agua y energia

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AGUA Y ENERGÍA Silvia Pérez Sánchez Mayo 2011

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Page 1: Agua y energia

AGUA Y ENERGÍA

Silvia Pérez SánchezMayo 2011

Page 2: Agua y energia

Índice

Introducción Demanda energética

Mundial Española

Producción de energía electrica La energía hidráulica Minicentrales

hidráulicas en Europa La energía hidráulica en

España Demanda de agua para

abastecimiento a poblaciones

Demanda de aguas para uso agrario

Usos industriales y energéticos del agua Demanda de agua

industrial Costes del agua

Precios y tarifas Recuperación de costes Medioambientales y del

recurso

Page 3: Agua y energia

Introducción

ENERGÍA

“Capacidad para realizar un trabajo”

Page 4: Agua y energia

Introducción “Capacidad para realizar un trabajo”

La energía está: sólo hay que aprovecharla

Page 5: Agua y energia

Introducción

Cada una tiene sus ventajas Es posible transformar unas en otras. La eléctrica, la más extendida

Formas de energía

Mecánica: cinética, potencial

Eléctrica

Térmica

Química

Page 6: Agua y energia

Introducción

¿Vivir actualmente sin electricidad?

Page 7: Agua y energia

Introducción Agua y energía siempre han estado

muy ligadas. Primeras expresiones:

Norias Máquina de vapor

Page 8: Agua y energia

Introducción Agua y energía son

pilares imprescindibles para el desarrollo de cualquier sociedad:

http://www.grupojpcalderas.com/bombas.phphttp://medioambientales.com/tag/agua-potable/http://eco.microsiervos.com/agua/dia-internacional-del-agua.htmlhttp://www.periodistas-es.org/planeta-azul/agua-en-america-latina-ola-privatizadora-se-fue-desafios-quedan

Page 9: Agua y energia

Introducción

Difusión de enfermedades Higiene Aguas contaminadas

Riegos Abastecimiento

alimentario

El acceso y la calidad del agua son también determinantes de cara al desarrollo de la sociedad.

http://lacontaminaciondelh2o.blogspot.com/2010_11_01_archive.htmlhttp://www.websaludable.com/general/beber-agua-necesidad-vital.htmlhttp://www.pueblos-espana.org/andalucia/granada/valderrubio/campos+de+cultivo/

Page 10: Agua y energia

Introducción Los procesos del agua requieren

energía: Los procesos energéticos pueden

requerir agua: Fluido conductor (Refrigeración, Ciclos

de vapor) Fuerza motriz

Agua Energía

Page 11: Agua y energia

Demanda Energética

Tonelada equivalente de petróleo 1Tep=107 kcal

•En base a los poderes caloríficos de los combustibles.•Energía hidráulica: 1Mwh=0,086tep•Energía nuclear: 1Mwh=0,2606tep

Ministerio de Industria Turismo y Comercio. La energía en España 2009. Madrid: MITyC, 2010. 329pp. Disponible en http://www.mityc.es/energia/balances/Balances/LibrosEnergia/Energia_2009.pdf. ISBN 978-84-96275-91-1

tep

Page 12: Agua y energia

Demanda Energética: Demanda mundial de energía

Ministerio de Industria Turismo y Comercio. La energía en España 2009. Madrid: MITyC, 2010. 329pp. Disponible en http://www.mityc.es/energia/balances/Balances/LibrosEnergia/Energia_2009.pdf. ISBN 978-84-96275-91-1

2009 12039

Mtep

Distribución

respecto al origen

Page 13: Agua y energia

Demanda Energética: Demanda mundial de energía

Ministerio de Industria Turismo y Comercio. La energía en España 2009. Madrid: MITyC, 2010. 329pp. Disponible en http://www.mityc.es/energia/balances/Balances/LibrosEnergia/Energia_2009.pdf. ISBN 978-84-96275-91-1

Estados Unidos China

Grandes poblaciones Sector industrial en

auge

39%

Page 14: Agua y energia

Demanda Energética: Demanda de energía en España

Ministerio de Industria Turismo y Comercio. La energía en España 2009. Madrid: MITyC, 2010. 329pp. Disponible en http://www.mityc.es/energia/balances/Balances/LibrosEnergia/Energia_2009.pdf. ISBN 978-84-96275-91-1

2009 97776

ktep0,8%

mundial

7,4% menos que en 2008

• Sector industrial• Sector transportes

Producción

energética

Page 15: Agua y energia

Demanda Energética: Demanda de energía en España

Ministerio de Industria Turismo y Comercio. La energía en España 2009. Madrid: MITyC, 2010. 329pp. Disponible en http://www.mityc.es/energia/balances/Balances/LibrosEnergia/Energia_2009.pdf. ISBN 978-84-96275-91-1

