Energia Libro

5/19/2018 Energia Libro

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energa

AGENDA CIUDADANA de ciencia,tecnologa e innovacinM

XICO2013

claudio a. estrada gascajorge m. islas samperiocoordinadores

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contar con un sistemade energa limpio, sustentable,eficiente y de bajo costo


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Agradecimientos:

LaAgenda Ciudadana de Ciencia, Tecnologa e Innovacinfue posible gracias al generoso trabajode miles de personas, a quienes dedicamos la presente serie de libros.

La coordinacin general de laAgenda Ciudadanaagradece a todas las instituciones involucradas

en el proyecto; en especial, a las comisiones de Ciencia y Tecnologa y de Educacin de la LXI y LXIILegislatura de la Cmara de Senadores, al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologa (Conacyt) porel financiamiento otorgado, y a la Direccin General de Divulgacin de la Ciencia de la UNAMpor eltrabajo editorial realizado.

Asimismo, los editores de esta serie de libros agradecemos el apoyo que otorgaron los siguientesespecialistas al revisar y dar su oponin sobre los contenidos: Luis Aboites Aguilar, Francisco AlbaHernndez, Pablo lvarez Watkins, Rodolfo Corona Vzquez, Arturo Curiel Ballesteros, Manuel GilAntn, Mara de Ibarrola Nicoln, Francisco A. Larqu Saavedra, Polioptro Martnez Austria, Blan-ca Emma Mendoza Ortega, Pablo Muls del Pozo, Guillermina Natera Rey, Julio Everardo Sotelo

Morales.

Los coordinadores de este libro agradecen la participacin del Dr. Wilfrido Rivera Gmez Franco,jefe del Departamento de Sistemas Energticos, IER-UNAM; del Dr. Xavier Mathew, jefe del Depar-tamento de Materiales Solares, IER-UNAM; y del Dr. Fabio L. Manzini Poli, investigador titular de laCoordinacin de Planeacin Energtica, IER-UNAM, por su contribucin para definir los retos enel tema de energa.

Igualmente, agradecen a la Mtra. Judith Navarro, profesora de la asignatura Ahorro y Uso Eficien-te de Energa, perteneciente al posgrado de Ingeniera en Energa de la UNAM, por el apoyo tc-

nico en la elaboracin del presente libro. Asimismo, a la Dra. Heidi Villafn y a los M. C. AlejandroBautista y Ricardo Prez, por la revisin realizada de este volumen.

Gracias tambin a la L. I. Mara de Jess Prez Orozco, tcnica acadmica de la Coordinacin dePlaneacin Energtica, IER-UNAM, por el apoyo en la bsqueda de referencias bibliogrficas, ascomo en la organizacin y el formato de este trabajo.

Coordinacin general: Jos Franco

Coordinacin editorial:Rosanela lvarez

Asistente editorial:Paula Buzo Zarzosa

Correccin de textos:Hctor Siever

Diseo de la serie: Miguel Marn y Elizabeth Garca

Formacin:Quinta del Agua Ediciones

EnergaPrimera edicin, 2013.

D. R. Academia Mexicana de Ciencias, A. C.Casa Tlalpan, km 23.5 de la Carretera Federal Mxico-Cuernavaca s/n,Col. San Andrs Totoltepec, Del. Tlalpan, C. P. 14400, Mxico, D. F.

ISBN: 978-607-96209-5-0

Prohibida la reproduccin total o parcial por cualquier medio sin la autorizacin escrita del titular de los derechos patrimoniales.


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Coordinadores

Claudio A. Estrada GascaInstituto de Energas Renovables, UNAM

Jorge M. Islas SamperioInstituto de Energas Renovables, UNAM


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contenido

7presentacin

11Resumen ejecutivo

15captulo 1

Diagnstico

25captulo 2

Identificacin del estado que guardanla ciencia y la tecnologa a nivel nacional

e internacional

61captulo 3

Propuestas de solucin.Identificacin de alternativasy soluciones. Rutas de accin

69captulo 4

Propuestas de polticas pblicasasociadas a la construccin de

las soluciones identificadas

73captulo 5estimado presupuestal

75Siglas, acrnimos y smbolos

79bibliografa


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Presentacin

La construccin de una sociedad democrtica y con desarrollo sustentable requiere queciencia, tecnologa e innovacin formen parte medular de la agenda nacional y que la ciu-dadana conozca los avances en la generacin y aplicacin del conocimiento. Para lo-grarlo, es necesario ubicar estos conocimientos como parte de la cultura y como uninstrumento imprescindible en la toma de decisiones y en la construccin de polticaspblicas, especialmente aquellas encaminadas a combatir los grandes problemas na-cionales, incluyendo a la desigualdad social y la pobreza.

LaAgenda Ciudadana de Ciencia, Tecnologa e Innovacinha sido un ejercicio departicipacin ciudadana y comunicacin de la ciencia que, adems de elevar la culturacientfica, busca conocer la opinin de la poblacin sobre los principales retos que en-frenta el pas y ante los cuales ciencia, tecnologa e innovacin pueden y deben actuar.Es la primera consulta de este tipo que se realiza en Mxico.

Esta iniciativa explora nuevas formas de dilogo entre cientficos, ciudadana y to-madores de decisiones y representa un avance significativo en el camino que Mxicoemprende hacia una sociedad basada en el conocimiento.

LaAgenda Ciudadanaconstituye una bsqueda hacia la reflexin conjunta con lasociedad y la posibilidad de que sta se vincule y establezca una nueva relacin conla poltica nacional y las instituciones. La participacin de ms de 200 instituciones p-blicas y de la sociedad civil, as como de ms de 70 medios de comunicacin, permitique este proyecto acercara el trabajo de los investigadores a la sociedad.

La seleccin de los temas de la consulta se hizo considerando el amplio abanico de

problemas y necesidades de nuestro pas y tomando en consideracin las capacidadesya existentes, tanto humanas como de infraestructura. La lista inicial de temas era muyextensa. Sin embargo, se seleccionaron diez retos que incluyen problemas que estnen la agenda global. stos son:

Agua.Asegurar el abasto de agua potable para toda la poblacin.

Cambio climtico.Desarrollar la capacidad de prevencin y adaptacin a los efectosdel cambio climtico.


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Educacin.Modernizar el sistema educativo con enfoque humanstico, cientfico ytecnolgico.

Energa.Contar con un sistema de energa limpio, sustentable, eficiente y de bajocosto.

Investigacin espacial.Desarrollar una industria aeroespacial mexicana competiti-va y con resultados de inters para la sociedad.

Medio ambiente.Recuperar y conservar el medio ambiente para mejorar nuestracalidad de vida.

Migracin.Construir una sociedad informada sobre la diversidad migratoria y sen-sibilizada con los derechos de los migrantes.

Salud mental y adicciones.Integrar la atencin de la salud mental y adicciones a lasalud pblica.

Salud pblica.Conformar un sistema integral de salud de alta calidad para toda lapoblacin.

Seguridad alimentaria. Lograr un campo ms productivo y alcanzar la seguridadalimentaria.

Seis de los temas elegidos para la Agenda Ciudadana son relevantes a nivel global ycoinciden con los tpicos recientemente definidos como prioritarios por la Red Mundialde Academias de Ciencias (IAP) en su asamblea general, realizada en marzo de 2013en Ro de Janeiro, Brasil. Estos temas son: agua, cambio climtico, medio ambiente,ciencias de la educacin, energa, salud y seguridad alimentaria. Lo anterior significaque, ms all de su importancia nacional, los retos seleccionados forman parte de laspreocupaciones a nivel mundial.

En la primera consulta realizada en nuestro pas participaron ms de 150 000 per-sonas, en el periodo del 7 de noviembre de 2012 al 30 de enero de 2013. Este ejercicio

se realiz a nivel nacional, lo que permiti obtener un sondeo en las 32 entidades de laRepblica Mexicana.

Como parte de las reflexiones generadas durante este ejercicio,se cre una seriede diez libros que examinan y proponen posibles soluciones a los problemas plantea-dos. La elaboracin de los ttulos estuvo a cargo de equipos conformados por expertosen cada uno de los temas y fueron revisados por especialistas externos a los equipos deautores, quienes aportaron su valiosa opinin sobre los contenidos de los libros.

Cada volumen presenta un resumen ejecutivo donde se identifican los principalesaspectos de cada uno de los retos considerados en la Agenda Ciudadana. Los autores

realizaron un anlisis y diagnstico de la situacin actual de los problemas abordados.


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Finalmente, se discuten alternativas de solucin y propuestas para la construccin depolticas pblicas, considerando un estimado presupuestal, con la intencin de ofreceruna gua que resulte til a los tomadores de decisiones encargados de dar solucin alos retos de la agenda nacional.

Mxico vive una etapa de transicin en la que el fortalecimiento de las capacida-

des cientficas, tecnolgicas y de innovacin debe jugar un papel decisivo para impul-sar la competitividad en todos los sectores, el desarrollo econmico y el bienestar de lapoblacin. En este trnsito es importante crear canales de dilogo y concertacin entrelos distintos actores sociales.

La participacin ciudadana debe ocupar un lugar destacado en la identificacin delas problemticas que necesitan ser atendidas. La Agenda Ciudadanaconstituye unaposibilidad para la apropiacin del conocimiento cientfico por parte de la sociedad, ascomo el punto de partida para la elaboracin de nuevas polticas pblicas sobre ciencia,tecnologa e innovacin en nuestro pas.

Francisco Bolvar ZapataCoordinador de Ciencia, Tecnologa e Innovacin

de la Oficina de la Presidencia

Enrique CabreroDirector del Consejo Nacional de Ciencia

y Tecnologa (Conacyt)

Roberto EscalanteSecretario General de la Unin de Universidades

de Amrica Latina y el Caribe (UDUAL)

Rubn Flix HaysPresidente de la Comisin de Ciencia y Tecnologa

de la LXIILegislatura de la Cmara de Diputados

Jos FrancoPresidente de la Academia Mexicana de Ciencias (AMC)

Alejandro TelloPresidente de la Comisin de Ciencia y Tecnologa

de la LXIILegislatura de la Cmara de Senadores


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En este documento se realiza un breve diagnstico del problema actual de la energaen el mundo y en Mxico. Se presentan las fuentes primarias de energa con las quecuentan los seres humanos, as como las tendencias mundiales en el consumo de ener-ga primaria. A su vez, se identifica el estado que guardan la ciencia y la tecnologa anivel nacional e internacional en el mbito de la energa; en particular, de las energasalternas, de las energas renovables.

En este trabajo se presentan propuestas de investigacin y desarrollo tecnolgicocomo soluciones a la problemtica energtica discutida en cada una de las tecnologasenergticas abordadas. Tambin se describen las propuestas de polticas pblicas enmateria de investigacin y desarrollo tecnolgico asociadas a la construccin de solu-ciones identificadas y a la implementacin masiva de las energas alternas, particular-mente de las energas renovables en Mxico.

