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miércoles, 27 de junio de 2012

Sobre el cenit del petróleo.


    Alguna vez os habréis preguntado cuántos años nos pueden quedar de petróleo en el planeta. Cuántos años más podremos seguir subsistiendo centrándonos en este recurso energético.
Recuerdo haber leído hace bastantes años en un libro, un dato que afirmaba que podríamos seguir disponiendo de petróleo hasta el año 2100 sin que su producción disminuyese. Con el paso de los años y con la escucha de la información propagada por los medios de comunicación, ese dato lo acabé tachando de poco riguroso y aleatorio. Llegué a creer que en pocos años la extracción mundial de crudo llegaría a su tope. Sin embargo, he estado informándome últimamente sobre este tema y he llegado a la conclusión de que lo que había leído hace años, no iba tan desencaminado.

Lo que me ha llevado a buscar información sobre todo este tema, es el hecho de que en los últimos dos meses, el precio de la gasolina aquí en España, haya pasado de 1,55 € a 1,28 €/litro ¿Cómo puede un recurso energético que algunos dicen que está a punto de agotarse, disminuir su precio de una forma tan significativa? Una de las respuestas está clara, y es que si el petróleo llega a cotas de coste muy elevadas, la generación de biocombustibles se haría rentable, y eso no les interesa. Otra respuesta es que todavía queda en el planeta mucho más petróleo del que creemos. Desde mi punto de vista, ambas respuestas son complementarias.

Cartel de CuantaRazon
Un ejemplo de la dificultad que existe para cuantificar la cantidad de petróleo que todavía tenemos en el planeta, es el caso del yacimiento petrolífero del río Kern, en California. 


Este yacimiento, fue descubierto en 1899. Al principio, dada la elevada viscosidad del crudo, se estimó que solo se podría extraer un 10 % del crudo. En 1942, se dijo que del depósito solo se podrían extraer 54 millones de barriles más. Fuera de todo pronóstico, al final se consiguieron extraer 736 millones de barriles y aun esperan obtener 900 millones más. Es decir, que se ha conseguido un total de 1582 millones de barriles más de lo esperado. Con este ejemplo, pretendo dar una visión superficial de lo que difieren los primeros cálculos con los definitivos, de entender que con el paso de los años y de las mejoras técnicas, la extracción de petróleo puede aumentar de una forma enorme. 


Antes de la crisis económica, se consumían en el mundo 30.000 millones de barriles al año. Estudios recientes estiman que las reservas restantes del planeta son de 1,3 billones de barriles. Lo que nos daría para abastecernos durante 40 años escasos. Estas reservas, sin embargo, están cuantificadas como reservas que serían rentables para extraer con la tecnología actual, sin tener en cuenta la evolución técnica. 
Sin tener en cuenta los detalles técnicos, se estima que la cantidad de barriles aumentaría hasta los 8 billones en todo el mundo. Si a todo esto, se le añade la posibilidad de extraer de las arenas bituminosas el betún (muy semejante al petróleo), los datos se dispararían todavía más.

Arenas bituminosas
Con la tecnología que disponemos hoy en día, tan solo se consigue un 35% del petróleo total de un yacimiento. Hay que entender, que el petróleo no se encuentra formando lagos en cuevas subterráneas, sino todo lo contrario. El petróleo yace incrustado a una elevadísima presión en el interior de los poros de las rocas. Esto es así ya que los restos de vegetales y microorganismos del cámbrico, fueron sepultados por sucesivas capas de rocas, que generando una elevada presión y calor transformaron los sedimentos en petróleo con el paso de los milenios.


"Árbol de Navidad"
Esto puede parecer a primera vista como un impedimento, sin embargo, para la primera fase de extracción del crudo es todo lo contrario; ya que debido a la elevada diferencia de presión entre el subsuelo y la superficie, el petróleo aflora sin necesidad de aportarle energía exterior durante algunos años. En este proceso se emplea el sistema llamado "árbol de navidad" para controlar la cantidad de petróleo que se extrae. Este método sin embargo, solo permite extraer hasta un 15 % del total del depósito.

Para poder operar en la segunda etapa de extracción, se necesita restablecer la presión perdida por la primera etapa. Esto se puede solucionar con la inyección de gas natural y agua en el yacimiento. Con métodos como la prospección sísmica, que consiste en la emisión de ondas sísmicas desde la superficie al subsuelo, se puede, mediante un geófono (es un tipo de transductor), estudiar los distintos tipos de onda y sus trayectos para así recrear una imagen del subsuelo que luego se puede relacionar con las capas geológicas. De esta forma, se puede saber de antemano cuales son las mejores zonas para perforar el yacimiento para asegurar una extracción óptima. Esto se debe a que dependiendo de la disposición de las capas geológicas, puede ser más favorable una extracción vertical o en forma de "L".

