Estimación de las emisiones atmosféricas del Sistema Balear debido a la generación de electricidad en el período

Transcripción

1 Laboratorio de Modelización Ambiental Estimación de las emisiones atmosféricas del Sistema Balear debido a la generación de electricidad en el período José Mª Baldasano Recio René Parra Narvaéz Barcelona, septiembre

2 Indice 1. ANTECEDENTES Objetivo y bases de cálculo Contenido CONSUMO ENERGÉTICO Combustibles fósiles Residuos sólidos urbanos CONTAMINANTES PRIMARIOS Y GASES DE EFECTO INVERNADERO Factores de emisión Estimación de emisiones Contaminantes primarios Gases de efecto invernadero CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIA

3 Lista de tablas Tabla 1: Consumo y previsión de combustibles fósiles para la generación eléctrica en el Sistema Balear (GWh)... 5 Tabla 2: Consumo y previsión de combustibles fósiles para la generación eléctrica en el Sistema Balear (%)... 5 Tabla 3: Factores de emisión seleccionados para las centrales eléctricas del Sistema Balear... 9 Tabla 4: Emisión de contaminantes primarios debido a la generación eléctrica en el Sistema Balear (t a -1 ) Tabla 5: Emisión de contaminantes primarios debido a la generación eléctrica en el Sistema Balear (%) Tabla 6: Emisión de gases de efecto invernadero debido a la generación eléctrica en el Sistema Balear (t CO 2 eq. a -1 ) Tabla 7: Emisión de gases de efecto invernadero debido a la generación eléctrica en el Sistema Balear (%) Lista de Figuras Figura 1: Consumo y previsión de combustibles fósiles para la generación eléctrica en el Sistema Balear (GWh): Mallorca, Menorca e Ibiza - Formentera... 6 Figura 2: Consumo y previsión de combustibles fósiles para la generación eléctrica en el Sistema Balear (GWh)... 7 Figura 3: Incineración de residuos sólidos urbanos en el Sistema Balear (t a -1 )... 8 Figura 4: Emisión de contaminantes primarios debido a la generación eléctrica en el Sistema Balear (kt a -1 ): Mallorca, Menorca e Ibiza - Formentera Figura 5: Emisión de contaminantes primarios debido a la generación eléctrica en el Sistema Balear (kt a -1 ) Figura 6: Emisión de gases de efecto invernadero debido a la generación eléctrica en el Sistema Balear (kt CO 2 eq. a -1 ): Mallorca, Menorca e Ibiza - Formentera Figura 7: Emisión de gases de efecto invernadero debido a la generación eléctrica en el Sistema Balear (kt CO 2 eq. a -1 )

4 1. ANTECEDENTES En el marco del documento "Planificación de los sectores de electricidad y gas. Desarrollo de las redes de transporte "; aprobado por el Gobierno de España, se desarrolló la propuesta de infraestructuras para el abastecimiento energético de las Islas Baleares. Esta propuesta prevé la cobertura de la demanda de electricidad y de las correspondientes infraestructuras, en un horizonte de 10 años. Uno de las directrices de esta propuesta; acorde con la política energética de España, incluye el suministro de gas natural al Sistema Balear. La solución propuesta comprende la conexión mediante gasoducto de la Península y las islas de Ibiza y Mallorca; lo que permitirá la sustitución de otros combustibles por gas natural y la dotación de este combustible para las nuevas centrales. Adicionalmente se prevé la unificación del Sistema Eléctrico Balear mediante la unificación de los dos subsistemas actuales (Sistema Mallorca-Menorca y Sistema Ibiza-Formentera), y la interconexión del Sistema Eléctrico Balear con la Península. El plan contempla la cobertura de la demanda eléctrica con los dos sistemas eléctricos independientes hasta el 2007, año en el que se prevé la unificación de los subsistemas Mallorca-Menorca e Ibiza-Formentera, y del conjunto Balear con la interconexión a la Península a partir del año La generación eléctrica se basa en el aprovechamiento de combustibles fósiles (carbón, fuelóleo, gasóleo y gas natural). 1.1 Objetivo y bases de cálculo Este documento presenta la estimación de los principales contaminantes primarios atmosféricos y gases de efecto invernadero, asociados al aprovechamiento energético en las centrales térmicas de producción de electricidad emplazadas en las Islas Baleares, en el período , mediante el empleo de combustibles fósiles. El consumo previsto de combustibles proviene directamente del addenda al documento "Planificación de los sectores de electricidad y gas. Desarrollo de las redes de transporte "; que se denomina "Infraestructura para el Abastecimiento Energético de las Islas Baleares" 1.2 Contenido Se presenta a continuación la demanda de combustibles fósiles de las centrales del Sistema Balear, así como el aprovechamiento energético de residuos en el período Se indican luego los contaminantes atmosféricos considerados, así como los respectivos factores de emisión seleccionados. Se presenta a continuación las estimaciones de las emisiones de contaminantes primarios y gases de efecto invernadero. Finalmente se presenta conclusiones generales y la relación de las emisiones del Sistema Balear con respecto al compromiso nacional de emisiones de gases de efecto invernadero, dentro del Protocolo de Kyoto. 4