El problema energtico del mundo actual consiste, por un lado, en que el creci-miento de la poblacin mundial y el aumento de sus niveles de vida estn reforzandola demanda de energa; por el otro lado, las fuentes principales de energa que usamoslos humanos (los recursos fsiles) para satisfacer dicha demanda, con su uso intensivo,tienen un impacto negativo sobre el medio ambiente de dimensiones globales y catas-trficas. Adems, el petrleo, principal energtico de origen fsil que sustenta el actualsistema energtico mundial y nacional, est mostrando su finitud; esto es, el sistemaenergtico actual no es sustentable.

En las contribuciones de las fuentes primarias para satisfacer el crecimiento de

la demanda mundial de energa, es notable observar que el crecimiento del consumomundial de energa est cada vez ms cubierto por combustibles no fsiles; esto serefiere a que las nuevas tecnologas para el aprovechamiento de las energas renova-bles, la energa nuclear y la hidroelctrica convencional, en conjunto, representan 34%del crecimiento. Tal contribucin agregada de fuentes no fsiles es, por primera vez,ms grande que la contribucin de cualquier combustible fsil por s solo. Por ello, paralos prximos 20 aos se espera un escenario que se considera plausible: las energas

Resumen ejecutivo*

* El significado de las siglas, los acrnimos y los smbolos que aparecen a lo largo del texto, se podr

encontrar en la pgina 75 de este libro. [N. del E.]


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renovables, por su cuenta, contribuyenms al crecimiento mundial de la energaque el petrleo. De este modo, la mayorcontribucin de combustible fsil pro-viene del gas, que alcanza 31% del creci-

miento previsto de la energa global.El ahorro y el uso eficiente de la ener-ga (AUEE), sumados al aprovechamientode las energas renovables (ER), se vislum-bran como la solucin a los problemasambientales y de finitud de los combusti-bles fsiles. Mxico requiere de un cambiode paradigma energtico, para lo cual lasalternativas anteriores pueden ser partefundamental de la transicin hacia un usoresponsable y sustentable de la energa.

Con base en lo anterior, este docu-mento analiza 13 temas: energa solar fo-tovoltaica, energa solar trmica (de baja,media y alta temperatura), bioenerga,energa elica, energa geotrmica, ener-ga hidrulica, energa ocenica, energaen edificaciones, eficiencia energtica enel uso de los hidrocarburos, energa del

hidrgeno, energa nuclear de fisin, defusin, y la captura y secuestro de car-bono. En cada tema tratado se describela ciencia y la tecnologa desarrolladas encada rea, con informacin sobre su si-tuacin internacional y nacional.

Cabe recalcar que en 2010, la ge-neracin elctrica con energas alternas(EA) signific poco ms de 32% del total

mundial, del cual las ER representaron19.4% y la energa nuclear (EN), 12.8%. Esimportante mencionar que los sistemasfotovoltaicos (FV), los elicos, el biogs,los biocombustibles lquidos y la energasolar trmica registraron los crecimien-tos anuales ms dinmicos de las EA, conporcentajes de 44, 25, 15, 11 y 10%, res-pectivamente (REN21, 2012). Asimismo,

la eficiencia energtica (EE) y el uso de

las tecnologas de captura y almacena-miento de carbono (CCS, por sus siglas eningls) se consideran de gran importan-cia, pues pueden prolongar el uso de losrecursos fsiles existentes, aprovechn-

dolos racionalmente; y aunado a esto,permiten desplegar un uso limpio de losrecursos fsiles, en trminos de emisio-nes de dixido de carbono (CO

2).

Como punto relevante debe mencio-narse que la inversin mundial en ERtuvoun aumento de 17% de 2010 a 2011, locual signific una inversin de 257 000millones de dlares, sin incluir la estima-da en colectores solares de agua (que secalcula para ese ao en 10 000 millonesde dlares) (REN21, 2012).

El estado del arte en Mxico de lastecnologas de ER pone de manifiesto lafalta de una poltica pblica de I+D+i (In-vestigacin, Desarrollo e innovacin), laescasez de grupos de investigacin y dedesarrollo tecnolgico, adems de la ca-rencia de tcnicos e ingenieros en estas

reas de la energa, las cuales jugarnun papel importante en Mxico, dado loscuantiosos recursos renovables con los quecuenta el pas.

Por ello, de entre las propuestas depolticas pblicas asociadas a la I+D+i enla construccin de las soluciones identifi-cadas, se destacan las siguientes:

Impulsar la I+D+i de las EA, especial-mente de las ER, con un presupuestosimilar (en trminos porcentuales delPIB) a los pases lderes en esta mate-ria, a saber: Estados Unidos, la UninEuropea y China.

Promover y desarrollar una culturaconsciente de las consecuencias am-

bientales del uso de la energa.

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Acelerar la formacin de recursos hu-manos especializados, tanto en EEco-mo en EA, especialmente en ER.

Se estima que la inversin anual en las

acciones propuestas para la implemen-tacin de poltica pblica en materia deI+D+i para la transicin a una estructuraenergtica sustentable sera del orden de0.01% del PIBen el corto plazo (aproxima-damente 1 000 millones de pesos del ao2010), de 0.02% del PIBen el mediano pla-zo (aproximadamente 2 000 millones depesos del ao 2010) y de 0.03% del PIBenel largo plazo (aproximadamente 3 000millones de pesos del ao 2010).

Por ltimo, respecto a la implemen-tacin de las EA, especialmente de EE yER, este documento destaca que, en tr-minos de poltica pblica, una propuestaesencial para impulsar el uso masivo deestas fuentes limpias y sustentables es lasiguiente:

Proponer que para el mediano plazo(2030), al menos 30% de la energa deuso final provenga de fuentes de ener-ga alternas, especialmente de energasrenovables.

Para alcanzar este objetivo, se proponeque el Fondo de Transicin Energtica, quenaci con un presupuesto de 3 000 millo-nes de pesos anuales para los aos 2009,2010 y 2011 (0.03% del PIB), de acuerdo a

la Ley para el Aprovechamiento de Ener-gas Renovables y el Financiamiento de laTransicin Energtica (LAERFTE), se man-tenga en el corto plazo con ese mismopresupuesto en pesos del ao 2009, y seincremente en el mediano plazo a 0.06%del PIB(aproximadamente 6 000 millonesde pesos del ao 2009) y en el largo plazoa 0.1% del PIB(aproximadamente 10 000millones de pesos del ao 2009). Lo ante-rior, para lograr los niveles relativos de pro-mocin de las EAde los pases lderes enla transicin energtica, como Alemania.

Para finalizar, este documento propo-ne que para realizar esta transicin ener-gtica en el pas con mayor rapidez y efi-cacia, es necesario, entre otras acciones,promover a nivel legislativo la creacinde la Comisin Nacional de las Energas

Renovables, la cual atienda la evaluaciny promocin de las ER; as como formarun Instituto Nacional de Energas Reno-vables, encargado de acelerar la investi-gacin y el desarrollo tecnolgico para elaprovechamiento de las ERen Mxico.


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La problemtica energtica en el mundoEl crecimiento de la poblacin mundial en los ltimos 100 aos ha sido inslito: se esti-ma que en el ao 1900 haba 1 650 millones de personas, alcanzando en 1960 los 3 000millones, hasta llegar al doble en slo 39 aos, lo cual significa que, en 1999, lleg a los6 000 millones. En 2013, la poblacin fue de ms de 7 000 millones, y se estima quepara el ao 2030 habr 8 000 millones de seres humanos en el planeta. Este inauditocrecimiento poblacional est estrechamente relacionado con el aumento en la deman-da de energa a escala mundial.

Con respecto a este punto, en un estudio reciente sobre la perspectiva energtica(BP, 2011) se presenta con claridad la correlacin entre el crecimiento poblacional, elcrecimiento econmico en trminos del Producto Interno Bruto (PIB) y el consumo deenerga primaria a nivel mundial. En la figura 1 se muestran las tres grficas correspon-

dientes: a la izquierda, los datos de la poblacin mundial; en el centro, los valores delPIBdel mundo para los pases que pertenecen y no pertenecen a la Organizacin parala Cooperacin y el Desarrollo Econmicos (OCDE); y a la derecha, las cifras del consumode energa primaria que comprenden el periodo de 1970 a 2030.

Los primeros 40 aos corresponden a los valores histricos, mientras que los si-guientes 20 pertenecen al periodo que abarca de 2010 a 2030, el cual corresponde auna prospeccin basada en la evaluacin de las tendencias mundiales ms probablesdesde el punto de vista del presente.

De acuerdo con estos grficos, en los ltimos 20 aos la poblacin mundial se

ha incrementado en 1 600 millones de personas, y se prev que aumente 1 400 millo-nes en los prximos 20 aos. Por otra parte, el ingreso real en el mundo se ha incre-mentado 87% durante las ltimas dos dcadas, y es probable que aumente 100% enlos siguientes 20 aos. Asimismo, en ese periodo se espera que contine la integracinmundial, llevando este proceso al rpido crecimiento de las economas de ingresos ba-

jos y medios.Profundizando en este aspecto, los pases emergentes (entre los que destacan Chi-

na, India, Brasil y Mxico) y los pases menos desarrollados necesitan, para lograr suimpulso econmico, tener acceso pleno a las fuentes de energa modernas, entendidas

stas como electricidad y carburantes. De ah que la demanda energtica mundial est

captulo 1

Diagnstico


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en continuo aumento, a un ritmo de cre-cimiento anual de 2.47%. De este modo, amedida que crecen la poblacin y las eco-nomas, millones de personas en todo elmundo se suman a un estilo de vida querequiere cantidades de energa cada vezmayores. Al respecto, de acuerdo a la Ad-ministracin de Informacin sobre Ener-

ga de EUA (EIA, por sus siglas en ingls)(USDOE/EIA, 2013), en su escenario de re-ferencia, la demanda mundial de petrleoevolucionar de 555 petajoules (PJ) al daen 2011 a 759 PJ diarios en 2040; es decir,se incrementar 36% durante ese perio-do. Esto significa un reto muy grandeen trminos de inversiones, particularmen-te dentro de un contexto de declinacin

de las reservas de lo que se ha llamado elpetrleo fcil (trmino que refiere al pe-trleo fcil de extraer y transportar y, porende, barato).

En la actualidad, las fuentes prima-rias de energa que dominan en el mundoson los hidrocarburos (HC) y correspon-den a 81.2% de toda la energa primariaproducida y consumida. En Mxico, la de-

pendencia es an mayor: en el ao 2011,

91.2% de la produccin de energa prima-ria correspondi a combustibles fsiles(64.1% a petrleo, 24% a gas y 3.1% a car-bn) (Sener, 2011a).

Este contexto de declinacin de lasreservas del petrleo fcil es evidente.Muchos de los campos de petrleo y gasdel mundo estn llegando a su madurez.

La produccin de crudo toc techo en EUAen 1970, en Alaska en 1988, en el Mar delNorte en 1999 y en Cantarell en 2005,no obstante que los grandes descubri-mientos recientes fueron precisamenteen esos lugares (en Alaska y en el Mar delNorte en 1967, y en Cantarell en 1971).