Tras haber realizado estas dos etapas, se ha conseguido extraer entorno a un 35 % - 40% del total del yacimiento. Aquí es donde entra en juego la tercera fase, mediante la cual, una vez los métodos estén lo suficientemente avanzados, permitirán extraer hasta un 60 %.
En esta tercera fase, el crudo restante está muy espeso, lo que imposibilita su ascensión a través de los poros de las rocas.
Uno de los métodos que se están investigando, es el método de la ignición, mediante el cual queman una parte de los hidrocarburos con un calentador y una bomba de aire, de forma que el calor fluidifica el petróleo. Además, al mantenerse la combustión, se genera CO2 que favorece la ascensión  del crudo.

Proceso de ignición.

Otros métodos en proceso de investigación son procesos biológicos basados en el bombeo de microorganismos y nutrientes que crecen entre la roca y el combustible, de forma que favorecen el desprendimiento de este.

La inyección de CO2 a elevada presión también favorece la fluidificación del crudo. Este método podría revalorizar la idea de extraer y almacenar el CO2 en las centrales eléctricas de ciclo combinado mediante la implantación de la CAC (Captura y Almacenamiento de CO2). Aunque su transporte hasta las zonas de extracción de petróleo podría se inviable dependiendo de la situación.


   Queda claro que la variación de los precios del petróleo se rige en función de la capacidad de reserva de que dispongan. Y esta aumenta cada determinado tiempo y con el avance de la tecnología.
Según todo lo expuesto anteriormente, se puede decir que aun queda un elevado porcentaje de crudo sin extraer en todos los pozos descubiertos. A mayores, también se sabe que aun quedan muchos yacimientos por descubrir que todavía no han sido investigados.

Todos estos datos nos alejan de la idea de un inminente cenit del petróleo y nos conduce a aceptar que hasta cerca del año 2100, no se comenzará a notar una verdadera crisis en este sector.

Solo cabe esperar, que todos los políticos que sean conscientes de toda esta información, no se relajen y dejen de subvencionar energías renovables tal y como están haciendo hoy en día en España. Si para 2100 las próximas sociedades pueden estar desligadas de esta forma de energía será mucho mejor para todos nosotros y para el planeta. 
Sería interesante apostar desde hoy por una red eléctrica descentralizada para poder ir contribuyendo al desarrollo de futuras estaciones de recarga de coches eléctrico (la red eléctrica actual sería incapaz de soportar tal saturación) que permitan una reforma completa en el sistema de transporte actual, en el que de momento, los coches eléctricos son vistos como vehículos inviables. Y esto solo se puede conseguir alejándonos de nuestra dependencia energética con los combustibles fósiles.



Fuentes:
[IyC]





lunes, 5 de marzo de 2012

5 de Marzo: Día mundial de la eficiencia energética.

   Hoy, 5 de Marzo, es el día mundial de la eficiencia energética. Un día en el que al menos los temas sobre energías renovables y su política, deberían salir más que nunca a la luz en los medios de comunicación.
Sin embargo, y por desgracia, lo poco que se ha escuchado, hubiese sido mejor que se quedase guardado en un cajón. Concretamente, en un programa de la "cadena SER", en el que hace un par de horas, tuve el placer de escuchar las palabras más absurdas del último mes. Vinieron de la boca de una profesora de una escuela técnica de ingenieros, lo cual todavía me hizo hervir más la sangre.
Su charla, por impresionante que parezca, se centró en decir que las energías renovables, no son renovables.
Sí, así de sorprendente.
Habló sobre energía eólica, y comentó que la energía eólica no podía llamarse renovable, debido a su dependencia del consumo de carburantes para transportar los aerogeneradores en camión a sus respectivas zonas de instalación y para sus futuros mantenimientos.
También habló sobre la biomasa; y en este caso, se lució diciendo que no era renovable porque era una energía que procedía de la tierra.
 
   Poco hay que comentar sobre estas palabras. Quizás la tristeza de que, teniendo la oportunidad de proyectar una idea generalizada a un numeroso público sobre las distintas tecnologías de que se disponen, de sus beneficios económicos y medioambientales,  se desperdicie para decir una sarta de sandeces con tintes demagógicos e ignorancia absoluta.

   Punto y aparte y para abordar un poco el tema de la eficiencia energética hoy, comentar que, esa energía "no renovable", batió el pasado mes de febrero, su plusmarca histórica.
De forma concreta, la eólica cubrió sola, durante ese mes, el 21,7 %  de los Kilovatios totales consumidos en España. Dicho de otra manera, 1 de cada 5 kilovatios consumidos, fueron producidos por los aerogeneradores, gracias a los cuales, conseguimos ahorrar 260 millones de euros de importaciones de combustibles fósiles, con sus correspondientes emisiones de CO2.

