EL CARBÓN SOSTENIBLE: UNA ENERGÍA PARA EL FUTURO

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1 EL CARBÓN SOSTENIBLE: UNA ENERGÍA PARA EL FUTURO Juan Carlos Ballesteros Aparicio Doctor Ingeniero de Minas Subdirector I+D de ENDESA Generación III Foro de la Energía CONGRESO DE LOS DIPUTADOS Madrid, 13 y 14 Noviembre ÍNDICE El carbón como fuente de energía Carbón sostenible y cambio climático Tecnología CAC Contexto legislativo europeo Proyectos CAC Conclusiones 2 1

2 El carbón como fuente de energía Grandes Reservas Mundiales Años (Ratio reservas/producción) Reservas Reservas de combustibles de combustibles fósiles mundiales fósiles mundiales (final de 2007) (final de 2007) ,3 41, Carbón Petroleo Gas Fuente: World Statistical Review, BP (2008) Reservas de carbón en el mundo Reservas de carbón en el mundo Asia (Pacífico); 30,4% Oriente Medio & Africa; 6,0% Fuente: World Statistical review, 2008 Norte América; 29,6% Centro América; 1,9% Europa & Eurasia; 32,1% Las reservas de carbón triplican las de petróleo y doblan las de gas Es un recurso energético de los países mas importantes Es un recurso energético seguro 3 El carbón como fuente de energía Alta cobertura de la demanda de energía DEMANDA ENERGÍA PRIMARIA 75% 25% CARBÓN Fuente: World Energy Outlook, AIE (2007) El papel del carbón dentro de la energía en el mundo, 2005 (%) 60% PRODUCCIÓN ELÉCTRICA RESTO 40% TWh TWh % Producción eléctrica con carbón, 2005 (TWh,%) Producción 92% Producción 92% Porcentaje 80% 80% 79% 79% 69% 69% 59% 59% 50% 49% 39% 34% 28% 28% 28% 28% 27% 27% 17% 17% 16% 16% Sudáfrica Polonia Australia China India Grecia EEUU Alemania El El mundo Reino Reino Unido Unido Japón OCDE OCDE Europa Europa España Rusia Italia Fuente: Electricity Information, AIE (2007) Fuente: Electricity Information, AIE (2007) 100% 100% 90% 90% 80% 80% 70% 70% 60% 60% 50% 50% 40% 40% 30% 30% 20% 10% 0% % % 4 2

3 El carbón como fuente de energía Diversificación y estabilidad de suministro Mercados y rutas internacionales de carbón Producción: Mt (2006) Comercio: 550 Mt (2006) 9% FUERTE CRECIMIENTO 208Mt(2004) 297Mt (2004) 232 Mt (2006) 321 Mt(2006) 242 Mt (Est 2007) 333 Mt(Est 2007) Comercio marítimo carbón térmico: 2004 = 505 Mt 2006 = 554 Mt Est 2007 = 575 Mt Mercado Atlántico Mercado Pacífico Fuente: World Market For Hard Coal, RWE (2005) 5 El carbón como fuente de energía Previsiones de aumento para generación eléctrica Edad del parque de generación europeo EU- 29(*) por tecnologías (%) Renovación del parque de generación EU-25 (GW) Capacidad instalada (GW) Capacidad instalada (GW) 100% 90% 4% 11% 80% 70% 44% 52% 22% 37% Otros Potencia para demanda adicional 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 48% 4% 23% 19% 6% 17% 50% 38% 19% 6% Nuclear Fuel Carbón Potencia para reemplazar 500 GW Nuclear Carbón Gas natural Fuel <10 años años años >30 años Hidráulica Fuente: World Energy Council (WEC) (*) EU-29: EU25 más Noruega, Suiza, Bulgaria y Rumanía Fuente: Reducing Greenhouse Gas Emissions.. The Potencial Potential of Coal. AIE 2005 Renovación de Centrales existentes y cobertura de potencia adicional 6 3