5 2 CONSUMO ENERGÉTICO 2.1 Combustibles fósiles La Tabla 1, Tabla 2, Figura 1 y Figura 2 presentan el consumo de combustibles fósiles previsto para la generación de energía eléctrica en el Sistema Balear, durante el período Tabla 1: Consumo y previsión de combustibles fósiles para la generación eléctrica en el Sistema Balear (GWh) Año Sistema Combustible2 001* 2 002* Mallorca Carbón Fuelóleo Gasóleo Gas natural Subtotal Menorca Carbón Fuelóleo Gasóleo Gas natural Subtotal Ibiza-Formentera Carbón Fuelóleo Gasóleo Gas natural Subtotal Total Sistema Balear * Valores reales Tabla 2: Consumo y previsión de combustibles fósiles para la generación eléctrica en el Sistema Balear (%) Año Sistema Combustible 2 001* 2 002* Mallorca Carbón Fuelóleo Gasóleo Gas natural Subtotal Menorca Carbón Fuelóleo Gasóleo Gas natural Subtotal Ibiza-Formentera Carbón Fuelóleo Gasóleo Gas natural Subtotal Total Sistema Balear * Valores reales 5

6 Figura 1: Consumo y previsión de combustibles fósiles para la generación eléctrica en el Sistema Balear (GWh): Mallorca, Menorca e Ibiza - Formentera 6

7 Figura 2: Consumo y previsión de combustibles fósiles para la generación eléctrica en el Sistema Balear (GWh) En el año 2001, el consumo de combustibles fósiles fue de GWh a -1, y se prevé un incremento hasta GWh a -1 en el año 2010 (incremento del 51% ). En el año 2011 el consumo previsto es de GWh a -1 (incremento del 22% con respecto al año 2001). El descenso en el año 2011 con respecto al año 2010 se explica por el suministro de electricidad que empezaría a llegar a las islas desde el Sistema Peninsular a partir del 2011, lo que implica una reducción en el consumo directo de combustibles fósiles en las centrales de generación emplazadas en Baleares. Se observa de los datos presentado que entre un % de los combustibles fósiles se utilizarán en centrales de generación que se ubican en Mallorca (Tabla 2). El carbón tiene un papel importante en el mix de producción eléctrica balear, ya que aporta entre un % de la energía primaria. El consumo de fuelóleo (24 % en 2001) desciende paulatinamente, y tiene una participación energética en el año 2011 de un 14%. El gasóleo tiene una participación energética entre el 7-22 % en el período ; y para el año 2007 se ha previsto su práctica eliminación del mix balear, año en el que es reemplazado por gas natural. En el período , el gas natural representa entre el 23-38% de los combustibles fósiles utilizados en las centrales de generación. 7

8 2.2 Residuos sólidos urbanos La incineradora de residuos sólidos urbanos (potencia instalada de 20 MW), está emplazada en Mallorca y durante los años aprovechó energéticamente y en promedio, 312 kt/a de residuos. Hasta el año 2011, se prevé que esta incineradora funcionará en similares condiciones, por lo que se prevé una misma cantidad de residuos incinerados (Figura 3). No se ha tenido en consideración, un posible aumento de su capacidad, pero dada su participación, ello no es significativo en el análisis que se realiza. Figura 3: Incineración de residuos sólidos urbanos en el Sistema Balear (t/a) 8