Producción energética hidráulica: Petróleo y gas natural: producción

menor que consumo

Page 16: Agua y energia

Producción de energía eléctrica

Energía eléctric

a

Centrales eléctricas

Fuentes energéticas

RenovablesNo RenovablesLas fuentes

se presentan en la

naturaleza de modo

continuo y prácticamen

te inagotable

Combustibles fósiles y

minerales tradicionales

RAE. Diccionario de la Lengua Española.“energía renovable”

Page 17: Agua y energia

Producción de energía eléctrica

Renovables

Biomasa

Geotérmica

Termosolar

Fotovoltaica

Undimotriz

Mareomotriz

Eólica

Hidráulica

Page 18: Agua y energia

Producción de energía eléctrica

Suelen ser centrales basadas en procesos cíclicos termodinámicos.

Para transformar calor en trabajo se suele usar el ciclo de vapor de Rankine

No Renovabl

es

NuclearPetróleo y derivados

Gas Natural

Page 19: Agua y energia

Producción de energía eléctrica El ciclo de Rankine se basa en un proceso cíclico que consta

de las siguientes etapas: 1-2: Expansión isoentrópica (adiabática e internamente reversible)

en la turbina desde la presión de la caldera hasta la presión del condensador. Se genera potencia en el eje.

2-3: Enfriamiento isobárico gracias al circuito de refrigeración: el fluido de trabajo alcanza el estado de líquido saturado. Se realiza en un condensador (intercambiador de calor)

3-4: Compresión isoentrópica mediante una bomba (implica un consumo de potencia). Se aumenta la presión hasta el valor de presión en caldera.

4-1: Calentamiento isobárico en la caldera. Primero hasta la temperatura de saturación, luego tiene lugar el cambio de fase líquido-vapor y finalmente se obtiene vapor sobrecalentado. Este vapor sobrecalentado de alta presión es el utilizado por la turbina para generar la potencia del ciclo

Wikipedia. Ciclo de Rankine

Page 20: Agua y energia

Producción de energía eléctrica

Por ser una interrelación muy clara entre el agua y la energía

Por estar muy relacionada con el ciclo del agua

Vamos a tratar la producción de energía hidráulica

Page 21: Agua y energia

Prod. de e. eléctrica: la energía hidráulica

Ciclo hidrológico

Energía hidráulica

Se obtiene por el aprovechamiento de la energía producida por una corriente de agua que cae desde una cierta altura

La energía potencial del agua en su punto más alto se convierte en energía cinética al caer

en ese proceso, y al pasar por las turbinas, provoca un movimiento de rotación que transforma dicha energía en electricidad

Hispagua monográficos. Energía hidráulica

Page 22: Agua y energia

Prod. de e. eléctrica: la energía hidráulica

Energía hidráulica

No está considerada como una energía limpia salvo en el caso de minicentrales

Cantidad de

energía

Altura del salto de

agua

Caudal

Si no, impacto ambiental excesivo como para ser considerada como una forma de producción de electricidad no contaminante

China hasta 25 MWIndia hasta 15 MWSuecia hasta 1,5 MW.

plantas de producción inferior a 10 MW y cuyas presas no superan los

15m de altura

la definición de minicentral no está consensuada en todos los países del mundo

Hispagua monográficos. Energía hidráulica

Page 23: Agua y energia

Prod. de e. eléctrica: minicentrales hidráulicas en Europa

Todavía está por desarrollar buena parte de su potencial

Su futuro desarrollo estará condicionado por la capacidad de generar resultados rentables sin estropear la calidad de las aguas

Producción de energía en las centrales

minihidráulicas de la Unión Europea

11600 MW

CIEMAT. Eurobarómetro – Energía minihidráulica. Agosto 2006

Page 24: Agua y energia

Prod. de e. eléctrica: minicentrales hidráulicas en Europa

Iniciativas para impulsar el sector minihidráulico en

Europa

Directiva Marco de Aguas

Obliga a los estados miembros a

preservar sus cauces fluviales de

todo deterioro ecológico

En muchos de los ríos está prohibida la

instalación de turbinas

CIEMAT. Eurobarómetro – Energía minihidráulica. Agosto 2006

Page 25: Agua y energia

Prod. de e. eléctrica: minicentrales hidráulicas en Europa

Directiva Marco de Aguas

Directiva 2001/77/CE

Preservar los cauces fluviales de todo

deterioro ecológico

Aumentar la proporción de energía producida a partir de

fuentes renovables

El futuro desarrollo de la energía minihidráulica dependerá de en qué medida los países sean capaces de adaptar dichas