4 El carbón como fuente de energía Participación importante del carbón en la generación eléctrica futura Demanda eléctrica en el mundo (TWh) Incremento de la generación eléctrica con carbón Fuente: World Energy Outlook, 2006 TWh TWh Fuente: World Energy Outlook, 2006 Coal Oi l Gas Nuclear Hydr o Renovables TOTAL 7 Carbón sostenible y cambio climático El cambio climático es inequívoco Aumento significativo de Tª y concentración de CO 2 en los últimos años. Fuente: IPCC Variación de la Tª global (rojo) y de la concentración de CO 2 (azul) en el aire en los últimos 1000 años Naciones Unidas, a través del IPCC, afirma que el calentamiento del sistema climático es inequívoco, como ponen de manifiesto las observaciones de los incrementos en las temperaturas medias del aire y de los océanos, la fusión generalizada del hielo y nieve, y el ascenso medio global del nivel del mar. La mayor parte del incremento observado desde la mitad del siglo XX en las temperaturas medias, se debe con una probabilidad de al menos el 90% a los aumentos observados en los GEI antropogénicos. Esta alteración del clima global es la que recibe el nombre de Cambio Climático 8 4

5 Carbón sostenible y cambio climático Acciones para reducir la tasa actual de emisiones de CO2: Uso de energía primaria (EJ/año), (Mtep/año) Emisiones de CO 2 (MtCO 2 /año) Solar/eólica Gas CAC Solar/eólica Hidráulica Biomasa Nuclear Petróleo Gas (sin CAC) Carbón CAC Carbón (sin CAC) Mtep/año Energía renovable Nuclear Sustitución del carbón por gas CAC Fuente: IPCC Fuente: IPCC Las emisiones de CO2 aumentaran en 2030 hasta un 65 % respecto a 2002 Reto es de tal magnitud que van ha ser necesarios todos los esfuerzos Reducción del consumo y uso más eficiente de las fuentes energéticas Desarrollo de renovables: eólica, solar, geotermia Uso continuado de la energía Nuclear Transformación más eficiente y con menor impacto ambiental: Captura y almacenamiento de CO2 EL CARBÓN TIENE QUE SER LIMPIO Y SOSTENIBLE 9 Carbón sostenible y cambio climático CAC sostenible? Informe de la Comisión Brudtland. Nuestro Futuro Común, asociado a la idea de desarrollo sostenible. El desarrollo sostenible es aquel que satisface las necesidades del presente sin comprometer la posibilidad de que futuras generaciones satisfagan las suyas. En este contexto surgen las tecnologías emergentes CAC. alcanzar la sostenibilidad en el uso de los recursos energéticos Límites de sostenibilidad en una fuente no renovable: que la tasa de consumo no sea superior a aquella con la que un recurso renovable pueda sustituirla para el CO 2 la tasa de emisión sostenible no sea mayor que la tasa con la que dicho gas pueda ser absorbido o reciclado por un sumidero El desafío para valorar si la tecnología CAC es sostenible consiste en: comprobar si existe o no capacidad de almacenar CO 2 a una tasa determinada y durante el tiempo necesario que impone la evolución de la [CO 2 ] en la atmósfera para mantenerla por debajo de las 450 ppmv que propone el IPCC 10 5

6 Tecnología CAC TECNOLOGÍA DE CAPTURA Y ALMACENAMIENTO DE CO 2 (CAC) La tecnología de CAC cuenta con tres etapas Captura Transporte Almacenamiento CAPTURA DE CO2. Caminos tecnológicos Captura de CO2 12 6

7 Captura de CO2 CO 2 capturado y CO 2 evitado: Consideraciones: 1.- La tecnología de captura tendrá su mejor campo de aplicación en centrales avanzadas con elevados η 2.- El I+D debe enfocarse a minimizar diferencial de (CO2, capturado CO2, evitado) disminuyendo las penalizaciones η 3.- A mayor η en el proceso de captura: mayor reducción (CO2, CCA) producido (CO2,CCA) capturado Costes de tonelada de CO 2 capturada y evitada, IPPC CARBON DIOXIDE Capture and Storage 13 Transporte de CO2 > Transporte continuo: Tuberías > Transporte discontinuo: Barcos Trenes Camiones STATOIL Analysis of transportation systems for CO 2,