Actualmente, los descubrimientos denuevos yacimientos de fuentes energ-

ticas se dan principalmente en lugaresdonde los recursos son difciles de extraer,

ya sea por motivos fsicos, econmicos oincluso polticos. Aunque no se sabe concerteza si ya toc techo la produccin mun-dial de este hidrocarburo, algunos exper-tos sugieren que ya se alcanz, mientrasque otros indican que se alcanzar enlos prximos aos. A partir de ese mo-

mento la produccin disminuir.

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3

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1

0

Miles demillones

Pronstico

1970 1990 2010 2030

OCDE

No OCDE

Poblacin

100

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Miles de millones$2009PPP

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No OCDE

PIB

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Miles demillones tpe

Pronstico

1970 1990 2010 2030

OCDE

No OCDE

Energa primaria

Figura 1. Poblacin mundial, PIB y energa primaria

Fuente: BP, 2011.


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Cualquiera que sea la fecha, para losexpertos petroleros del mundo es claroque este recurso est declinando rpida-mente en relacin a la escala temporalhumana. Lo ms probable es que mucho

antes de que se alcance este lmite, queeventualmente puede ser extendido porlos avances tecnolgicos, el juego de laoferta y la demanda petrolera, as comosu impacto en la evolucin de los pre-cios del petrleo, constituirn los facto-res determinantes del fin de la era delpetrleo. Adicionalmente, se sabe quela produccin de gases de efecto inverna-dero, principalmente el dixido de carbo-no provocado por el uso intensivo de loshidrocarburos, es de los precursores del in-cremento de la temperatura media globaly, consecuentemente, del llamado cambiclimtico, con todas las repercusiones paralos seres humanos que ello implica.

As, puede establecerse que el pro-blema energtico del mundo actual con-siste en que, por un lado, el crecimiento

de la poblacin mundial y el aumento desus niveles de vida estn reforzando lademanda de energa; por otra parte, lasfuentes principales de energa (los hidro-carburos) que utilizamos los seres hu-manos para satisfacer dicha demandaestn mostrado su finitud; y, finalmente,el uso intensivo de combustibles tiene unimpacto en el medio ambiente de dimen-

siones globales y catastrficas. Esto de-muestra que el sistema energtico mun-dial no es sustentable.

Es muy probable que los combusti-bles fsiles sigan desempeando un papelclave en los prximos aos, ya que ningu-na otra fuente energtica puede sustituir-los por completo, dada la estructura actualde la sociedad globalizada y sus proble-

mas econmicos, polticos y tecnolgicos.

Sin embargo, ante esta situacin ener-gtica mundial y nacional, se necesita uncambio de paradigma del modelo ener-gtico. Es urgente hacer un uso ms ra-cional de la energa, con menos impacto

ambiental y que lleve poco a poco a lasustitucin de los combustibles fsiles porotro tipo de energa primaria. Es urgenteencontrar las fuentes energticas sufi-cientes que puedan sustituir a las fuen-tes fsiles, adems de que permitan laconservacin del medio ambiente paraobtener un desarrollo sustentable. Esteproceso de transicin se debera lograr sintensiones geopolticas dramticas por elcontrol de los yacimientos de los hidrocar-burosy sin la degradacin irreversible delmedio ambiente natural, particularmen-te debida a las emisiones de gases deefecto invernadero.

Afortunadamente para la especie hu-mana, existen en la Tierra fuentes deenerga suficientemente abundantes parasatisfacer, de forma sustentable, las ne-

cesidades energticas de la humanidad.Efectivamente, se cuenta con la energasolar, que en sus diversas manifestacionesdirectas (radiacin solar directa, difusa,etc.) o indirectas (biomasa, elica, hidru-lica, mareomotriz, etctera) representala fuente de energa ms abundante en laTierra, adicionada a la geotermia. En rela-cin con este punto, la figura 2 muestra el

recurso energtico disponible en el mun-do en 2007, as como el consumo globalanual de energa de los humanos. De estemodo, el consumo energtico anual lademanda global (DG) de energa prima-ria es aproximadamente de 425 exa-joules/ao (EJ/ao, EJ = 1018joules).

El total de la energa solar anualque alcanza la superficie de la Tierra

y su atmsfera es aproximadamente de


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2 895 000 EJ/ao, lo que representa ~7 000veces la demanda global (DG) en 2004,

unas nueve veces el recurso total de to-das las dems energas no renovables.Este valor se estima en 325 300 EJ (770veces la DG) entre los siguientes recursos:petrleo, 8 690 EJ (~20 DG); gas, 17 280 EJ(~40 DG); uranio, 114 000 EJ (~270 DG);

y carbn, 185 330 EJ (~440DG). En la figura2 se muestran estas cantidades en para-leleppedos rectangulares, donde por sus

tamaos relativos se aprecia la abundan-cia de unos en comparacin con otros. To-dos estos valores son estimados y tienenun grado importante de incertidumbre.En particular, el recurso solar tcnicamen-te factible para el uso de los seres hu-manos no es la energa solar total anualque alcanza la superficie de la Tierra, sinola energa que alcanza los lugares donde

es posible desplegar la tecnologa solar.

Se ha estimado que esta cantidad po-dra representar 10% del total; esto es,

289 500 EJ/ao. Esta cifra sigue siendomuy grande (~600 veces la demanda glo-bal en 2004).

La energa solar en sus manifes-taciones directa e indirecta junto conla energa geotrmica tambin se cono-cen como energas renovables; esto es,fuentes de energa que por su cantidaden relacin a los consumos que los seres

humanos pueden hacer de ellas son con-sideradas inagotables y su propio uso noafecta al medio ambiente. Al respecto, secita lo siguiente:

Seguramente en el futuro se encontra-

rn ms yacimientos de hidrocarburos y

material nuclear, incluso estn en pleno

desarrollo las tecnologas como la captu-

ra y secuestro de carbono que permitirn

Figura 2. Recurso energtico disponible en el mundo y consumo global anual de energa(demanda global)

Fuente: National Petroleum Council, 2007.

Demanda global

Elica

Fotosntesis

Hidro

Energa solar anual

Uranio

Gas

Petrleo

Carbn


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utilizar a los hidrocarburos con un menor

impacto ambiental. Sin embargo, como

se aprecia en la figura 2, las nicas fuen-

tes que a largo plazo pueden satisfacer la

demanda mundial de energa en forma

sustentable, en el presente o en el futuro,son las fuentes renovables.

Varios analistas, como los del GermanAdvisory Council on Global Change, sos-tienen que probablemente a finales deeste siglo sean las energas renovableslas que dominen en el mixenergtico. Seconsidera que este periodo transitorio lle-var a un sistema energtico sustentable,con ahorro y uso eficiente de energa, locual conducir a la solucin del problemaenergtico planteado.

Estructura energtica en el mundo yen Mxico. Escenarios futurosEn el ao 2010, la produccin mundialde energa primaria lleg a los 535.1 te-rajoules (TJ), mientras el consumo mun-

dial de energa en ese mismo ao fue de363 TJ.

Para profundizar en estas cifras, en lafigura 3 se muestra la produccin mun-dial de energa primaria para el ao antesmencionado (Sener, 2011a). Desglosandoeste valor, el total del consumo de ener-ga que corresponde a los hidrocarburos

es de 81.2%, lo que indica que stos son elmotor del mundo industrializado. En con-traste, a las energas renovables les co-rresponde 13.2%. Las energas renovablestradicionales, tales como la lea y la hi-

drulica a gran escala, representan 12.1%y 0.6%, respectivamente. Lo restante co-rresponde a las nuevas energas renova-bles (geotermia, elica, solar y ocenica).

Para completar este anlisis, en la fi-gura 4 se muestra la estructura de la pro-duccin de energa primaria en Mxicopara el ao 2011, la cual correspondi aun total de 9 190.76 PJ. Queda constan-cia de que la dependencia de los hidro-carburos en el pas es de 91.2%, mayor alpromedio mundial. La contribucin de lasnuevas energas renovables, excluyendo ala hidrulica a gran escala y a la bioma-sa convencional (lea), es pequea: pocomenos de 2%, que corresponde funda-mentalmente a la geotermia y a la elica(Sener, 2011a). Esto deja claro que, tantoa nivel mundial como a nivel nacional, el

uso de las energas renovables sigue sien-do marginal.

Cabe mencionar que, adems delconsumo interno de la energa que seproduce en Mxico, debe sumarse aque-lla que se importa o exporta. Con respec-to a este asunto, en la tabla 1 se presentael consumo final total de energa en el

Figura 3. Produccin mundial de energa primaria, 2010

* incluye hidrulica, elica, solar,geotermia, residuos y biomasa.

13.2%

28.1%

31.8%

21.3%

5.6% Renovables*

Carbn y sus derivados

Crudo

Gas natural

Nucleoenerga

13.2%

28.1%

31.8%

21.3%

5.6%


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20

pas en los aos 2010 y 2011, as comosu comparativo. Del consumo energticototal, en 2011, aproximadamente 19%se fue al sector residencial, comercial y

pblico; 46%, al sector transporte; 27%,al industrial; y slo 3%, al sector agrope-cuario. Es evidente que el sector que msenergticos consume, fundamentalmen-te carburantes, es el del transporte. Debesealarse que en 2011 hubo un incre-mento de 2.5% del consumo de energatotal, comparado con el ao anterior, yfue el consumo en el sector del transpor-

te el que ms aument.

Ante la situacin anteriormente des-crita, debe hacerse un ejercicio responsa-ble de planificacin energtica del pas,donde se decidir qu tecnologas debe-

rn impulsarse o implementarse, y paralo cual se deben tomar en consideracinlos siguientes puntos:

1. La seguridad en el suministro ener-gtico para todos los habitantes.

2. Las reservas energticas con las quese cuenta.

3. Los precios y los costos de las tecno-

logas.

Figura 4. Estructura de la produccin de energa primaria en Mxico

Condensados

Gas natural

Nuclear

Renovables

Carbn

Petrleo

1.1%

22.9%

1.2%

6.9%

3.1%

64.8%

Geoenerga, solar

y elica

1.7%

Hidroenerga

1.4%

Biomasa y biogs

3.8%

Fuente: Sener, 2011a.

Tabla 1. Consumo final total de energa en Mxico, 2011 (PJ)

2010 2011Variacinporcentual (%)

2010/2011Estructuraporcentual (%)

2011

Consumo final total 4 874.13 4 994.82 2.48 100

Consumo no energtico total 264.24 259.11 1.94 5.19

Petroqumica de Pemex 168.90 161.60 4.32 3.24

Otras ramas 95.34 97.51 2.28 1.95

Consumo energtico total 4 609.89 4 735.71 2.73 94.81

Transporte 2 245.25 2 283.98 1.73 45.73

Industrial 1 298.08 1 363.42 5.03 27.30

Residencial, comercial y pblico 921.25 928.25 0.76 18.58

Agropecuario 145.32 160.06 10.14 3.20

Fuente: Sistema de Informacin Energtica, Sener.


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4. La minimizacin del impacto am-biental del uso de los sistemas ener-gticos.