directivas a su legislación nacional

Reto para la industria

CIEMAT. Eurobarómetro – Energía minihidráulica. Agosto 2006

Page 26: Agua y energia

Prod. de e. eléctrica: minicentrales hidráulicas en Europa

Cap

acid

ad

tota

l in

sta

lad

a d

e

las

centr

ale

s m

inih

idrá

ulic

as

Pro

du

cció

n e

lectr

ica d

e las

centr

ale

s m

inih

idrá

ulic

as

CIEMAT. Eurobarómetro – Energía minihidráulica. Agosto 2006

Page 27: Agua y energia

Prod. de e. eléctrica:Energía hidráulica en España

Modesto porcentaje de la producción de energía en España

Flexibilidad de operación: variaciones de la demanda

Clave para la estabilidad y la garantía del sistema eléctrico

(Variación de los caudales circulantes)

MMAMRM. Libro digital del agua

Energía hidroeléctrica en España

Page 28: Agua y energia

Prod. de e. eléctrica:Energía hidráulica en España Distribución desigual

Recursos hidráulicos Posibilidades topográficas

MMAMRM. Libro digital del agua

De esta tabla se obtienen

Page 29: Agua y energia

Prod. de e. eléctrica:Energía hidráulica en España Número de

aprovechamientos por CH

Potencia instaladada por CH

MMAMRM. Libro digital del agua

Page 30: Agua y energia

Prod. de e. eléctrica:Energía hidráulica en España Localización de los aprovechamientos

hidroeléctricos

MMAMRM. Libro digital del agua

Page 31: Agua y energia

Demanda de agua para abastecimiento a poblaciones

En algunas zonas del territorio es muy importante la demanda de agua generada por el turismo y la segunda residencia (población estacional), llegando a superar a la demanda de la población fija en determinadas poblaciones.

MMAMRM. Libro digital del agua

domésticas (hogares)

municipales (riego de jardines, baldeo de calles, bomberos)

industriales (si conectadas a la red principal)

comerciales

agrarias (si ganado estabulado)

Incluye las utilizacione

s…

Page 32: Agua y energia

Demanda de agua para abastecimiento a poblaciones

MMAMRM. Libro digital del agua

Dotación

Volumen que cada habitante consume en un

periodo de tiempo determinado

Políticas tarifarias

Nivel de renta

Eficiencia de las redes de suministro

Concienciación respecto al ahorro

Page 33: Agua y energia

Demanda de agua para abastecimiento a poblaciones

MMAMRM. Libro digital del agua

Volumen de agua distribuido a los grandes grupos de usuarios en el ámbito urbano en

el año 2008 (miles de m3)

Page 34: Agua y energia

Demanda de agua para abastecimiento a poblaciones

MMAMRM. Libro digital del agua

Distribución de agua a los grandes grupos de usuarios en Canarias y en Españaen el año 2008 (miles de m3)

Page 35: Agua y energia

Demanda de agua para usos agrarios

MMAMRM. Libro digital del agua

Agrícolas (producción vegetal)Ganaderos (producción animal)

Forestales

Usos agrarios del

agua

Demanda agrícola

Gran volumenConcentración en los meses más secos del año

MeteorologíaSuperficie, ubicación y tipo de los cultivosPrecio del agua

Eficiencia de los sistemas de riego

Page 36: Agua y energia

Demanda de agua para usos agrarios

MMAMRM. Libro digital del agua

Consumo de agua de las explotaciones agrícolaspor tipo de cultivo en el año 2008 (miles de m3)

Page 37: Agua y energia

Demanda de agua para usos agrarios

MMAMRM. Libro digital del agua

Consumo de agua de las explotaciones agrícolaspor tipo de riego en el año 2008 (miles de m3)

Page 38: Agua y energia

Usos industriales y energéticos del agua

La industria española se concentra en ciertas regiones: el litoral mediterráneo de Gerona a Murcia Madrid y su área de influencia que incluye Toledo y

Guadalajara el litoral Cantábrico desde Guipúzcoa hasta Asturias el Valle del Ebro.