   Pero supongo que este tipo de datos nunca son los que más gusta ofrecer a  los ciudadanos, no vaya a ser que entonces protestemos por la supresión de ayudas y subvenciones que está sufriendo este tipo de energía, que cada día, nos sigue demostrando hasta donde puede otorgarnos autoabastecimiento energético.







miércoles, 1 de febrero de 2012

Eficiencia energética: Variadores de velocidad en la industria.


 Después de un mes entero con exámenes que se ha hecho eterno por fin vuelvo a tener tiempo para actualizar el blog. Y qué mejor que actualizarlo abordando uno de los temas más importantes para la industria, que es la eficiencia energética.

Gráfica de rendimiento de un transformador.
A partir de una determinada intensidad,
el rendimiento comienza a disminuir.
Cuando hablamos de eficiencia energética, directamente estamos hablando, a grandes rasgos, de producir más (o lo mismo)  gastando menos energía, y para una empresa, gastar menos es lo que la puede llevar a convertirse en la más competitiva a nivel de precios dentro de un sector.
Además, el consumo eléctrico en el sector industrial, a nivel comunidad autónoma, puede abarcar más del 60 % del total, por lo tanto, a mayores de buscar la eficiencia para su propio beneficio, las empresas deben de buscar la máxima eficiencia para asegurar una correcta distribución eléctrica a la población.

Hasta aquí todo claro. Ahora bien, ¿cómo podemos disminuir el consumo eléctrico de una industria?
Para esto existen muchos métodos, desde la corrección del factor de potencia de una instalación mediante el acople de un banco de condensadores, hasta la instalación de variadores de frecuencia. En este post, me centraré específicamente en los variadores de frecuencia y concretamente en un tipo determinado, que son los variadores de velocidad.


Variador FR-D700 de Mitsubishi 
Un variador de frecuencia, como su nombre indica es un dispositivo que permite la variación de la frecuencia suministrada por la red eléctrica (50 Hz en Europa, 60 Hz en América). 
El interés práctico de estos dispositivo, reside en que en la industria, el 80 % de los motores existentes, son motores de inducción trifásicos, en general, motores asíncronos de jaula de ardilla, que debido a su escaso mantenimiento y su robustez permiten trabajar en cualquier ambiente adverso.

El único problema que presentan este tipo de motores, es que trabajan a velocidad constante, la cual viene impuesta por la frecuencia de la red y por el número de polos que tenga el motor.

Motores asíncronos de jaula de ardilla.
Por lo tanto, a lo largo de los años, en muchas aplicaciones industriales que requerían velocidades variables, se ha empleado el motor de corriente continua, el cual presenta el gran inconveniente de tener un colector delgas, que requiere un mantenimiento frecuente y lo convierte en un motor mucho menos robusto que el de jaula de ardilla.

Sin embargo, gracias a la aparición de la electrónica de potencia, los motores de c.c. han sido relegados.




El funcionamiento de un variador de velocidad (generalmente un PWM), se basa, a grandes rasgos, en la existencia de un rectificador y un inversor, de forma que la corriente alterna de línea, es convertida a corriente continua en el rectificador, y luego otra vez a alterna en el inversor, donde se le puede asignar la frecuencia deseada para alimentar posteriormente al motor.
De esta forma, manejando la velocidad del motor a nuestro antojo según se requiera, podemos disminuir enormemente el consumo eléctrico de una industria, evitar paradas innecesarias y arrancar el motor de una forma más suave, sin que tengan lugar los pares en frío a los que suelen someterse en el arranque y las elevadas intensidades de arranque, que pueden reducir enormemente la vida útil de los aislantes y conductores.
Esquema de un variador de velocidad.

Para poder calcular los beneficios que aporta la instalación de un variador de velocidad en compresores, ventiladores y bombas, hay que emplear las leyes de afinidad, las cuales están disponibles  en cualquier página  de internet, y que permiten calcular el nuevo consumo.
Leyes de afinidad.

Hace poco leí un ejemplo práctico en el que, se pasó de una potencia de consumo de 309,53 KW, a una de 251,88KW,  lo que permitió un ahorro de 63,19 KW.
Viéndolo así,  parece una cantidad sin importancia, pero teniendo en cuenta que un motor asíncrono puede operar más de 7000 horas al año, el ahorro se dispararía a 550 MW*h/año, lo que se traduciría en casi 50 000 € anuales. A parte de mejorar la calidad de funcionamiento del motor, sin forzarlo en momentos puntuales.