Retomando estos ltimos sealamientos,

en la figura 5 se presenta un escenarioposible para la transformacin del siste-ma mundial de energa, el cual satisfacealgunas de las condiciones de planifica-cin del prrafo anterior, y que fue ela-borado a partir del cumplimiento de lasnuevas polticas energticas, las cualesconsideran una economa baja en carbo-no para la proteccin del medio ambiente(BP, 2011). En este grfico, se presenta lahistoria de las contribuciones porcentua-les de cada fuente primaria de energadesde 1970 hasta 2030. Puede verse quela tendencia del petrleo, a largo plazo,sigue disminuyendo su cuota en el merca-do internacional, mientras que la del gascontina aumentando. El reciente aumen-to de la contribucin del carbn a la cuotadel mercado pronto comenzar a revertir-

se, con una tendencia a la baja evidenteen 2020. La tasa a la que las energas re-novables estn creciendo y penetrandolos mercados mundiales de la energatiene una marcada similitud con la apari-

cin de la energa nuclear en las dcadasde 1970 y 1980.Por otra parte, en el grfico de la de-

recha de la misma figura, se exponen lascontribuciones de las fuentes primariaspara satisfacer el crecimiento de la de-manda mundial de energa. Es notableobservar que el crecimiento del consumomundial energtico est siendo cubiertocada vez ms por combustibles no fsi-les; en cuanto a las energas renovables,la energa nuclear y la hidroelctrica enconjunto representan 34% del crecimien-to. Esta contribucin agregada no fsil es,por primera vez, ms grande que la contri-bucin de cualquier combustible fsil pors solo. Cabe destacar que para los prxi-mos 20 aos, en este escenario considera-do plausible, las energas renovables por

Figura 5. Contribucin porcentual a la cuota de la energa primaria mundial (izquierda);aportacin de cada fuente primaria al crecimiento de la demanda energtica (derecha)

Fuente: BP, 2011.

Renovables*

Hidro

Nuclear

Carbn

Gas

Petrleo

Contribucin enel crecimiento

Participacin de lasenergas primarias

50%

40%

30%

20%

10%

0%

2.5%

2.0%

1.5%

1.0%

0.5%

0.0%

1970 1990 2010 2030 1970-

1990

1990-

2010

2010-

2030


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su cuenta contribuirn cada vez ms alcrecimiento mundial de la energa que elpetrleo. La mayor contribucin del sec-tor de los combustibles proviene del gas,alcanzando 31% del crecimiento previsto

de la energa global.Desde hace dcadas, para acelerar laindependencia energtica de los combus-tibles, varios pases trabajan en la investi-gacin cientfica y tecnolgica para elaprovechamiento de las EA, as como en laimplementacin de polticas y programaspara su uso masivo. En este sentido, laUnin Europea es un ejemplo notable deestas aplicaciones, lo que explica el cre-cimiento de las ERen la figura 5. Concer-niente a este punto, Mxico comienza aincorporarse a estos programas, aunquecon lentitud, y recientemente ha agrega-do fuentes de ERen sus planes energti-cos de mediano plazo.

Acciones en poltica pblica para latransicin energtica en MxicoMxico cuenta con abundancia de fuen-tes de ER, adems de tener capital hu-mano capaz de generar investigacin ydesarrollo para apropiarse o crear las tec-nologas necesarias para su aprovecha-miento, al igual que para promover unaindustria nacional (AMC, 2010). Lo anteriorse traducira en la creacin de importan-tes puestos de trabajo, relacionados con

la promocin mundial de los empleosverdes.1Ante esta situacin, el pas tiene

1Los empleos verdes estn relacionados con lareduccin del impacto ambiental de empresas eindustrias mediante el ahorro y uso eficiente deenerga, reduccin del uso de materias primas ycuidado del agua; ayudan a disminuir las emisio-nes de gases efecto invernadero, reducir o evitartodas las formas de contaminacin y buscan res-tablecer los ecosistemas y la biodiversidad (ITC,

2010).

una gran oportunidad, no slo de satisfa-cer sus necesidades energticas, sino dedesarrollar, en los prximos aos, una tec-nologa propia en este campo. Para ello serequiere, primero, de la voluntad poltica

del Estado y, segundo, que quienes tomanlas decisiones cuenten con un conoci-miento amplio sobre la importancia y lasimplicaciones productivas para la nacinal comprometerse en lo relativo al desa-rrollo endgeno de ER.

Ante este panorama, la investigaciny el desarrollo tecnolgico (IyDT), la in-formacin y la difusin, as como la for-macin en los temas de fuentes de EA yde eficiencia energtica (EE), se vuelven defundamental importancia para el pas,poniendo especial nfasis en el fortale-cimiento de los factores requeridos parael aprovechamiento de las EA, en especiallas de carcter renovable, al tiempo quese desarrolla un nuevo modelo de consu-mo, se fomenta la cultura del ahorro y deluso eficiente de la energa.

En esta materia, se debe disear unapoltica que contenga, como elementosindispensables, un plan de formacin derecursos humanos altamente calificados,el fortalecimiento de la investigacin y eldesarrollo tecnolgico, as como la imple-mentacin de acciones necesarias, articu-ladas entre s, con financiamiento y conobjetivos claramente establecidos (AMC,

2010).En aos recientes, se han realizado

esfuerzos con el objetivo de llevar a caboel establecimiento de una poltica pblicade apoyo a las EA. De hecho, en 2005, laCmara de Diputados aprob la iniciati-va de ley para el aprovechamiento de lasfuentes renovables de energa; sin em-bargo, esta iniciativa no fue ratificada por

el Senado.


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En este contexto, en 2007 se publicen el Diario Oficial de la Federacin (DOF)la reforma a la Ley Federal de Derechosen Materia de Hidrocarburos, en dondese establece el pago de 0.65% del valor

del petrleo crudo y el gas natural extra-dos en el ao. Este ingreso se aplicara ala investigacin cientfica y tecnolgica enmateria de energa; una parte de esta re-caudacin se destinara al Fondo Secto-rial Conacyt/Sener para SustentabilidadEnergtica, el cual tiene como meta elimpulso a la investigacin cientfica ytecnolgica aplicada a fuentes renova-bles de energa, eficiencia energtica, usode tecnologas limpias y diversificacin defuentes primarias de energa.

Sumndose a esta iniciativa, en 2008se public la Ley para el Aprovechamientode Energas Renovables y el Financiamien-to de la Transicin Energtica (LAERFTE)(DOF, 2008), que tienen como objetivoprincipal la regulacin del aprovecha-miento de fuentes de ER y de tecnolo-

gas limpias, con la finalidad de generarelectricidad con utilidades distintas a laprestacin del servicio pblico de energaelctrica, as como establecer la estrate-gia nacional y los instrumentos para elfinanciamiento de la transicin energti-ca. Esta ley prev la creacin de un fondopblico, el Fondo para la Transicin Ener-gtica y el Aprovechamiento Sustentable

de la Energa, que servira para financiarla estrategia nacional correspondiente.

Ese mismo ao se public el decretopor el que se reform y adicion el ar-tculo 33 de la Ley Orgnica de Adminis-tracin Pblica Federal (DOF, 2008b) que,entre otras cosas, demanda que el Ejecu-tivo federal enve cada ao al Congreso dela Unin, para su ratificacin, la Estrate-

gia Nacional de Energa (ENE).

Retomando la importancia de esteproyecto, segn la Estrategia Nacional deEnerga, para el final del periodo 2012-2026(Sener, 2012b), el sector energtico opera-r con polticas pblicas y un marco legal

que le permitir contar con una ofertade energticos diversificada, suficiente,continua, de alta calidad y a precios com-petitivos (Sener, 2012b). Basado en ello,la ENEincluye como meta incrementar laparticipacin de las fuentes de EAen la ge-neracin de electricidad en 35%. Asimismo,en dicha estrategia se considera comologro fundamental alcanzar un ahorro deenerga de 15% respecto a la proyeccinde la lnea base del consumo nacional deenerga.

Por ello, en 2009, como parte de laLAERFTE, la Secretara de Energa elaborel Programa Especial para el Aprovecha-miento de Energas Renovables (PEAER),que contiene los objetivos y las metas es-pecficas de participacin de las ER.

No obstante, a pesar de las acciones

legales en favor, existen dudas sobre silos fondos para la promocin de las ERyde la EE sern realmente efectivos paralograr una transicin energtica en Mxi-co. Los expertos en ERproponen que, pararealizar dicha transicin con mayor rapi-dez y eficacia, es necesario, entre otrasacciones, promover a nivel legislativo lacreacin de una Comisin Nacional de las

Energas Renovables (CNER), la cual atien-da la evaluacin y promocin de las ER.Adems, tambin se plantea la necesidadde tener un Instituto Nacional de Ener-gas Renovables (INER) que, trabajandoen red con todos los centros y grupos deinvestigacin en las diferentes tecnolo-gas, sea el brazo tecnolgico de la CNER,para as contribuir al desarrollo de la tec-

nologa mexicana que deber dar soporte


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a la industria nacional emergente en elramo. Aadidas a estas acciones, se debe-r elevar a rango constitucional el aprove-chamiento de estas energas y dictar porley el establecimiento de las metas cuan-

titativas de mediano y largo plazo que ha-brn de alcanzarse (AMC, 2010).Justamente, con el propsito de con-

tribuir a la construccin de solucionesviables en relacin con la situacin ener-gtica actual del pas y para un futurosustentable, adems de impulsar los avan-ces sealados en este diagnstico, en elpresente documento se toman en cuen-ta las conclusiones y resultados de variasreuniones, como el Taller sobre EnergasAlternas de la Academia Mexicana deCiencias (2010), el Seminario Internacio-

nal Mxico en los Escenarios Globales, lareunin de miembros de la Red de Fuen-tes de Energa en el campo de polticaspblicas en energa y el simposio Latransicin energtica y las energa alter-

nas, oportunidades y responsabilidades,organizado por la Coordinacin de la In-vestigacin Cientfica de la UNAM(2011).

Asimismo, en este trabajo se expo-ne una breve descripcin del estado queguardan las EA en el mbito tanto na-cional como internacional, as como unaserie de recomendaciones respecto de lainvestigacin y el desarrollo tecnolgicoque deben realizarse en el pas, a finde que estas fuentes avancen de maneraefectiva y sean parte, en el corto plazo, dela matriz energtica nacional.


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captulo 2

Identificacin del

estado que guardan laciencia y la tecnologaa nivel nacional einternacional

En 2010, la generacin elctrica con energas alternas (EA)signific poco ms de 32%del total mundial; las energas renovables (ER)representaron 19.4%, en tanto la energanuclear (EN)lleg a 12.8%. Es importante mencionar que los sistemas fotovoltaicos (FV),los elicos, el biogs, los biocombustibles lquidos y la energa solar trmica registraronlos crecimientos anuales ms dinmicos de las EA, con valores de 44%, 25%, 15%, 11%

y 10%, respectivamente (REN21, 2012). De manera consistente con lo anterior, la EEy eluso de las tecnologas de captura y secuestro de carbono (CCS, por sus siglas en ingls)se consideran de gran importancia. Por un lado, para prolongar el uso de los recursosfsiles existentes aprovechndolos racionalmente y, por otro lado, para tratar de des-plegar un uso limpio de los recursos fsiles en trminos de emisiones de CO

2.

