Tema IV. Modelos Matemáticos de Sistemas de Energía. Conocimientos Básicos

• • Fotosíntesis: Energía radiación --> Energía Química

  • Recursos Energéticos Fósiles:

    • Carbono Orgánico

    • Carbón

    • Petroleo Gas natural

  • Carbono Orgánico

    • Ciclo alimenticio:

      • Fotosíntesis

      • Cadenas alimenticias

      • Muerte y desintegración

      • Sedimentación

    • Ciclo Geológico:

      • Sedimentación

      • Diagenesis: turba, lignito, gas natural

      • Catagenesis: Hulla, petroleo, gas natural

      • Metamorfosis: Grafito, gas natural

  • Carbón:

    • Fase Bioquímica: Lignito

    • Fase Geoquimica: Hulla --> Antracita

    • Carbonificacion:

      • Aumenta: Carbono

      • Disminuye: Oxigeno, hidrogeno

  • Petroleo:

    • Oxidación, Reducción y Policondensación --> Querogeno (mezcla de compuestos químicos orgánicos presente en las rocas sedimentarias. Son insolubles en los solventes orgánicos comunes, debido a su enorme peso molecular. La porción soluble es conocida como bitumen): esta contenido en la matriz de petroleo

    • Desintegración natural --> Petroleo y Gas Natural

4.3. Reservas. Ecuaciones de Interés

Reservas Probadas a Final del año = Reservas probadas al final del año anterior - explotación durante el año + reservas adicionales (exploración)

Cantidad de deposito al final del año = cantidad de deposito al final del año anterior + almacenamiento durante el año - retiros del almacén durante el año

Entrada (E) = Salida (S)

(E) = Exploración + Importaciones + Retiros del almacén

(S) = Consumo + Exportación + Almacén

Relación General de la producción Petrolera

Σ Exportaciones > =

Σ Importaciones

Duración de las Reservas= Reservas probadas / Consumo de insumo de energía

Eficiencia = Producción anual / Consumo de insumo de energía

Costo fijos --> Capacidad

Costos variables --> Producción

4.4. Algunos Aspectos de Interés

4.4.1. Tecnologías de Conversión. Aspectos a Considerar al momento de realizar el modelo

• • Proceso de Producción

  • Insumos, Productos y y producción de las tecnologías

  • Eficiencia

  • Capacidad

  • Inversión

  • Costos fijos y variables

4.4.2. Sectores Consumidores de Energía

• • Industrial,

  • Transporte,

  • Residencial - Comercial,

  • Uso no energético

4.4.3. Funciones de las Compañías Petroleras

• • Exploración

  • Producción

  • Refinación

  • Transporte

  • Venta de crudo

  • Venta de gas natural

4.4.4. Qué determina el consumo de energía

• • El clima

  • Edad y estructura de la población

  • viviendas

  • Actividad y estructura económica

  • costumbres

  • precios

4.4.5. Pronósticos de la Demanda de energía

Para realizar un modelo que considere realizar el pronostico de la demanda de energía en una región, se deben considerar:

• 1. Modelo que contemple el desarrollo de:

     • Población

     • Economía

     • Estructuras tecnológicas

     • Precios

  2. Los cambios se pueden deber a:

     • cambios de precio

     • cambios económicos

     • cambios del conocimiento de las bases tecnológicas

     • puntos de vistas

4.4.6. Tipos de Modelos para el Sector de Energía

• • Mentales - Formales

  • Descriptivos - Normativos

  • Estáticos - Dinámicos

  • Nivel de agregación geográfica y Nivel de desagradecieron del sector energía

4.4.7. Metas u objetivos de la planificación

En el Sector energía lo recomendable que el modelo que se desarrolle, permita encontrar una solución factible que satisfaga:

• Costos

• Seguridad

• Limpieza

Ademas, el modelo desarrollado debe garantizar:

• Consistencia

• Rapidez

• Resultados Reproducibles

4.5. Modelos Energéticos

4.5.1. Elementos de los Modelos Energéticos

• Recursos energeticos

• Tecnologia de conversión

El resto de los recursos se modelan de manera global via costos

4.5.2. Estructuras de los Modelos Energéticos

• • Sistemas en forma de Cadena

  • Sistemas en forma de Red

    • Recursos energeticos (nodos)

    • Tecnologia como nodos

    • Red con recursos energeticos y Tecnologías como nodos

    • Red con procesos de producción como nodos

    • Matrices de relación

4.5.3. Limites del sistema

Están dados por las entradas y las salidas (ofertas y demandas)

4.5.4. Pool de Recurso Energético

Conjunto de recursos que se pueden agrupar sin cambio del espectro de los productos y de los costos de operación de las tecnologías.

4.5.5. Pool de Tecnologia

Varias tecnologías con las mismas características tecnológicas y económicas

4.6. Modelos Matemáticos de Sistemas de Energía Desarrollados

A continuación, se describen los modelos mas significativos, desarrollados para el sector de energía desde 1970.

• • MARKAL (MARKet Allocation model, Modelo de Asignación de Mercado) desarrollado a petición de la Agencia Internacional de la Energía (IEA) por la Energy Technology Systems Analysis Programme (ETSAP, Programa de Análisis de Sistemas de Tecnología Energética).

• El NEMS (National Energy Modeling System, Sistema de Modelado de Energía Nacional) y el SAGE (System for theAnalysis of Global Energy Markets, Sistema de Análisis del mercado Global de la Energía), desarrollado por LaAdministración de la Información de la Energía (EIA, Energy Information Administration), que depende delDepartamento de Energía de los EE.UU. (DOE, Department of Energy).

  • POLES (Prospective Outlook on Long Term Energy Strategy, Visión Prospectiva para la Estrategia Energética de Largoplazo) desarrollado por la Comisión Europea dentro de los programas JOULE II y III.

• El 11R (11 Regions, 11 regiones) y el SG (Scenario Generator, Generador de Escenarios) son submodelos queconforman el modelo de proyección que utilizan el WEC (World Energy Council, Consejo Mundial de la Energía) y elIIASA (International Institute for Applied Systems Análisis, Instituto Internacional para el Análisis de SistemasAplicados).

4.7. Modelo Estático Básico

Modelo para la planificación a corto plazo (en un periodo de tiempo fijo). No contempla cambios tecnológicos, no hay inversiones ni cambio en los limites del sistema. Se controlan: los flujos dentro del sistema y los lados de oferta y demanda.

4.7.1. Variables

Produccion: PROD (tec)

Entrada: ENT (re)

Salida: SAL (re)

4.7.2. Coeficientes y valores fijos