Diseño de un sistema energético avanzado multidisciplinar y sostenible, aplicable a cualquier región

Sanz Carlos, Irene (2021). Diseño de un sistema energético avanzado multidisciplinar y sostenible, aplicable a cualquier región. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Description

Title: Diseño de un sistema energético avanzado multidisciplinar y sostenible, aplicable a cualquier región
Author/s:
  • Sanz Carlos, Irene
Contributor/s:
  • Mínguez Torres, Emilio
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Date: September 2021
Subjects:
Freetext Keywords: energía, renovables, nuclear, ciclos combinados, baterías, hidráulica, reactores modulares, descarbonización
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Ingeniería Energética
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

La energía es el motor que mueve la sociedad, hasta el punto de que el grado de desarrollo de un país puede medirse según la cantidad de energía que este consume. En la actualidad, los sistemas eléctricos a nivel mundial están basados en los combustibles fósiles, por lo tanto, se podría decir que el petróleo es el motor de la sociedad. A lo largo de la historia, cuando una sociedad se ha desarrollado y enriquecido, ha sido a costa de la explotación de un recurso. En la actualidad, este recurso es el petróleo. Pero el petróleo no es ilimitado y se ha llegado a un punto donde empieza a no poder satisfacer toda la demanda. Es entonces hora de encontrar un nuevo recurso que explotar y que se convierta en el nuevo motor de la sociedad. Este nuevo recurso son las energías renovables. Además de por la necesidad de encontrar una nueva forma de satisfacer la demanda, la transición a sistemas eléctricos renovables es urgente debido al cambio climático. La producción de energía mediante combustibles fósiles genera emisiones de CO2 que contribuyen al calentamiento global. Las energías renovables no producen emisiones, pero su producción es intermitente e independiente de la demanda, por lo que necesitan otras fuentes de energía de apoyo que permitan acoplar su producción a la demanda. En este trabajo se van a analizar distintas fuentes de energía que puedan servir de soporte a las renovables. En España, las energías renovables ya suponen más del 50 % de la potencia instalada nacional, aunque su producción sigue siendo superada por las no renovables. Pero tanto la instalación como la producción de estas debe aumentar si se quieren alcanzar los objetivos fijados a nivel internacional para frenar los efectos del cambio y el calentamiento global. En este trabajo, se va a analizar en primer lugar (capítulo 1) cómo funciona y cómo está configurado el sistema eléctrico español actual. Para ello se van a emplear los informes realizados por Red Eléctrica Española. Estos informes son publicados anualmente y ofrecen características del sistema como la demanda energética, la potencia instalada de cada tipo de fuente de energía, la energía generada durante el año y los intercambios internacionales. Una vez descrito el funcionamiento del sistema eléctrico actual, se analiza cómo debe evolucionar para alcanzar los objetivos de descarbonización del sistema de 2050. Se examina para ello cuál es el plan del Gobierno de España el cual está desarrollado en la Ley de cambio climático y transición energética donde se fijan los objetivos a corto plazo, 2030 y a largo plazo, 2050, año en el cual el sistema pretende alcanzar la neutralidad climática. Para ello, se emplean herramientas como el Plan Nacional Integrado de Energía y Clima, donde aparece un modelo de configuración energética para el año 2030. En este modelo se establece el desmantelamiento de las centrales nucleares debido a que las centrales actualmente en funcionamiento, van a llegar al final de su vida útil y no hay previsión de alargar esta, ni de construir nuevos reactores. Sin embargo, la energía nuclear es una tecnología libre de emisiones de CO2, la cual además de ser a día de hoy la fuente libre de emisiones que más energía genera en nuestro país, evita la emisión de entre 45 y 55 MtCO2 al año. Por estos motivos se ha considerado interesante investigar el potencial que puede tener esta fuente de energía en la descarbonización del sistema eléctrico, y se ha dedicado un apartado a analizar las nuevas tecnologías en torno a esta fuente de energía que incluyen los reactores de Generación IV modulares, los cuales tienen grandes aptitudes para ser usados en sistemas híbridos junto con renovables. En este apartado también se han analizado las características de dos de estos reactores que se encuentran en avanzados estados de desarrollo, el reactor NuScale y el HTR-PM. Tras la descripción del estado del arte se plantea (capítulo 2) el objetivo del trabajo: comparar desde un punto de vista medioambiental y económico distintos tipos de tecnologías que pueden servir de apoyo a la producción de las renovables hasta 2050. Para ello (capítulo 3) se analizan 3 escenarios. En todos ellos, la fuente de producción principal son las energías renovables eólica y solar fotovoltaica, las cuales están apoyadas en el Escenario 1 por tecnologías de almacenamiento, en concreto centrales hidráulicas de bombeo y baterías; en el Escenario 2, por ciclos combinados; y, en el Escenario 3, por energía nuclear. Para analizarlos, primero se propone un modelo que refleja la evolución de la potencia instalada en España para cada tipo de fuente de energía para los años 2030, 2040 y 2050. El análisis se ha particularizado para el municipio de Arico en la isla de Tenerife. Antes de examinar cada escenario, se ha llevado a cabo un análisis sobre cada una de las tecnologías implicadas en ellos. Para las fuentes de energía principales, la eólica y la fotovoltaica, se ha realizado una breve explicación de su funcionamiento, se ha estimado la producción de energía gracias a los simuladores Renewables.ninja y SISIFO respectivamente y se ha examinado su impacto medioambiental. Dentro de las energías de apoyo, para el caso de las tecnologías de almacenamiento y los ciclos combinados, se ha comenzado realizando una breve explicación de su funcionamiento, luego analizando la capacidad de estas tecnologías que existe actualmente en la isla de Tenerife y por último estimando su impacto ambiental. Para el caso de la energía nuclear, se han comparado los dos reactores descritos anteriormente, concluyendo que el reactor NuScale es el que mejor se adapta a las condiciones del sistema. Finalmente se han analizado los impactos ambientales de este reactor. Para el aspecto medioambiental de los diferentes tipos de energía tratados, se ha tenido en cuenta la superficie ocupada y el impacto sobre el terreno, las emisiones de CO2 producidas exclusivamente en el proceso de generación de energía y los residuos generados en este. Por último, se han analizado los costes de cada tecnología para lo cual se ha empleado el indicador LCOE (Leverized Cost of Energy). A continuación, se ha analizado cada uno de los tres escenarios por separado, estimando la generación de energía de cada tecnología, su impacto ambiental y su coste para, por último, extraer conclusiones (capítulo 4).

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Item ID: 68928
DC Identifier: https://oa.upm.es/68928/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:68928
Deposited by: Biblioteca ETSI Industriales
Deposited on: 27 Oct 2021 15:52
Last Modified: 26 Feb 2022 17:27
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