Aunque existe una gran actividad de investigacin cientfica y tecnolgica rela-cionada con las fuentes fsiles, aqu slo se har referencia a las tecnologas que con-

tribuyan a la transicin energtica hacia un sistema mundial sustentable en energa.De todas las EA, las ERson las que ms se han extendido en los mercados interna-

cionales en los ltimos aos. En 2011, alrededor de 50 pases contaban con tecnologaelica instalada, y la energa solar fotovoltaica creca rpidamente en el mundo; a su vez,el inters en la geotermia se ha incrementado tambin por las expectativas sobre la exis-tencia de importantes recursos en el mundo. Agregndose a estas fuentes, la produccinde biocombustibles lquidos en Brasil, Estados Unidos y Europa ha crecido notablemen-te, y los calentadores solares de agua son usados en ms de 200 millones de hogares.Cabe recalcar que la mayora de las tecnologas de ERhan experimentado un crecimiento

continuo, tanto en fabricacin de equipos como en ventas e instalacin. Mucho de loexpuesto se debe a que los precios disminuyeron gracias a las ventas y los avances dela tecnologa, especialmente en el campo del aprovechamiento de la energa solar.

La inversin mundial en ERtuvo un aumento de 17% de 2010 a 2011, lo cual signi-fic una inversin de 257 000 millones de dlares; sin incluir la estimada en colectoressolares de agua, que se calcul para ese ao en 10 000 millones de dlares (REN21, 2012).

Conviene hacer notar que en el mundo, recientemente (2012) se ha disminuidoel apoyo poltico y financiero a estas tecnologas, debido a las crisis y tensiones inter-nacionales, lo cual ha provocado tambin un decremento en los apoyos al desarrollo

de nuevos proyectos (REN21, 2012).


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En lo que concierne a la eficienciaenergtica (EE), la Agencia Internacional deEnerga (2012) estima que las mejoras enla produccin de energa pueden contri-buir a reducir 31% de las emisiones de CO

2

potencialmente alcanzables para 2050 enel sistema energtico mundial. Esta reduc-cin se lograra, en gran parte, controlando

y disminuyendo el uso actual de tecnolo-gas obsoletas y prcticas ineficientes queprevalecen en el mundo, as como atacan-do la falta de estndares y normas de con-sumo energtico en equipos industriales yalgunos electrodomsticos en el sector re-sidencial, entre otros, adems del bajoreemplazo de los vehculos en el transporte.

En cuanto a la EN, a inicios de 2012 seencontraban en construccin 66 plantasnucleares en 14 pases, las cuales se cal-cula que representarn 63 849 MW de laproduccin de electricidad. Sin embargo,en marzo de 2011 se present el acciden-te nuclear ms importante desde el deChernbil en 1986: la fuga radiactiva en

la central de Fukushima Daiichi, en Japn,suceso que se ha convertido en un serioobstculo para el desarrollo de la energanuclear en el mundo.

Para concluir este apartado, debe se-alarse el tema de la tecnologa de captu-ra y secuestro de carbono (CCS), con la cualse pretende desplegar una nueva genera-cin limpia de centrales termoelctricas

en cuanto a sus emisiones de CO2. En elmundo existen ocho grandes proyectos deCCSque estn almacenando aproximada-mente 23 millones de toneladas de CO

2.

No obstante, esta tecnologa est an de-sarrollndose y siendo validada en el pla-no comercial, pero tiene, entre otros im-portantes retos, los altos sobrecostos queproduce su incorporacin en las centrales

termoelctricas a base de recursos fsiles.

En la siguiente seccin se presentael estado que guardan la ciencia y la tec-nologa en cada una de las fuentes de EAconsideradas en este estudio, as como enEEy en la tecnologa de CCS.

Energa solarLa figura 6 muestra la distribucin de ener-ga solar incidente en la Tierra, dada entrminos de la insolacin diaria promedioanual, medida en kilowatt hora por m2(kWh/m2) por ao. Los paralelos 40 oN y35 oS definen la llamada franja solar ocinturn solar que tiene la peculiaridadde albergar al 70% de la poblacin mundial

y recibir la mayor cantidad de energa so-lar del planeta.

Como se observa en esta figura, M-xico queda dentro de esta franja y su po-tencial de aprovechamiento de energasolar es uno de los ms altos del mundo.Detallando esta posicin, puede mencio-narse que alrededor de tres cuartas par-tes del territorio nacional son zonas con

una insolacin media del orden de los5 kWh/m2al da, el doble del promedio enEUA. Particularmente, la zona del noroestedel pas (los estados de Chihuahua, Sono-ra y Baja California) posee el recurso solarms abundante con insolaciones que re-basan los 6 kWh/m2al da.

Es clave recalcar que la energa solarconsiste en un conjunto de radiaciones

Figura 6. Distribucin de la energa solar enel mundo (kWh/m2/ao)

40 N

35 S


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electromagnticas emitidas por el Sol, lascuales, al interaccionar con diferentes ti-pos de materiales, son transformadas enotras formas de energa. De hecho, exis-ten varios mecanismos naturales que

convierten a la energa solar en otras for-mas de energa tiles para el ser humano.Entre esos mecanismos se encuentranlos fsicos, los qumicos y los biolgicos.A continuacin se presentarn las princi-pales tecnologas que aprovechan estosmecanismos para satisfacer necesidadesenergticas humanas.

Es importante recordar que de todaslas fuentes renovables que existen en elplaneta, la energa solar es la ms abun-dante; incluso puede afirmarse que, salvola geotermia, todas las dems fuentes re-novables de energa son manifestacionesindirectas de la energa solar que incidesobre la Tierra.

Para tener una idea ms clara sobrela riqueza energtica del Sol, debe desta-carse que la energa solar que llega a la

Tierra en diez das equivale a todas lasreservas de petrleo, gas y carbn conoci-das en la actualidad.

Este recurso solar en Mxico es real-mente abundante. A propsito de esto,con la calidad de insolacin que tienen losestados de Sonora, Chihuahua y Baja Ca-lifornia, y utilizando tecnologas solaresinstaladas en una fraccin de los territo-

rios de esos estados, se podran satisfacertodas las necesidades energticas de losmexicanos en el presente y en el futuro.

Energa solar fotovoltaicaDe las tecnologas solares, la fotovoltaica(FV) es en la actualidad la que tiene el ma-

yor crecimiento a nivel mundial. Esta tec-nologa est basada en las celdas solares.

Como se sabe, la forma ms comn de

estas celdas se basa en el efecto fotovol-taico, en el cual la luz que incide sobre undispositivo semiconductor de dos capasproduce una diferencia del fotovoltajeo del potencial elctrico entre las capas.

Este voltaje es capaz de conducir una co-rriente a travs de un circuito externo, demodo que se genere trabajo til.

Como se acaba de decir con anterio-ridad, la industria de los paneles fotovol-taicos est creciendo muy rpidamente;dentro de stos, los sistemas fotovoltai-cos integrados a la red elctrica son losque mayor crecimiento han tenido. En losltimos aos, en particular, los europeoshan instalado ms sistemas fotovoltaicosen su regin. Esto es debido fundamen-talmente a las polticas energticas van-guardistas de la Unin Europea.

Esta popularizacin de la tecnologaa base de fotoceldas cuenta con una largatrayectoria de desarrollo tecnolgico e in-dustrial, lo que ha permitido que actual-mente ofrezcan duracin, confiabilidad y

seguridad en su operacin.En este contexto, en 2011, el creci-

miento del mercado mundial de las tec-nologas FVfue notable: la capacidad ope-rativa que se aadi fue de 30 GW; estoes, 74% ms que en 2010, llegando a casi70 GW. Por supuesto, la Unin Europeadomin el mercado mundial de FV, ya quesignific casi tres cuartas partes del total

mundial de energa de este tipo instalada(REN21, 2012).

La tecnologa FVque ha tenido en aosrecientes los mayores crecimientos es la FVde silicio (Si). Sin embargo, este sbito cre-cimiento, aunado a las aplicaciones que setienen del Si en la electrnica, produjeronun desabasto del material, promoviendoel flujo de inversin hacia la FVde pelculas

delgadas, lo que dio una oportunidad para


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los fabricantes de tecnologa de cobre-in-dio-galio-selenio (CIGS).

Este crecimiento hizo de la tecnologaFVuna opcin importante en la bsquedade la sustitucin de los HCy de la reduc-

cin de gases de efecto invernadero (GEI),adems de que este incremento ha logra-do una significativa disminucin en el cos-to de la inversin, que es quizs uno de losmayores obstculos para la instalacin deesta tecnologa en los pases en desarrollo.

La situacin en Mxico

Histricamente se reportan actividadesen nuestro pas relacionadas con la tec-nologa fotovoltaica (FV) desde mediadosde la dcada de 1970. Para 1980, el Cen-tro de Investigacin y de Estudios Avan-zados del Instituto Politcnico Nacional(Cinvestav-IPN) puso en operacin unaplanta piloto para fabricar mdulos foto-voltaicos de silicio cristalino, con una ca-pacidad de produccin de 15 kW por ao.Pese a este desarrollo temprano y al gran

potencial de insolacin (2 000 kWh/m2

en promedio anual), en Mxico se ha sacadopoco provecho del uso de la tecnologa FV,

ya que su implementacin en los ltimos20 aos apenas ha crecido 1 MW por ao.

La aplicacin ms utilizada en nues-tro pas es la de los sistemas FVautno-mos, empleados para generar electrici-dad en las reas rurales. El Instituto de

Investigaciones Elctricas (IIE) ha tenidoun papel importante, en alianza con laComisin Federal de Electricidad (CFE),para aplicar esta tecnologa en sistemasde telecomunicaciones, en telesecunda-rias y en clnicas en zonas rurales. De ma-nera especial, el Fideicomiso de RiesgoCompartido FIRCO/Sagarpa y varias em-presas agropecuarias, ante la falta de co-

bertura de la red elctrica convencional,

han promovido el uso de esta tecnologapara aplicaciones del sector productivoprimario. Tambin Petrleos Mexicanos(Pemex) ha utilizado recurrentemente lossistemas FV para accionar sistemas de

monitoreo y control en plataformas petro-leras. Adems, en el pas se han instaladoalgunos sistemas hbridos FV/elicos.

A propsito de esta evaluacin tec-nolgica, a finales de 1990 el IIE apoylas primeras aplicaciones fotovoltaicasconectadas a la red y se llevaron a caboproyectos piloto en las ciudades de Mexi-cali, Baja California, y Hermosillo, Sonora,destacando la especificacin de los sis-temas FVcon una potencia de 1 kilowattpico (kWp), los cuales se instalaron en 220casas habitacin en la ciudad de Mexicali.

Continuando con estos avances, des-de 2008 la inversin de las empresas pri-vadas en FV se increment, entre otrascosas por la aparicin de la LAERFTE, ya quela Comisin Reguladora de Energa abriesquemas de interconexin de pequea

escala para usuarios residenciales (hasta10 kW) y usuarios de baja tensin (has-ta 30 kW), incluso tambin para usuariosde mediana escala, hasta capacidades de500 Kw (DOF, 2008); todos estos esque-mas han sido aprovechados por usuariosresidenciales, dueos de edificios pbli-cos, empresas automotrices y cadenas desupermercados con sistemas FVconecta-

dos a la red (figuras 7 a 10).Con este ritmo de crecimiento, en

2011 la capacidad instalada en Mxico desistemas fotovoltaicos era de slo ochomillones de watts pico (MWp). Esta can-tidad es muy pequea comparada con loque ocurre en otros pases como Espaa,que tena en ese mismo ao 4 338 MWp;o Alemania, que contaba con 17 370 MW.

Sumndose a estas cifras, la capacidad


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Figura 7. Planta fotovoltaica de 10 kWp, Instituto de EnergasRenovables, UNAM, Temixco, Morelos

Figura 8. Central solar fotovoltaica Santa Rosala de 1 MWp,CFE, Baja California Sur

Figura 9. Central solar fotovoltaica MUTEC de 30 kWp,CFE, Ciudad de Mxico

instalada fotovoltaica en el mundo en2010 alcanz los 40 000 MWp.

Esto deja clara la tendencia de quelos mercados futuros de las celdas solaresdependern estrechamente del desarro-llo de la tecnologa, en donde los esfuer-

zos de investigacin se centrarn en una

combinacin para aumentar la eficienciay bajar los costos de produccin.

Energa solar trmica de bajatemperatura (ESBT)La energa solar trmica se refiere a los

sistemas tecnolgicos solares que apro-


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vechan la energa radiante del Sol paraproducir calor. En estos sistemas, la ener-ga solar es captada por una superficieabsorbente que transfiere el calor a unfluido trmico (agua, aire, aceite, u otros)para elevar su temperatura y as satisfa-cer los requerimientos de calor en distin-tas aplicaciones.

En funcin de la temperatura quepuede alcanzar la superficie absorbente,los sistemas se clasifican como de baja,media y alta temperatura. En este aparta-

do, se consideran los de baja temperatura(ESBT).

Se les denomina ESBTporque la tem-peratura alcanzada por el fluido trmicoest por debajo del punto de ebullicin delagua. Estos captadores solares de baja tem-peratura se utilizan para el calentamientode agua en viviendas, en albercas, en al-gunos procesos industriales y en el sector

agropecuario; tambin se pueden usarpara algunos procesos de desalacin deagua, secado de alimentos, calentamien-to de espacios y refrigeracin (figura 11).

Esta tecnologa solar de captadoresde baja temperatura est muy desarro-llada, cuenta con una industria amplia-mente establecida a nivel mundial y esten rpido crecimiento. Por cierto, la apli-cacin ms usada es la del calentamientode agua para uso domstico.

Debe sealarse que para finales de

2010, la capacidad de colectores solarestrmicos en operacin en todo el mun-do era igual a 195.8 gigawatt-trmicos(GWt), correspondientes a 279.7 millonesde metros cuadrados. En las postrimerasde 2011 esta cifra habra crecido 25%, a245 GWt. De esta cantidad, 88.3% co-rrespondi a colectores solares de placaplana (FPC) y de tubos al vaco (ETC), 11%

Figura 10. Planta fotovoltaica interconectada a la red delproyecto UNDP/GEF-IIEde 180 kWp, Zacatecas

Figura 11. Secador solar y refrigerador solar intermitente,Instituto de Energas Renovables, UNAM, Temixco, Morelos


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perteneci a colectores sin cubierta devidrio, en tanto que slo 0.7% provinode colectores solares para calentamien-to del aire con y sin cubierta de vidrio. Enla actualidad, China es el primer pas en

produccin e instalaciones de sistemasESBT(REN21, 2012).


Como ya antes se haba comentado, elpas cuenta con una elevada irradiacinsolar, del orden de 18 MJ/m2 de prome-dio anual, lo que ofrece un gran potencialpara su aprovechamiento. Esto fue enten-dido por algunos investigadores empren-dedores, quienes iniciaron y promovieronla utilizacin de sistemas ESBTen los aossesenta del siglo pasado; por ello, la na-cin cuenta con fabricantes de calentado-res solares de agua con ms de 35 aosde experiencia.

Es trascendente mencionar que Mxi-co es uno de los mercados ms importan-tes en el mundo en cuanto a instalacin

y venta de sistemas de ESBT. Como unamuestra de ello, en el ao 2010 se insta-laron sistemas de captadores solares paracalentamiento de agua en un rea equiva-lente a 272 580 m2, llegando a un acumu-lado en el pas de 1 665 502 m2(figura 12).

Debido a la popularizacin de estosequipos, se cuenta en Mxico con una nor-ma para colectores solares de aplicacin no

obligatoria, la NMX-ES-001-NORMEX-2005,as como una de sistemas solares en ela-boracin, la norma NMX-ES-004-NORMEX.Desafortunadamente, estas normas vi-gentes no se aplican, lo que ha resultado

en el deterioro de la calidad de los siste-mas que se estn instalando.A pesar de que en el pas se tiene ex-

periencia en la fabricacin e instalacinde captadores de energa solar, esta tec-nologa presenta varios problemas. Porejemplo, no se cuenta con un inventarioni con bases de datos sobre el funciona-miento, mantenimiento y condiciones deoperacin locales de los equipos; tampo-co se cuenta con polticas de aplicacinmasiva, ni de I+D+i ni de difusin sobrela existencia de las tecnologas, carenciasa las cuales se aaden las limitaciones enla capacitacin del personal que instalaestos sistemas, entre otros conflictos.

Respecto a las otras tecnologas ESBT,como la de refrigeracin, secado y pro-duccin de fro, stas se encuentran en

desarrollo incipiente en Mxico y slo secuenta con algunos prototipos.

Energa solar trmica de mediatemperatura (ESMT)Tomando en cuenta la clasificacin ex-puesta en el apartado anterior, se le de-nomina energa solar trmica de mediatemperatura (ESMT) a la que se obtiene

Figura 12. Casas con calentadores solares (izquierda); programa deHipotecas Verdes en Monterrey, Nuevo Len, 2011 (derecha)


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con sistemas de tubos evacuados o de con-centracin de energa solar, los que per-miten alcanzar temperaturas en el fluidotrmico superiores a los 100 oC pero me-nores a los 250 oC.

De hecho, el desarrollo de la llamadatecnologa para el calentamiento solarpara procesos industriales es un rearelativamente nueva, la cual permite laaplicacin de la energa solar a los sec-tores comerciales e industriales. Esto esfundamental, ya que el sector industrialtiene uno de los consumos energticosms elevados en el mundo (en Mxicocorresponde a 26.3% del consumo finaltotal de energa). No obstante, el uso dela energa solar en este sector es limitadoa nivel mundial, pero tiene un gran po-tencial de desarrollo.

Uno de los principales condicionan-tes de energa para los procesos comer-ciales o industriales es que stos necesi-tan normalmente de temperaturas pordebajo de los 250 oC. Cabe resaltar que

hay muchas aplicaciones para procesosen el sector industrial que requieren ener-ga a temperaturas inferiores a los 80 oC,los cuales pueden ser fcilmente alcan-zables con la tecnologa comercial de loscaptadores solares planos o de tubosevacuados, presentes ya en el mercado.En cuanto a aquellas aplicaciones que

necesitan temperaturas superiores a los80 oC y hasta los 250 oC, deben desarro-llarse tanto los captadores solares de altaeficiencia como los concentradores sola-res, con sus diversos componentes para

integrar sistemas. Entre esas aplicacionesse encuentran los sistemas para enfria-miento o refrigeracin.

Actualmente hay 90 plantas termo-solares para calor de proceso industrialque han sido reportadas en todo el mun-do, las cuales alcanzan una capacidadinstalada de cerca de los 25 megawattstrmicos (MWt) (35 000 m2). No obstan-te, su potencial es mucho mayor. Slo enlos pases de la Unin Europea, se estimaque el potencial es de 100 a 125 GWt. Enlo referente a Mxico, esta tecnologa esincipiente, pues solamente hay algunosgrupos de investigacin trabajando en eldesarrollo de tales plantas, y generandoalgunos prototipos.

Energa solar trmica de alta

temperatura (ESAT)Se denomina energa solar de alta tempe-ratura y de alta concentracin (ESAT) a laque se obtiene en los sistemas solares, sistos alcanzan temperaturas mayores a250 C. La ESATtiene aplicaciones valiosasen procesos industriales y en la genera-cin de potencia elctrica.

Figura 13. Mdulo de concentrador solar parablico para calorde proceso industrial, Instituto de Investigaciones Elctricas


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Las tecnologas de ESAT para gene-racin elctrica, tambin llamadas tec-nologas de potencia solar concentrada(CSP, por sus siglas en ingls), han tenidoen aos recientes un crecimiento muy im-

portante. Las plantas de potencia de con-centracin solar (CSP) producen potenciaelctrica transformando la energa solaren energa trmica a alta temperatura.Esta energa trmica es transferida al blo-que de potencia para generar electricidad.

Para lograr rendimientos ptimos, lasplantas de potencia de concentracin so-lar pueden ser dimensionadas para gene-rar electricidad para poblados pequeos(10 kWe) o para aplicaciones conectadasa la red (hasta 100 MWe o ms). Algunosde estos sistemas usan almacenamien-to trmico para periodos de das nubla-dos o para utilizarse por la noche. Otrasplantas pueden combinarse con sistemasque operan con gas natural, con lo cual

las plantas hbridas resultantes ofrecenpotencia despachable de alto valor. Talesatributos, junto con el rcord mundial deeficiencia de conversin solar-elctrica(30% de eficiencia), hacen que estas tec-

nologas sean una opcin muy atractivaen zonas del planeta, dentro del cinturnsolar con una alta insolacin, como lasque existen en el noroeste del pas.

Hoy en da existen cuatro tecnolo-gas que estn siendo promovidas inter-nacionalmente. Cada una de ellas puedevariar en diseos o en configuracin. Lacantidad de potencia generada por unaCSP depende de la cantidad de radiacinsolar directa que incide sobre ella. Estastecnologas utilizan fundamentalmenteradiacin solar directa. En la figura 14 seexhiben fotografas de las cuatro arqui-tecturas que existen: cilindro-parablico,fresnel-lineal, disco-Stirling y de receptorcentral.

Figura 14. Plantas de potencia de concentracin solar, con las cuatro arquitecturas

existentes: a) cilindro-parablico,b) fresnel-lineal, c) disco-Stirling, y d) receptor central


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El ejemplo histrico ms importan-te de las CSPes el complejo de potenciatermosolar ubicado en Kramer Junction,California, con los llamados SEGS (SolarEnergy Generating Systems). Este com-

plejo est constituido por nueve plan-tas que utilizan concentradores del tipocilindro-parablico, los que en su conjun-to ocupan una superficie de 2.5 millonesde m de concentradores solares. Los nue-ve SEGSde diferentes capacidades sumanen total 354 MWe.

Dicho complejo termosolar se cons-truy entre los aos 1986 y 1991. La ex-periencia en la operacin de los SEGS enCalifornia arroja 100 aos equivalentesde operacin comercial, demostrando te-ner las ms altas eficiencias solares y pro-duciendo la electricidad solar ms bara-ta, con una alta disponibilidad de planta.Estos sistemas fueron diseados comoplantas hbridas con 75% de energa solary 25% de gas.

Despus de un largo periodo de apro-

ximadamente 15 aos de no edificar nue-vas CSP, en los ltimos aos se estnconstruyendo diferentes plantas en todoel mundo, a un ritmo acelerado. El incre-mento es sorprendente y se puede afir-mar que hay ms de 10 000 MWe enoperacin, construccin o desarrollo.

Como ejemplo de estas nuevas plan-tas se presenta a la CSP Gemasolar, ubi-cada en Sanlcar La Mayor, en Sevilla,Espaa. sta es una planta de 19.9 MWe,con arquitectura de receptor central, y es

la primera planta comercial en el mundoque aplica la tecnologa de receptor detorre central y almacenamiento trmicocon sales fundidas. La produccin elc-trica neta es de 110 gigawatts hora porao (GWh/ao), generados a partir de uncampo solar con 2 650 helistatos en 185hectreas. El sistema de almacenamientotrmico de la planta consiste de un tan-que de reserva de sales calientes, el cualpermite una autonoma de generacinelctrica de hasta 15 horas sin aporte so-lar. Esto quiere decir que la planta operalas 24 horas. En la figura 15 se proyectandos fotografas de la planta solar de la to-rre central Gemasolar, en operacin.

Otra de las tecnologas de ESAT quese encuentra en desarrollo es la relacio-nada con la produccin de combustibles

solares, en particular hidrgeno o produc-tos industriales.


En la Repblica Mexicana la aplicacinde ESATes limitada. Sin embargo, ha habidoinvestigacin en el rea, en universidades

Figura 15. Planta de energa solar por concentracin Gemasolar (torre central),

Torresol Energy, Sevilla, Espaa


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y en otras instituciones del pas, por msde 30 aos. Como ejemplo importante deestos trabajos se destaca el avance hechoen el Instituto de Ingeniera de la UNAM, en-tre 1980 y 1981, en el cual se construy

y oper una planta solar con 16 mdu-los de concentradores cilindro-parablicoscon 550 m2de rea de captacin. La plan-ta oper con aceite trmico que alcanza-ba los 300 oC. Actualmente, la instalacincuenta con ocho mdulos concentrado-res y un rea de captacin total de 275 m2(figura 16).

Otro ejemplo reciente de los esfuer-zos que se estn haciendo en ESAT, enparticular para impulsar las tecnologasde generacin de potencia termosolar,es el Campo de Pruebas de Helistatos(CPH), recientemente inaugurado (octu-bre, 2011) en Hermosillo, Sonora. El CPHse desarroll como uno de los subpro-

yectos del plan denominado LaboratorioNacional de Sistemas de ConcentracinSolar y Qumica Solar (LACyQS), financiado

por el Conacyt, la UNAMy la UNISON, y cuyainstitucin responsable es el Instituto deEnergas Renovables de la UNAM. El objeti-vo general de dicho plan es dotar a Mxicode instalaciones de primer nivel para lle-var a cabo la investigacin y el desarrollotecnolgico en equipos de concentracinsolar, as como para ayudar a consolidarlas redes de investigacin y la formacin

de recursos humanos en el rea.El CPHes una instalacin de tecnolo-

ga de torre solar, nica en Latinoamrica,

que cuenta con una torre de 33 m de al-tura, un laboratorio y un cuarto de controlanexos, as como un campo de 15 helis-tatos, cada uno de 36 m2y con razn deconcentracin de 25. Hoy en da se lleva a

cabo en el CPHel desarrollo y la prueba deprototipos de helistatos de fabricacinnacional, componentes clave de la tecno-loga de torre solar.

En la segunda etapa del proyectoLACyQS, que ha iniciado en 2013, el CPHsetransformar en una Planta Experimentalde Torre Central, la cual contar con 82helistatos, para alcanzar una potenciatotal de 2 MW trmicos, con un nivel deconcentracin de 900. Adems, se desa-rrollar tambin un receptor trmico y suscomponentes auxiliares, los que permiti-rn llevar a cabo diversas investigacionessobre generacin elctrica (figura 17). Seespera que estas instalaciones permitanimpulsar el desarrollo de una industrianacional de CSP.

Tambin en el rea de la ESATy dentro

del LACYQSse ha construido y est en ope-racin un Horno Solar de Alto Flujo Radia-tivo (HoSIER), con capacidad de 30 kWt,que llega a concentraciones solares picopor arriba de 18 000, alcanzando tempe-raturas arriba de los 3 400 oC. Este hornoest ubicado en el Instituto de EnergasRenovables de la UNAM, en Temixco, Mo-relos (figura 18).

Esta instalacin de primer nivel es laprimera en Amrica Latina. En ella se esthaciendo investigacin y desarrollo tec-

Figura 16. Planta solar, Instituto de Ingeniera, UNAM, Mxico, 1980


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nolgicos en diversos tpicos de la con-centracin solar (estudio y desarrollo de

materiales, procesos, dispositivos, etc.), enparticular en el almacenamiento de ener-ga por medios termoqumicos, enfocadosa la produccin de combustibles solares yde diversos productos industriales.

A pesar de que algunos de los gruposde investigacin en el rea de concentra-cin tienen reconocimiento y colaboracininternacional, y que estn formando a in-

vestigadores jvenes, todava es reducida

la comunidad de investigacin en el reade la ESAT. Se considera que este proble-

ma se debe, fundamentalmente, a la fal-ta de una poltica pblica que visualiceesta rea como estratgica y que apoye

y ample los esfuerzos realizados hasta lafecha.

Es relevante enfatizar que una de lascaractersticas que tiene la energa solares su intermitencia. Este inconveniente,desde el punto de vista de fuente pri-

maria de energa, se ha resuelto con las

Figura 17. Campo de pruebas de helistatos del Laboratorio Nacionalde Sistemas de Concentracin Solar y Qumica Solar, IER-UNAM/UNISON,Hermosillo, Sonora, 2012

Figura 18. Horno Solar de Alto Flujo Radiativo (HoSIER), LaboratorioNacional de Sistemas de Concentracin Solar y Qumica Solar,

Instituto de Energas Renovables, UNAM, Temixco, Morelos, 2012


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estrategias de hibridacin de sistemaso de almacenamiento energtico. En laestrategia de hibridacin, los sistemassolares se han acoplado a sistemas fsi-les para garantizar el servicio energtico

cuando se necesite. En la estrategia paraalmacenar se han desarrollado sistemasde almacenamiento de energa solar parasatisfacer la demanda en las horas en queno se cuente con el recurso solar. Estasestrategias estn siendo muy exitosas yhan permitido el crecimiento notable delos mercados de varias de las tecnologassolares.

BioenergaLa bioenerga es la fuente de energa quese obtiene de la biomasa, que puede serlea, carbn vegetal, residuos agrcolas,pecuarios y municipales (susceptibles dequemarse directamente o gasificarse pa-ra producir calor y electricidad; o en sudefecto, estos residuos pueden transfor-marse va procesos aerbicos o anaerbi-

cos para la obtencin de biogs). Tambinen este apartado entran las plantacionespara la produccin de biocombustibles,los cultivos energticos terrestres y, lti-mamente, cultivos energticos acuticos(por ejemplo, algas).

La produccin sostenible de biomasabrinda numerosos servicios ambientales,incluyendo el control de la erosin del

suelo, la regulacin del ciclo hidrolgicoy la proteccin del hbitat de fauna sil-vestre. Si las plantaciones energticas seestablecen en tierras degradadas, es po-sible rehabilitarlas mejorando la calidad yfertilidad del suelo.

La capacidad instalada en generacinelctrica con bioenerga aument en elmundo de 66 GW en 2010 a casi 72 GW a

finales de 2011. La electricidad se genera

a travs de un 88% de la biomasa slida yresiduos slidos urbanos, la cual se apro-vecha a partir de plantas de fuego directoo co-combustin (con carbn o gas natu-ral) (REN21, 2012).

En esta rea, Estados Unidos es ellder mundial en generacin elctrica pro-veniente de la biomasa slida y de resi-duos slidos urbanos: a finales de 2011,la capacidad instalada en ese pas era decasi 14 GW. Esto es una prueba de queel uso de la bioenerga en el mundo estcreciendo, particularmente con los pe-llets de madera, el biodiesel y el bioetanolcomo principales combustibles comercia-lizados. Los mercados de la UEson los demayor expansin, donde estos combus-tibles son utilizados para la calefaccin(REN21, 2012).

Sin embargo, las plantaciones y cul-tivos energticos en grandes extensionesde superficie han sido objeto de seve-ras crticas relativas a los problemas socia-les, ambientales y al desarrollo econmico

en las regiones pobres, porque presentanrepercusiones negativas sobre la preser-vacin de la biodiversidad y de los eco-sistemas, as como sobre la produccinde alimentos; en este ltimo aspecto, seha evidenciado que el aumento de cul-tivos energticos impacta en el alza delos precios. Aunado a lo anterior, en algu-nos pases (como Brasil) se ha favorecido a

las corporaciones y a grandes agricultoresen detrimento de los agricultores locales.


El potencial de la bioenerga en Mxico seestima entre 3 035 PJ/ao y 4 550 PJ/ao(AMC, 2010). Destaca especialmente el po-tencial energtico de la biomasa prove-niente del manejo y explotacin sustentable

de los bosques naturales (especialmente del


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uso de sus residuos), los subproductosagrcolas, los residuos slidos municipa-les, las plantaciones forestales y los cul-tivos energticos. Pese a este importantepotencial, en el pas solamente se explota

la versin ms tradicional, es decir, el con-sumo de lea como combustible residen-cial y en pequeas industrias, en tantoque el bagazo de caa es empleado en losingenios azucareros.

Recientemente, en el pas se ha ini-ciado la explotacin de lo que se deno-mina la primera generacin de biocom-bustibles, a raz de la entrada en vigor dela Ley de Promocin y Desarrollo de losBioenergticos (DOF, 2008a).

Esta tendencia hace suponer que, aun-que se tenga un gran potencial de bioener-ga, no se debe contemplar que esta fuentesustituya toda o la mayor parte de la ener-ga obtenida de los combustibles fsiles.As, la bioenerga debe constituirse comocomplemento del abanico que representanlas ER.

Debe mencionarse que, a diferenciade la energa elctrica que se obtiene comoproducto con la mayora de las fuentes deER, corresponde a la bioenerga aprovecharlas caractersticas de transformacin de labiomasa para la obtencin de combus-tibles slidos, gaseosos, pero sobre todo

lquidos, para que sean utilizados en sec-tores como el del transporte (AMC, 2010).

Mxico tiene importantes fortalezasen cuanto a bioenerga, ya que cuentacon estudios sobre la disponibilidad de

suelos y de los recursos que se puedenaprovechar de manera sustentable paragenerar biocombustibles sin afectar la ge-neracin de alimentos. Adems, el pastiene laboratorios universitarios y centrosde investigacin y desarrollo tecnolgicopara la produccin de bioenerga, los cua-les le dan capacidad para desarrollar tec-nologas de transformacin para obtenerbiocombustibles (figura 19). En este rubro,incluso, ya se cuenta con instalaciones co-merciales que aprovechan el recurso de labioenerga (figura 20).

Pese a los avances descritos, se pre-sentan tambin debilidades que impac-tan en el desarrollo de la bioenerga, entrelas cuales se encuentran un marco nor-mativo insuficiente para alentar la forma-cin de mercados de biocombustibles y

una incipiente masa crtica de recursoshumanos especializados en el rea. Hacefalta una poltica energtica integral encuanto a unificar proyectos nacionalesque abarquen I+D+i, aspectos agrcolas,manejo de bosques, logstica de la reco-leccin y transporte de la biomasa y, por

Figura 19. Plantaciones agroforestales con acacias,

Cuentepec, Morelos (izquierda); plantaciones deJatropha curcas,Miacatln, Morelos, (derecha)


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supuesto, la transformacin de materia-les en bioenerga y biocombustibles conuna evaluacin de los impactos ambien-tales, sociales y de aspectos de distribu-cin y mercadeo (AMC, 2010).

Energa elicaEl viento es una fuente de energa que pue-de ser utilizada para generar electricidad oenerga mecnica. A la tecnologa que con-vierte el viento en energa elctrica se ledenomina aerogeneradora (figura 21).

Entre las EA, la energa elica es laque mayor presencia ha alcanzado en elmercado mundial, contando al terminar

2010 con poco ms de 196 GW. En 2011,sta aument su capacidad 20%, llegan-do a casi 238 GW, cifra que significa laadicin ms grande de ERa la capacidadde generacin mundial. Cabe sealar queChina represent casi 44% del merca-do mundial, seguido de EUA y Alemania(REN21, 2012).

La industria elica mundial se haconvertido en un negocio de gran impor-tancia. En buena medida esto se ha debi-do a que la tecnologa ha alcanzado tal

madurez que resulta una fuente alterna-tiva con eficiencia, confiabilidad y meno-res costos. Las inversiones en este sector

Figura 20. Planta de generacin de electricidad de 5.3 MW a partirdel biogs producido con residuos slidos urbanos de la ciudad deMonterrey, Nuevo Len

Figura 21. Aerogeneradores: de eje vertical (izquierda);de eje horizontal (derecha)


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se han incrementado sostenidamente enlos ltimos aos. Para fines de 2010, laindustria elica ya empleaba a cerca de670 000 personas en el mundo (REN21,2012).


El recurso elico en el pas es cuantioso.En algunas regiones de Oaxaca, Baja Cali-fornia, Chihuahua, Tamaulipas, Zacatecas

y Yucatn, se cuenta con caractersticasde velocidad y constancia de vientos queconvierten a Mxico en uno de los mejo-res lugares en el mundo para este modode produccin de energa (Huacuz, 2010).

El uso comercial a mayor escala de laenerga elica apenas empez en el segun-do lustro de la dcada anterior; sin embar-go, su despliegue ha sido rpido, ya que encinco aos (de 2007 a 2012) pas de unacapacidad instalada de 86 MW a 1 647 MW.Esta produccin fue impulsada por un im-portante descenso en el costo de inversinde estos proyectos elicos (CFE, 2012).

En el pas, son dos los problemas fun-damentales unidos al apogeo del aprove-chamiento del viento: las centrales eli-cas construidas hasta ahora, as como lasque se encuentran en distintas etapas deconstruccin y desarrollo, utilizan aeroge-neradores importados (Huacuz, 2010); y,

por otra parte, es notorio el bajo pago alos campesinos por rentar sus tierras.

La falta de informacin a la pobla-cin y el desconocimiento de las grandesempresas eoloelctricas sobre el estable-

cimiento ejidal y la cultura de muchaspoblaciones del pas, as como la falta derentas de tierra ms justas para el estable-cimiento de parques elicos, han provoca-do fuertes y constantes protestas, deman-das y hasta la interrupcin de proyectos.A pesar de esto, en 2011, Mxico ocup elsegundo lugar latinoamericano en poten-cia elica instalada, con 354 MW de nue-vas instalaciones, quedando slo despusde Brasil, que instal 583 MW nuevos.

Se observa tambin que la CFEha te-nido un papel marginal como productorde electricidad a partir de la energa elica,siendo la inmensa parte del desarrollo deeste producto de la iniciativa privada. Parafinales de 2012, la CFEparticipaba con cincoproyectos de instalaciones elicas de los 17que hay en el pas. El resto de los proyectos

pertenecen a la iniciativa privada y se desa-rrollaron para autoconsumo. En capacidad,lo anterior representa 593.9 MW, mientrasque la capacidad instalada del sector pri-vado asciende a 737.8 MW; por ltimo, losgobiernos de Baja California y Chiapas haninstalado 38.8 MW, (figura 22).

Figura 22. Parques elicos: en Oaxaca, Mxico, 2011 (izquierda); CFE, Nisan (derecha)


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Retomando la popularizacin de laenerga elica, para inicios de 2011, la Co-misin Reguladora de Energa haba otor-gado 27 permisos de generacin paraplantas eoloelctricas, con una capacidad

total autorizada de 3 175.3 MW, repartidaen los estados de Oaxaca, Baja California,Nuevo Len, San Luis Potos, Tamaulipas yVeracruz. Tambin se otorg un permisopara una planta de 153 MW en Zacate-cas, para iniciar operaciones a finales de2013. Por otra parte, se iniciaron estudiosde evaluacin del recurso elico en Atex-cal, Puebla, para instalar una planta queabastecer varias industrias en aquellaentidad (Sener, 2012a).

En el plano del desarrollo tecnolgi-co, el IIE, en colaboracin con otras insti-tuciones como el Centro de TecnologaAvanzada (CIATEQ), ha tratado de empren-der el desarrollo de una turbina elica de1.2 MW de capacidad, con el objetivo deque sta se pueda adaptar para operaren las condiciones de vientos intensos de

la regin de La Ventosa, Oaxaca. Parale-lamente, el IIE ha estado tambin traba-

jando para la integracin de un consorcioindustrial que fabricara y comercializa-ra los productos de este desarrollo. Estamisma institucin, desde el ao 2010, haestado desarrollando un Centro Regionalde Tecnologa Elica, que ya cuenta coninfraestructura experimental para desa-

rrollar y mejorar la tecnologa elica enlas condiciones de viento del Istmo deTehuantepec, y que, a su vez, tiene comoobjetivo formar recursos humanos en es-ta rea.

El estado de la tecnologa elica me-xicana pone de manifiesto la falta de unapoltica pblica de I+D+i, la escasez degrupos de investigacin, el atraso en el

desarrollo tecnolgico, as como la falta

de tcnicos e ingenieros en esta rea, fac-tores que jugarn un papel importanteen el futuro de Mxico, dado los cuantio-sos recursos elicos nacionales.

Energa geotrmicaLa energa geotrmica es aquella energaque puede obtenerse mediante el aprove-chamiento del calor del interior de la Tie-rra. En presencia de agua, el calor puedehacer que sta alcance temperaturas ele-vadas y alta presin, lo que genera aguacaliente o vapor de agua. Este fluido tr-mico puede aprovecharse para producirelectricidad (a travs de turbinas de vaporfuncionando con o sin ciclos binarios) opara acondicionar ambientes va bombasde calor.

En cuanto a esta tecnologa, los sis-temas convectivos hidrotermales son lossistemas geotrmicos ms convenciona-les, los cuales se explotan comercialmen-te en la generacin de hidroelectricidad.Tales equipos convectivos estn consti-

tuidos por una fuente de calor, fluido (l-quido o vapor) y roca, en donde se alma-cena el fluido geotrmico a temperaturasde hasta 500 C, aproximadamente. Estossistemas pueden a su vez clasificarse en

yacimientos de vapor dominante, lquidodominante de alta entalpa y lquido do-minante de baja entalpa.

En la actualidad, al menos 78 pases

utilizan energa geotrmica. La mayor par-te del crecimiento del uso de este recursose debe a su utilizacin como fuente decalor, mientras que la expansin de la ge-neracin elctrica con geotermia ha sidomodesta (REN21, 2012). Los pases que des-tacan por su produccin y capacidad insta-lada son: EUA, Filipinas, Indonesia, Mxico,Italia, Islandia, Nueva Zelandia y algunos

de Centroamrica y del este de frica.


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Es clave sealar que la energa geo-trmica ha logrado grandes avances parasu aprovechamiento, debido primordial-mente al desarrollo de nuevas tecnolo-gas, tales como los sistemas geotrmicos

avanzados o mejorados, conocidos comosistemas de roca seca caliente. Dichos sis-temas se caracterizan principalmente porla disponibilidad de una fuente de calor(roca caliente) y la ausencia de fluidos. Suexplotacin implica la creacin artificialde un yacimiento fracturado mediantetcnicas de fracturamiento hidrulico, elcual va acompaado por la inyeccin deagua a temperatura ambiente a travsde un pozo inyector perforado espec-ficamente para estos fines. Esta agua escalentada por conduccin al entrar encontacto con la roca seca caliente y, des-pus de adquirir condiciones adecuadasde presin y temperatura, es extrada me-diante un segundo pozo productor parasu aprovechamiento en la superficie.

Este recurso geotrmico se encuen-

tra disponible en el subsuelo, en un tra-mo de entre 2 y 4 km de profundidad,con temperaturas de 90 a 350 C, por loque se consideran sistemas muy abun-dantes y prcticamente inagotables. Noobstante, aunque el proceso de explota-cin parece ser simple, tecnolgicamentepresenta an barreras y retos por resolverpara su adecuada explotacin comercial

(AMC, 2010).Una tecnologa modesta, con un prin-

cipio simple de funcionamiento, resultaser la ms desarrollada hasta el momen-to. La climatizacin geotrmica se comer-cializa ya desde hace un tiempo y estteniendo un auge importante. Tales dis-positivos funcionan como los sistemasde aire acondicionado convencionales,

slo que el sumidero trmico ya no es la

atmsfera sino la Tierra. De esta manera,las tuberas se sumergen de 60 cm has-ta decenas de metros, para as entrar encontacto con el terreno de la edificacin(o incluso se pueden sumergir en depsi-

tos de agua, como ros o lagos, que sirvencomo sumideros trmicos). Estas mismastuberas tambin recorren la edificacin aacondicionar desde donde intercambiancalor con el sumidero. Dichas instalacio-nes pueden ser de baja entalpa (sin bom-ba de calor) o de alta entalpa (con bombade calor). Las primeras son las ms eco-nmicas, pues slo necesitan de tuberaspara intercambiar calor en

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