9 3 CONTAMINANTES PRIMARIOS Y GASES DE EFECTO INVERNADERO Se consideran los siguientes contaminantes primarios: Óxidos de nitrógeno (NO x ). Compuestos orgánicos volátiles diferentes del metano (NMVOC). Monóxido de carbono (CO). Dióxido de azufre (SO 2 ). Partículas en suspensión totales (PST). Se incluyen los siguientes gases de efecto invernadero: Dióxido de carbono (CO 2 ). Metano (CH 4 ). Oxido nitroso (N 2 O) 3.1 Factores de emisión La Tabla 3 presenta los factores de emisión seleccionados, según el tipo de combustible. Considerando que la información de la Tabla 1 se corresponde al consumo neto de combustibles fósiles, los factores de emisión presentados son térmicos. Los factores de emisión de SO 2 corresponden a los siguientes contenidos de azufre: carbón 0.6%, fuelóleo 1%, gasóleo 0.2%; asumiendo la oxidación del 100% de azufre. Los valores del poder calorífico inferior son: carbón 25.9 MJ kg -1, gas natural 39.7 MJ m -3, fuelóleo MJ kg -1, gasóleo 43.3 MJ kg -1 y residuos sólidos urbanos Kcal kg -1. Tabla 3: Factores de emisión seleccionados para las centrales eléctricas del Sistema Balear Tipo de central Combustibles fósiles (factores de emisión térmicos) Carbón Gas Incineración de residuos Contaminant e (Hulla) natural Fuelóleo Gasóleo Unidad Urbanos Unidad NO x a a a a g kwh c g t -1 NMCOV a a a a g kwh c g t -1 CO a a a 0.900a g kwh c g t -1 SO a g kwh c g t -1 PST b b a a g kwh c g t -1 CO a a a g kwh a g t -1 CH a a a g kwh -1 0 c g t -1 N 2 O a a a g kwh c g t -1 Fuente: a (EEA, 1999), b (USEPA, 2003), c facilitados por el Dr. J.M. Baldasano. 9

10 3.2 Estimación de emisiones Contaminantes primarios Tabla 4: Emisión de contaminantes primarios debido a la generación eléctrica en el Sistema Balear (t a -1 ) Combustible Contaminante Carbón (Hulla) NOx NMVOC CO SO PST Subtotal Fuelóleo NOx NMVOC CO SO PST Subtotal Gasóleo NOx NMVOC CO SO PST Subtotal Gas natural NOx NMVOC CO SO PST Subtotal Residuos NOx NMVOC CO SO PST Subtotal NOx NMVOC CO SO PST Total Sistema Balear Variación (con respecto a 2001, %) Año 10

11 Tabla 5: Emisión de contaminantes primarios debido a la generación eléctrica en el Sistema Balear (%) Combustible Contaminante Carbón (Hulla) NOx NMVOC CO SO PST Subtotal Fuelóleo NOx NMVOC CO SO PST Subtotal Gasóleo NOx NMVOC CO SO PST Subtotal Gas natural NOx NMVOC CO SO PST Subtotal Residuos NOx NMVOC CO SO PST Subtotal NOx NMVOC CO SO PST Total Sistema Balear Año 11

12 Figura 4: Emisión de contaminantes primarios debido a la generación eléctrica en el Sistema Balear (kt a -1 ): Mallorca, Menorca e Ibiza - Formentera 12

13 Figura 5: Emisión de contaminantes primarios debido a la generación eléctrica en el Sistema Balear (kt a -1 ) 13

14 En la Tabla 4, Tabla 5, Figura 4 y Figura 5 se presenta la estimación de las emisiones de contaminantes atmosféricos primarios. En el año 2001 la emisión total de los contaminantes incluidos asciende a 72.8 kt a-1, que luego se incrementa paulatinamente hasta 77.9 kt a-1 hacia el año Entre un % de estos valores, corresponden a las PST, un % a los NOx y un % al SO2. En el período , entre un % de los contaminantes primarios es atribuible al uso de carbón, aunque energéticamente aporta entre %. En carga contaminante, le sigue el fuelóleo, que aporta entre un 8-13% de la emisión de contaminantes primarios. En el periodo de uso del gas natural, su carga contaminante asciende al 4-7%. El aporte del aprovechamiento energético de los residuos sólidos urbanos representa solamente un 0.5%. 14

15 3.2.2 Gases de efecto invernadero Tabla 6: Emisión de gases de efecto invernadero debido a la generación eléctrica en el Sistema Balear (t CO 2 eq. a -1 ) Combustible Cont Carbón (Hulla) CO CH N 2 O Subtotal Fuelóleo CO CH N 2 O Subtotal Gasóleo CO CH N 2 O Subtotal Gas natural CO CH N 2 O Subtotal Residuos CO CH 4 N 2 O Subtotal CO CH N 2 O Total Sistema Balear Variación (con respecto a 2001, %) Año 15

16 Tabla 7: Emisión de gases de efecto invernadero debido a la generación eléctrica en el Sistema Balear (%) Combustible Contaminante Carbón (Hulla) CO ,4 CH ,0 N 2 O ,9 Subtotal ,3 Fuelóleo CO ,9 CH ,0 N 2 O ,2 Subtotal ,1 Gasóleo CO ,6 CH ,0 N 2 O ,0 Subtotal ,7 Gas natural CO ,9 CH ,0 N 2 O ,1 Subtotal ,1 Residuos CO ,8 CH ,0 N 2 O ,0 Subtotal ,8 CO ,7 CH ,0 N 2 O ,2 Total Sistema Balear Año 16

17 Figura 6: Emisión de gases de efecto invernadero debido a la generación eléctrica en el Sistema Balear (kt CO 2 eq. a -1 ): Mallorca, Menorca e Ibiza - Formentera 17

18 Figura 7: Emisión de gases de efecto invernadero debido a la generación eléctrica en el Sistema Balear (kt CO 2 eq. a -1 ) 18

19 La estimación de las emisiones de gases de efecto invernadero se expresa en unidades de CO 2 total equivalente, considerando para el CH 4 y para N 2 O un poder de calentamiento global ( Global Warming Potential GWP ); para un período de 100 años, de 23 y 296 respectivamente (IPCC, 2001) En la Tabla 6, Tabla 7, Figura 6 y Figura 7 se presenta la estimación de las emisiones de gases de efecto invernadero. En el año 2001 la emisión total asciende a kt CO 2 eq. a -1, que luego se incrementa paulatinamente hasta kt CO 2 eq. a-1 en el año 2010 (incremento del 27% con respecto a 2001). En el año 2011, cuando empezaría el suministro de electricidad desde el Sistema Peninsular, la emisión de gases de efecto invernadero se estima en kt CO 2 eq. a -1 (incremento del 12.2% con respecto a 2001) Al uso del carbón se le atribuye entre el 60-66% de la emisión de gases de efecto invernadero. Al fuelóleo le corresponden porcentajes entre en 10-18%. El gasóleo, hasta el año 2006 contribuye con 5-16% de las emisiones, luego en el período , cuando su uso es mínimo su aporte disminuye a %. Al gas natural le corresponde entre % de las emisiones de gases de efecto invernadero, en el período Al año 2011, cuando empezaría a llegar electricidad del Sistema Peninsular, el aporte disminuye a un 13%. El aporte debido a la incineración de residuos asciende a un 8-10 %. 19

20 4 CONCLUSIONES El consumo de combustibles fósiles para la generación de electricidad durante el período , en las centrales térmicas de generación eléctrica emplazadas en Baleares, se estima que variará entre GWh. Se prevé un descenso importante al pasar del año 2010 al 2011 (de a GWh) como consecuencia del enlace previsto al Sistema Peninsular, lo que implica una reducción en las emisiones atmosféricas que se generan directamente en las islas. No obstante, debido a que el consumo energético es creciente, las emisiones hacia la atmósfera que en principio se reducen y estabilizan en Baleares, se trasladan posteriormente hacia las infraestructuras de generación Peninsular. El mix Balear de generación eléctrica, a partir del año 2007 se apoyara en el uso del gas natural, año para el que se espera contar con el suministro desde la península, por medio de un gasoducto. Pero se sigue apoyando de manera importante en el uso de carbón. La participación del carbón en el mix eléctrico es importante, y varía entre el entre %, Lo anterior implica un aporte de contaminantes primarios entre un 78-87%, del total de emisiones estimado para las islas. En el caso de gases de efecto invernadero, el aporte del carbón varía entre el 60-66%. A su vez, el gas natural en el mix energético a partir del año 2007, tiene aportes energéticos anuales que varían entre un 23-38%. Su aporte de contaminantes primarios es relativamente pequeño, con porcentajes del 4-7%, aunque se le atribuyen porcentajes entre % de las emisiones de gases de efecto invernadero, en el período El uso del gas natural hacia el año 2007 en lugar del gasóleo, implica una reducción y estabilización en la tendencia creciente de las emisiones de contaminantes atmosféricos primarios en el período En caso de los gases de efecto invernadero hay una reducción inicial ( ), pero a continuación las emisiones se siguen incrementando ( ). 20

21 5 BIBLIOGRAFIA 1. EMEP/CORINAIR Atmospheric Emission Inventory Guidebook (2002). Technical Report nº 30 [CORINAIR: The Core Inventory of Air Emissions in Europe] 3ª Edition. EEA. 2. IPCC (2001). IPCC Third Assessment Report: Climate Change Ginebra (Suiza). 3. USEPA (2004) Air Chief, Emission Factor and Inventory Group/OAQPS. EPA 454/C Version 11, Enero. 21