MMAMRM. Libro digital del agua

Industria

Suministro:En cantidad y calidad adecuados

Vertidos:Muy diversos que pueden contener sustancias peligrosas

Page 39: Agua y energia

Usos industriales y energéticos del agua

MMAMRM. Libro digital del agua

Aguas residuales generadas en la industria en España en

el año 2009

Page 40: Agua y energia

Usos industriales y energéticos del agua: demanda de agua industrial

MMAMRM. Libro digital del agua

Demanda de agua

industrial

Gran industria: fuentes de abastecimiento distintas

de la red municipal

Además de emplearse en los procesos productivos industriales, el agua juega un papel importante en la generación de energía, ya que se utiliza para la producción de energía hidroeléctrica y para la refrigeración de centrales térmicas.

Page 41: Agua y energia

Usos industriales y energéticos del agua: demanda de agua industrial

MMAMRM. Libro digital del agua

Demanda de agua

industrialNúmero de establecimientos industrialesMaterias primas usadas

Proceso productivoTécnicas de aprovechamiento del aguaReutilización del agua dentro del proceso

Número de establecimientos industrialesMaterias primas usadas

Proceso productivoDepende de:

Page 42: Agua y energia

Usos industriales y energéticos del agua: demanda de agua industrial

MMAMRM. Libro digital del agua

Volumen de agua captado por las empresas en

España en el año 2009

Page 43: Agua y energia

Costes del agua

66% servicios de agua urbanos (distribución urbana y saneamiento)

20% agua para riego 15% suministro de agua “en alta”

(extracción de aguas subterráneas, captación de aguas superficiales y transporte)

MMAMRM. Libro digital del agua

6330 millones de euros/año (2002) (0,9%

PIB)

Coste tota en España de los

servicios de agua

Page 44: Agua y energia

Costes del agua

MMAMRM. Libro digital del agua

Coste anual, por demarcaciones hidrográficas, de los servicios de agua en España (2002, importes en Mill. Euro)

Page 45: Agua y energia

Costes del agua

La fuente de suministro más económica en España son las aguas superficiales, con un coste medio alrededor de 0,02 Euros/m³.

Las aguas subterráneas tienden a ser algo más costosas, con un coste medio de 0,12 Euros/m³.

Las aguas desaladas presenten un coste medio estimado de 0,50 Euros/m³.

MMAMRM. Libro digital del agua

Page 46: Agua y energia

Costes del agua: precios y tarifas.

MMAMRM. Libro digital del agua

Ingresos por la prestación de servicios urbanos de agua

3390 millones de euros en 2002

Importe medio de los pagos por los servicios del agua

urbana

102 euros por habitante y año (menos de un 1% del gasto de los hogares)

Precio medio del aguapara uso urbano*

(provincial) (AEAS)

1,17 euros/m3 en 20040,49 €/m³ Lugo - 2,06 €/m³ Islas

Baleares

* En los municipios que participaron en la encuesta. Asociación Española de Empresas de Abastecimiento y Saneamiento

Precio medio del aguapara uso urbano

(comunidades autónomas) (INE)

0,96 euros/m3 en 20040,61 €/m³ Castilla y León - 1,69 €/m³

Canarias

Page 47: Agua y energia

Costes del agua: precios y tarifas.

MMAMRM. Libro digital del agua

Precio que pagan los

hogares por el agua incluye:

Abastecimiento

Saneamiento

Extracción

Embalse

DepósitoTratamient

oDistribució

n

RecogidaDepuració

n

Los diferentes precios en los

distintos territorios se deben a:

Tipo y calidad de servicio prestado

Inversiones realizadas

Origen de las aguas

Page 48: Agua y energia

Costes del agua: precios y tarifas.

MMAMRM. Libro digital del agua

Agua facturada por habitante y tarifas (año 2004)

Page 49: Agua y energia

Costes del agua: recuperación de costes

En los servicios urbanos se recupera el 60-100% de los costes.

La recuperación es mayor en las tareas de distribución y depuración y menor en el servicio de captación de aguas.

MMAMRM. Libro digital del agua

Page 50: Agua y energia

Costes del agua: medioambientales y del recurso También se debe considerar, aparte del coste

financiero de los servicios, los costes ambientales y los del recurso.

Costes ambientales: costes de prevenir los impactos sobre el medio ambiente y costes de mitigar estos impactos.

Coste del recurso: incluye el coste de escasez del agua, entendido como el coste de las oportunidades a las que se renuncia cuando el agua se asigna a un uso en lugar de a otro u otros.

Page 51: Agua y energia

Conclusiones

El agua y la energía son aspectos claves para el desarrollo de la sociedad

Hay que tender hacia fuentes de energía renovables y hacer que éstas sean mínimamente perjudiciales para el entorno

El agua es un bien variable e imprescindible: es necesario ser consciente de lo que cuesta (realmente