8 Transporte de CO2 1. Existen en la actualidad más de 3300 km de tuberías dedicadas al transporte de CO El principal país es EEUU consecuencia utilización en EOR y CBM 2,7 Mm 3 /día 1,7 Mm 3 /día 1 Mm 3 /día Weyburn: 330 km 2,1 Mm 3 /día 5 Mt/año fuentes antropogénicas, % del suministro de CO2-EOR 15 Almacenamiento de CO2 VISION: Almacenamiento geológico de CO 2 en formaciones geológicas subterráneas seguras como parte integrante e inseparable de la tecnología de CAC. ALCANCE: Confinamiento permanente y seguro del CO 2 combustibles fósiles. generado en la combustión de OBJETIVO: Localizar, caracterizar y confirmar formaciones geológicas (par de formación). Estructura sencilla y fácilmente modelizable Espesor, extensión y capacidad de almacenamiento suficiente. Aislamiento y estanqueidad contrastadas. Contexto geodinámico estable y socioeconómico aceptable. 16 8

9 Almacenamiento de CO2 17 Almacenamiento de CO2 Ejemplos. Fuente: BP 18 9

10 Contexto regulatorio Europeo Mayo 2002 la UE y sus 15 Estados Miembros ratifican el Protocolo de Kioto, comprometiéndose a reducir un 8 % sus emisiones de GEI respecto a las de Octubre 2003 se aprueba la Directiva que establece un Régimen para el Comercio de Derechos de Emisiones de Gases GEI. Y establece los periodos por los que cada Estado Miembro deberá elaborar un PNA. Actualmente está en marcha el PNA , que prevé que las emisiones GEI no serán mayores del 37 % de las del año base. Marzo de 2007, el Consejo Europeo solicitó a la UE que propiciase la producción eléctrica a partir de combustibles fósiles con bajas emisiones de CO2 Noviembre 2007 se promovió el Plan Estratégico de Tecnología Energética (SET Plan) define las directrices para los esfuerzos europeos de I+D y reconoce el programa de demostración comercial para el uso de tecnologías CAC en generación eléctrica. 19 Contexto regulatorio Europeo Enero 2008 la CE propuso al Parlamento Europeo la Directiva para el Almacenamiento Geológico del CO2; y la revisión de la Directiva EU-ETS (Emission Trading Scheme) que permitirá la financiación de los proyectos de demostración. El Consejo de Ministros de la CE está evaluando la política CAC, y el 16 de Diciembre de 2008 deben pronunciarse tanto en el Consejo Europeo y en el Parlamento. Finales del 2008, ó inicio del 2009, la CE propone lanzar la Iniciativa Industrial Europea en CAC, con una acción concertada por parte de la industria europea y los Estados Miembros. La CE ha solicitado al BEI que analice la posibilidad de apoyo a la financiación de estos proyectos

11 Contexto regulatorio Europeo Primer trimestre 2009, la UE emitirá los criterios de selección para las plantas de demostración comercial. Criterios iniciales: - Potencia eléctrica mínima de 300 MW - Eficiencia de captura de CO2 del 85%. - Almacenamiento geológico acumulado entre todos los proyectos sobre 20 Mt/año. Las modificaciones implican que el CO2 capturado y almacenado en condiciones seguras será considerado legalmente no emitido, siendo este el principal incentivo para la implantación de la tecnología CAC. El límite máximo anual de derechos de emisión disponible en la UE se reducirá en un 21% en Los sectores afectados, y en particular el sector eléctrico, tendrán que adquirir en subasta la totalidad de los derechos de emisión que necesiten y que serán progresivamente más escasos. Como alternativa aparece las opciones de compra de derechos frente almacenamiento de CO2 capturado en función de los precios por tn en cada opción y en cada momento. 21 Proyectos CAC OXYCFB500 ENDESA + Foster Wheeler Objetivos del Proyecto: Esta Planta pretende ser una de las plantas de tamaño comercial contemplada por el Plan de Acción (SET) de la Unión Europea. Proyecto integrado: Captura, Transporte y Almacenamiento. Lecho Fluido Circulante Atmosférico Supercrítico en oxicombustión. Combustible: Mezcla carbón nacional e importación. Potencia oxicombustión: 562 MWe brutos. Almacenamiento geológico (>800m) en formación salina. CO2 capturado 2,7 MT CO2/año. (% captura>91%) Fecha puesta en marcha:

