis Potosí, Tamaulipas y Veracruz, algunas zonas de hidalgo

Galería Método

Resultados

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

1.- Utilizar los recursos naturales propios de una región geográfica para la mejora de las comunidades puede dar mejores condiciones de vida.

2.- Generar energía por medio de los recursos naturales biodegradables contribuye a disminuir los contaminantes.

3.- Lo que hagamos hoy afectara directamente nuestro futuro.

4.-México es un país con grandes beneficios geográficos en la generación de energía renovable.

Bibliografía

inegi.org

 Sectores de energía de la CFE.

Secretaria de Energía.(SENER)

promexico.org

caname.org.mx

ampere.org.mx

anes.org

amdee.org

geotermia.org.mx

rembio.org.mx

Museo de energía de la UNAM.

Museo de Historia Natural

Summary

Research Question

Problem approach

Lets think about the rural areas of Mexico, most of them do not have water, electricity, phone, public lighting, transportation, etc. What could we do -through clean energy resources – to give them these kind of services?

How could we transform the solar and wind energy in different kinds of energy?

Even there is a lot about new technologies, these are not available in these areas, how important would it be a research program that exalts the different geographic areas of the country with their different qualities to generate clean energy which could allow us to implement an improvement program in the rural areas of our country in order to improve the quality of life with these clean energy resources.

Background

Objective

To establish and to identify a model of use and exploitation of clean energy resources in rural areas of Mexico to improve the quality of life of its population.

Justification

Hypothesis

If we could establish a model based in the geographic characteristics of the rural areas of Mexico, we could help to improve the quality of life of the population.

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography