Principals  innovacions  tecnològiques  en  els  sistemes  energè5cs  

Josep  Puig  i  Boix  President  del  Consell  Assessor  d’EUROSOLAR  

La  situació  actual:  trets  principals  

•  Un  sistema  energè5c:  –  Basat  en  fonts  d’energia  brutes  i  no  renovables  –  Poc  eficient  –  Centralitzat  –  Vulnerable  – Dominat  per  un  nombre  molt    reduït  de  grans  corporacions  

•  Una  societat  – On  l’analfabe5sme  energè5c  és  la  regla  – Que  depèn  de  l’energia  per  funcionar  

Com  hem  arribat  a  aquesta  situació?  

•  Les  primeres  fonts  d’energia  que  la  humanitat  va  aprofitar  foren  les  energies  lliures  i  que  eren  a  l’abast  de  tothom  

•  L’industrialisme  ha  generalitzat  les  fonts  d’energia  fòssils  i  la  nuclear,  que  ni  són  lliures  ni  estan  a  l’abast  de  la  gent  

Sistemes  energè5cs,  s.  XX  

•  Ús  massiu  de  materials  fòssils  (i  nuclears).  •  Grans  i  poques    instal·∙lacions  que  alliberen,  per  combus5ó  (i  fissió),  l’energia,  con5nguda  en  els  materials  fòssils  (i  nuclears).  

•  Xarxes  unidireccionals  per  posar  l’energia  ob5nguda  a  disposició  dels  usos  finals.    

•  Molts  usuaris  finals  de  serveis  energè5cs  (calor,  electricitat,  motricitat),  e5quetats  com  consumidors.  

Resultat:  baixa  eficiència,  malbaratament,  tant  en  la  generació  com  en  l’ús  final.    

Innovació  en  energia  

1.  Resistència  a  les  megatecnologies/oligopolis  i  innovació  tecnològica/social  1.  La  societat  s’oposa  a  projectes  de  fonts  brutes  i  

abandona  els  monopolis/oligopolis    2.  Naixement  de  tecnologies  disrup5ves  

•  Per  aprofitar  fonts  d’energia  distribuïdes  i  ges5onar-­‐les  3.  Apropiació  social  de  les  tecnologies  disrup5ves  

•  La  societat  fa  seves  les  tecnologies  fent  néixer  un  model  energè5c  distribuït  

Innovació  en  energia  

•  Tecnologies  disrup5ves    –  Per  aprofitar  

•  els  fluxos  biosfèrics  que  contenen  energia  i  transformar-­‐la  en  energia  ú5l  

–  Biomassa,  biogàs;  Hidràulica  (micro,  mini)  –  Eòlica  (mini,  macro,  on-­‐shore,  off-­‐shore)  –  Solar  FV  i  termoelèctrica  

•  l’energia  de  l’aire,  de  l’aigua,  del  sol  (bombes  de  calor)  –  Per  ges5onar  de  forma  distribuïda  la  generació  i  l’ús  final  de  l’energia  

•  Miniaturització  de  les  tecnologies  per  a  la  informació,  computació  i  ges5ó  

•  Tecnologies  per  a  la  transmissió  (HVDC,  electrònica  de  potència,  etc.)  

•  Xarxes  per  a  la  transmissió  de  la  informació  i  per  a  la  ges5ó  

Innovació  en  energia  

•  Apropiació  social  de  les  tecnologies  – En  desenvolupar-­‐se  tecnologies  a  escala  humana,  la  societat  se  les  fa  seves  

•  Producció  d’energia  d’energia  a  escala  individual  i  comunitari  (família,  edifici,  poble,  comarca,  .  .  .  )  

•  Coopera5ves  d’energia  (producció,  distribució,  comercialització)  

•  Xarxes  al  servei  de  la  societat  

Sistemes  energè5cs,  s.  XXI  

•  Ús  generalitzat  de  tecnologies  per  a  l’aprofitament  de  les  renovables  i  de  tecnologies  eficients  

•  Moltes    instal·∙lacions  de  captació  i  transformació  de  l’energia  conInguda  en  els  fluxos  biosfèrics,  de  pe5ta  i  mitjana  escala  

•  Xarxes  bidireccionals  i  emmagatzematge  per  vehicular  l’excés  d’energia  generada  in-­‐situ  i  per  poder  disposar  d’energia  en  qualsevol  circumstància  

•  Molts  usuaris  finals  de  serveis  energèIcs  (calor,  electricitat,  motricitat),  que  actuen  a  la  vegada  com  generadors  i  com  usuaris  d’energia  

Resultat:  alta  eficiència,  tant  en  la  generació  com  en  l’ús  final  

El  problema  (?)  

•  La  gran  objecció  que  es  fa  a  les  energies  renovables  és  que  no  són  disponibles  de  forma  con5nuada  i  que  el  seu  emmagatzematge  no  és  possible  o  és  molt  car.  

•  De  fet,  és  impensable  cap  sistema  energè5c  modern    sense  emmagatzematge.  Sempre  cal  emmagatzemar  quan  les  necessitats  d’energia  i  la  seva  provisió  no  són  simultanis.  

•  De  fet,  cada  5pus  de  font  d’energia  requereix  mètodes  i  tècniques  d’emmagatzematge  específics.    

•  L’emmagatzematge  d’energia  és  l’element  clau  estratègic  per  l’aplicació  general  d’una  font  d’energia,  i,  per  tant,  és  la  clau  de  volta  de  les  energies  renovables.  

Dr.  Hermann  Scheer,  Discurs  a  l’obertura  de  la  1st  Interna*onal  Renewable  Energy  Storage  Conference  (2006)    

L’energia  per  a  què?  •  A  Europa,  ús  d’energia  primària  

– 49%:  proveïment  de  calor  – 31%:  proveïment  de  motricitat  – 20%:  proveïment  d’electricitat  

Calor,  electricitat  i  motricitat  

•  El  problema:  – Disposem  de  calor  quan  no  el  necessitem  (es5u)  – Necessitem  calor  quan  no  en  disposem  (hivern)  – Volem  disposar  d’electricitat  i  de  motricitat  a  qualsevol  moment,  independentment  de  les  condicions  climà5ques  del  moment  

Calor  

•  Emmagatzemar  calor?  

Calor  

Emmagatzematge  

•  L’aplicació  determina  la  funcionalitat,  en  termes  de  –  Càrrega  i  descàrrega  del  magatzem  –  Temperatures  –  Capacitat  d’emmagatzematge  – Densitat  d’emmagatzematge  –  Eficiència  (transferència  de  calor,  pèrdua  de  calor,  energia  auxiliar)  

La  major  part  de  les  millores  provenen  de  la  R+D  en  materials  

Calor  als  edificis  

Emmagatzematge  de  calor  col·∙lec5u,  en  edificació  nova  

Emmagatzematge  de  calor  col·∙lec5u,  en  rehabilitació  

Energia  als  edificis  •  Per  què  no  considerar  els  edificis  com  infraestructures  energè5ques?  

Electricitat  

•  Emmagatzemar  electricitat?  

Sistemes  d’emmagatzematge  

•  Classificació  i  alterna5ves  – Sistemes  d’emmagatzematge    

•  Tecnologies  modulars  amb  doble  ús  •  Tecnologies  modulars  per  u5lització  únicament  a  la  xarxa    

•  Tecnologies  d’emmagatzematge  centralitzades  

Sistemes  d’emmagatzematge  

•  Classificació  i  alterna5ves  – Emmagatzematge  d’energia    

•  a  curt  termini:  de  segons  a  minuts  •  a  mig  termini:  emmagatzematge  diari  •  a  llarg  termini:  d’emmagatzematge  setmanal  a  mensual  

Sistemes  d’emmagatzematge  

•  Classificació  i  alterna5ves  – Electricitat  a  electricitat  –  control  energia  +  i  –  

•  Sistema  d’emmagatzematge  que  agafa  electricitat  de  la  xarxa  i  la  retorna  a  la  xarxa  

– Qualsevol  cosa  a  electricitat  –  control  energia  +  •  Generació  d’electricitat  de  qualsevol  5pus  de  vector  energè5c  emmagatzemat  o  procedent  d’apagades  a  usuaris  

– Electricitat  a  qualsevol  cosa  –  control  energia  –  •  L’electricitat  és  transformada  a  vectors  energè5cs  amb  menor  exergia  o  és  malbaratada  

Sistemes  d’emmagatzematge  

•  Comparació  d’alterna5ves  tecnològiques  – Costos  d’inversió  – Costos  del  cicle  de  vida  – Anàlisis  del  cicle  de  vida  ecològic  – Eficiència  energè5ca  total  –  Impacte  total  en  el  sistema  de  subministrament  d’electricitat  

– Emissions  de  CO2  

– Autonomia  energè5ca  nacional  

Emmagatzematge  en  H2  

Generació  distribuïda:  realitat  a  Dk  

Generació  distribuïda  a  Alemania  

http://www.solarserver.com/solarmagazin/anlagejanuar2008_e.html

http://www.kombikraftwerk.de/index.php?id=25

Innovació  social  

2.  Apropiació  social  de  la  tecnologia  – Producció  de  calor  i/o  electricitat  a  nivell  local  

•  Familiar  /  comunitari  

– Producció  de  calor  i/o  electricitat  de  forma  col·∙lec5va  

•  Som  Energia  •  Viure  de  l’aire  del  cel  

Remunicipalització  xarxa  

Aquí  i  ara!:  La  guerrilla  solar  

hsp://www.ecooo.es    

hsp://www.somenergia.coop    

aquí  i  ara!  

hsp://www.viuredelaire.cat    

•  Fonts:  –  Aalborg  University  –  DW  –  Ecooo  –  ElectriciyPolicy  –  Eolpop  –  European  Technology  PlaBorm  Smart  Grids  –  Fundació  Terra  –  iea-­‐shc.org/task42  –  Interna*onal  Renewable  Energy  Storage  Conferences  –  IRES,  2006,  2007,2008,  2009,  2010,  2011,  2012,  2013  

–  RE-­‐thinking  –  Smarterhomes  –  SomEnergia  –  UmweltBundesAmt  – WindblaM