12 Proyectos CAC PROYECTO FP7 Experimentación y validación a pequeña y mediana escala. Diseño optimizado de caldera. Optimización e integración de calor residual. Integración de unidades ASU y CPU Procedimientos de operación. Estudio de la operación dinámica. Seguridad de planta PROYECTO AECC ENDESA + CIUDEN Ensayos en 30MWt en CIUDEN 23. OXYCFB500: características técnicas Proyectos CAC GAS DE COMBUSTIÓN VAPOR CARBÓN AIRE CALIZA COMBUSTOR AIRE CENIZAS FBHE AIRE CO2 Compresión & purificación 55 m 55 m Recirculación 100 m 80 m Oxígeno ASU 180 m

13 Proyectos CAC Los proyectos demo tendrán un incremento tanto en los costes de inversión como en los de operación con respecto a una planta comercial sin CAC. Para los proyectos de demostración comercial es necesario un apoyo por parte de las administraciones públicas Incremento C.O.E. Incremento planta con CAC OPEX CAPEX Ganancia por créditos CO2 Intervalo según Precio CO2 FINANCIACIÓN NECESARIA Sector Privado Financiación E.U. Pública Estado Miembro La financiación necesaria debe cubrir toda la vida útil de la Planta de demostración comercial 25. CONCLUSIONES Pueden integrarse sistemas CAC completos a partir de tecnologías existentes Durante el próximo decenio, el coste de la captura de CO 2 podría reducirse entre el 20 y el 30 %, y las nuevas tecnologías que aún están en fase de investigación deberían poder alcanzar mayores logros En la mayor parte de los escenarios de estabilización, y en una cartera de opciones de mitigación de costos mínimos,. la captura y almacenamiento de CO 2 contribuiría entre el 15 y el 55% al esfuerzo mundial de mitigación acumulativo hasta

14 CONCLUSIONES IMPACTO CAC EN EL PARQUE DE GENERACIÓN DE LA UE PENETRACIÓN POTENCIAL, GWe 190 UMBRALES INFERIOR SUPERIOR Fuente: SET PLAN EU. Fundación Ciudad de la energía 27 CONCLUSIONES La UE tiene el compromiso de reducir en 2020 el 20% de sus emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), respecto a los niveles de La política energética común para combatir el cambio climático pivota en: a) Limitar la dependencia energética del exterior. b) Promover el crecimiento económico. c) Proveer de energía segura y asequible a todos los consumidores. La AIE estima que la demanda de electricidad se duplicará de aquí a 2030, requiriéndose la instalación de GWe de nueva potencia. El carbón es insustituible para producir energía eléctrica, al menos, en las próximas décadas y en un horizonte de 20 años las centrales de carbón serán de emisión casi cero. La ecuación a resolver urgentemente es la de conciliar el cambio climático con la necesidad de suministro energético

15 CONCLUSIONES Europa apoya al carbón sostenible y promoverá la construcción de centrales de demostración comercial con CAC integrada. La Captura y Almacenamiento de CO 2 puede tener un gran protagonismo en la lucha contra el cambio climático. El almacenamiento es clave y cada país tendrá que dar su solución propia. España debe acometer este asunto con urgencia. 29 MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION III Foro de la Energía CONGRESO DE LOS DIPUTADOS Madrid, 13 y 14 Noviembre