Un inconveniente con el que hay que tener cuidado a la hora de instalar un variador de velocidad en un motor asíncrono, es que puede puede suministrar una tensión distorsionada no senoidal, lo que implica la aparición de armónicos. En el caso de que fuesen armónicos negativos (el 5º armónico por ejemplo) el campo rotatorio que generaría se opondría al sentido de giro del motor,  por lo que se estaría perdiendo par motor y velocidad. Además, los armónicos pueden sobrecalentar los conductores a causa del "efecto Skin" por culpa del cual la corriente alterna tiende a distribuirse por la superficie del conductor.
Una solución a este problema, sería la utilización de circuitos separados para alimentar a los variadores.

La instalación de variadores de velocidad en la industria, es hoy en día  un negocio que está creciendo a pasos agigantados. La amortización económica de instalar este tipo de dispositivo, suele ser inferior al año y cada vez las personas tienen más conciencia acerca de los beneficios de la eficiencia energética.
Sin embargo aun queda mucho que andar, teniendo en cuenta datos como los que facilitan algunas estadísticas, según los cuales, tan solo el 20 % de los empresarios, tienen conocimiento de la existencia de los variadores de velocidad y de sus beneficios.





                                           Vídeo explicativo de un variador de frecuencia. 






domingo, 1 de enero de 2012

Fin del proyecto Rómulo.

   Hace unos meses, subí un post sobre el proyecto desertec y sobre el sistema de transporte de la energía eléctrica para casos de grandes distancias o trayectos submarinos. En una de las imágenes, se representaban las líneas de HVDC que estaban en proceso de construcción, y una de ellas, era la que unía la Península Ibérica con las islas Baleares. Esta conexión, fue ideada en el año 2004 en el proyecto Rómulo, y fue finalizada hace unos días (16 de diciembre de 2011) con un coste total de 375 millones de euros.
También se conoce como Cometa, que es el acrónimo de Conexión Mediterránea de Transporte de Alta tensión. 

La unión eléctrica se llevó a cabo desde Sagunto (Valencia) hasta Santa Ponsa (Mallorca), de forma que se unieron los dos puntos más cercanos entre la Península Ibérica y el archipiélago. Para llevar el cableado de un lado a otro se han empleado dos barcos especializados que son únicos en el mundo: el italiano Giulio Verne y el noruego Skagerrak. Se necesitaron 20 días para conectar cada uno de los 3 cables con cada extemo, debido a la lentitud con la que hay que asentar los cables en el lecho marino durante los 237 Km, a profundidades máximas de casi un kilómetro y medio.

Puntos de unión del proyecto Rómulo.

El proyecto iniciado en el 2007, se prolongó durante 4 años. El hecho de que haya durado tanto se debe a los numerosos y costosos requisitos de interconexión que ofrece la HVDC, que exige la construcción en cada extremo, de conversores de corriente continua en corriente alterna además de ajustes en el sistema eléctrico balear. Como ya sabemos, la distribución a corta distancia y dentro de poblaciones, se realiza siempre con alterna debido a la facilidad de variación de voltajes con el uso de transformadores trifásicos.

Buzo instalando el cable submarino.
Por el momento, el cableado funciona de forma parcial y bajo un estudio de calidad. Una vez se haya pasado este tiempo de control, pasará a funcionar de forma permanente adaptándose a la demanda eléctrica de las Islas Baleares, cediendo una potencia de 400 MW a 250 KV.
Esta conexión es sin duda un gran impulso para las islas, que, además de introducirlas en el mercado eléctrico ibérico, les confiere una mayor estabilidad y fiabilidad a su suministro eléctrico, suministrándole el 25 % de su demanda total.

Desde un punto de vista ecológico, se puede destacar que esta interconexión cierra la necesidad de la apertura de nuevas centrales en el archipiélago que en los últimos años, estaba viendo incrementado su consumo energético.

Finalizado este proyecto, se tiene ya en el punto de mira la interconexión de España con Francia a través de los Pirineos, mediante el uso de una tuneladora que excavará un túnel subterráneo. En la parte española ya se han perforado 40 metros. Pero todavía toca esperar ya que la longitud total va a ser de 65 kilómetros. Debido a esta larga distancia, también se empleará el transporte mediante corriente continua.

Sección de los cables empleados en el proyecto Rómulo (foto de REE)


Queda bien plasmada la importancia que está tomando este tipo de tecnología para conectar redes eléctricas de distintos países con una alta eficiencia. Con el paso de los años, quizás sea una de las soluciones para poder abastecer la necesidad energética creciente de los distintos países del mundo.
Sería interesante que se siguiese investigando para poder realizar proyectos como el Rómulo, a precios más bajos y en tiempos más cortos. Pero viendo los últimos recortes de 600 millones de euros que se le ha hecho a I+D+i en España, quizás sea un asunto complicado.



                                                        Video sobre el proyecto Rómulo.




Fuentes:

[entrelineas]
[REE]