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CURSO DE CAPACITACION PARA EL
DESARROLLO DE INVENTARIOS DE
GASES DE EFECTO INVERNADERO
FUENTES FIJAS DE COMBUSTION
Mtro. Guillermo Robles
Instituto de Ingeniería, UNAM
CONTENIDO
1 OBJETIVO
2 INTRODUCCIÓN AL SECTOR
3 METODOLOGÍA
4 EXHAUSTIVIDAD
5 INCERTIDUMBRE
6 GARANTÍA DE CALIDAD/ CONTROL DE CALIDAD
(GC/CC) DEL INVENTARIO
7 GENERACIÓN DEL INFORME Y DOCUMENTACIÓN
8 EJERCICICIOS
BIBLIOGRAFIA
COMBUSTIÓN EN FUENTES
FIJAS
1 OBJETIVO
Adquirir las habilidades y conocimientos
necesarios para la preparación de
inventarios de gases de efecto invernadero.
El curso se limita a la quema de
combustibles en el Sector Energético para
fuentes estacionarias o fijas
-
Se siguen las Directrices del IPCC para los
Inventarios Nacionales de Gases de Efecto
Invernadero, edición revisada de 1996 y las
Orientaciones del IPCC sobre las Buenas
Prácticas y la Gestión de la Incertidumbre en los
Inventarios Nacionales de Gases de Efecto
Invernadero de 2000
-
2 INTRODUCCIÓN AL SECTOR
Las emisiones de gases de efecto
invernadero del Sector Energía son el
resultado de la producción, transformación,
manejo y consumo de productos
energéticos.
-
• El Sector Energía comprende dos
actividades principales relacionadas con la
quema de combustibles: combustión en
fuentes fijas y combustión en fuentes
móviles.
-
Cada una de estas actividades involucra varias
fuentes que emiten dióxido de carbono, CO2,
metano, CH4, óxido nitroso, N2O, óxidos de
nitrógeno, NOx, monóxido de carbono, CO,
compuestos orgánicos volátiles diferentes al
metano, COVDM, y dióxido de azufre, SO2.
-
Categorías de fuentes fijas de combustión
• Industrias Energéticas, que abarcan actividades
tales como la extracción, producción y
transformación de energía, incluyendo la
generación de electricidad, la refinación de
petróleo, etc.
-
• Industrias Manufactureras y Construcción, que
comprenden actividades tales como la
producción de hierro y acero, producción de
metales no ferrosos, elaboración de productos
químicos, pulpa, papel e imprentas,
procesamiento de alimentos, bebidas y tabaco,
etc.
-
• Comercial/Institucional,
• Residencial,
• Agricultura/Silvicultura/Pesca.
-
3 METODOLOGÍA
Las emisiones relacionadas con el uso de
energía en fuentes fijas incluyen emisiones
de CO2, CH4, N2O, NOx, CO, COVDM y SO2.
-
Se debe seleccionar un método para la
estimación de las emisiones, los factores de
emisión y los datos de actividad necesarios
para la elaboración del inventario de gases
de efecto invernadero. Los métodos de
elección se clasifican de acuerdo a su nivel.
-
Los métodos de Nivel 1 representan los
métodos de cálculo más simples, o los que
requieren la menor cantidad de datos y son los
que proporcionan las estimaciones de
emisiones menos exactas. Los métodos de
Nivel 2 y 3 exigen datos y recursos más
detallados para producir una estimación de las
emisiones.
-
3.1 ELECCIÓN DEL MÉTODO DE
ESTIMACIÓN DE LAS EMISIONES
Las emisiones de cada gas de efecto
invernadero de fuentes fijas se calculan
multiplicando el consumo de combustible por el
factor de emisión correspondiente. La elección
del método de estimación de las emisiones
dependerá del nivel de desagregación con que
se tengan los datos de actividad disponibles.
-
Las Orientaciones del IPCC sobre las Buenas
Prácticas y la Gestión de la Incertidumbre en los
Inventarios Nacionales de Gases de Efecto
Invernadero de 2000, contiene árboles de
decisiones que ayudan a elegir el método de
estimación de emisiones para el CO2 y de los
gases distintos al CO2.
3.1.2 EMISIONES DE CO2
El dióxido de carbono es el gas de efecto
invernadero más común producido por las
actividades humanas. La quema de
combustibles fósiles es con mucho la principal
fuente de emisiones de CO2 con 70-90% del
total de las emisiones de CO2.
-
Cuando se quema un combustible, la mayor
parte del carbón contenido en el combustible es
emitido en forma de CO2 durante el proceso de
combustión. Algo de carbón es liberado en
forma de CO, CH4 y COVDM, los cuales se
oxidan a CO2 en la atmósfera en un periodo de
10-11 años.
Árbol de decisiones para estimar las emisiones de CO2
procedentes de la combustión en fuentes fijas.
-
MÉTODOS DE NIVEL 1
A) MÉTODO DE REFERENCIA
El Método de Referencia necesita estadísticas de
la producción de combustibles, su intercambio
externo y la variación de sus inventarios. También
requiere información sobre las cantidades de
combustibles no usadas con fines energéticos
donde el carbón puede quedar almacenado
Al estimar las emisiones de CO2 deben
considerarse los siguientes aspectos:
Contenido de carbón y de energía del combustible
Carbón no oxidado
Carbón almacenado
Combustible de búnkeres
Combustibles de biomasa
-
Proceso de estimación de emisiones de CO2
1 Estimar el consumo de combustibles por tipo.
2 Convertir los datos de los combustibles a unidades energéticas (terajulios) en caso de ser necesario.
3 Seleccionar factores de emisión de carbón y estimar el contenido total de carbón de los combustibles.
4 Estimar la cantidad de carbón almacenado en los productos por largos periodos de tiempo.
5 Calcular el carbón no oxidado durante la combustión.
6 Convertir las emisiones de carbón a CO2.
-
Estimación del consumo de
combustibles
El consumo aparente de los combustibles
primarios se calcula de acuerdo a:
Consumo aparente= producción+ importaciones-
exportaciones
-búnkeres internacionales- variación de inventarios
-
El consumo aparente de los combustibles
secundarios se calcular como:
Consumo aparente= importaciones- exportaciones
-búnkeres internacionales- variación de inventarios
-
Conversión de los datos de combustibles
a una unidad de energía común
Cuando los datos de combustibles estén expresados
en unidades físicas se deben convertir a unidades
energéticas (terajulios, TJ). Para ello es necesario
utilizar el valor calorífico neto de los combustibles.
-
Seleccionar el factor de emisión de
carbón y estimar el contenido de
carbón
Los factores de emisión de carbón pueden variar
significativamente para los diferentes combustibles.
-
Factores de emisión de carbón de los combustibles, t C/TJ
Factor de
emisión de
carbono
Petróleo crudo 20.0
Líquidos del gas natural 17.2
Gasolina 18.9
Kerosina 19.6
Diesel 20.2
Combustóleo 21.1
GLP 17.2
Nafta 20.0
Lubricantes 20.0
Coque de petróleo 27.5
Carbón de coque 25.8
Carbón bituminoso 25.8
Gas natural 15.3
-
• Estimación del carbón almacenado en
los productos
Carbón almacenado total (Gg)= Uso no energético (kT)
x factor de conversión (TJ/kT)
x factor de emisión (t C/TJ)
x fracción de carbón almacenado
x 10-3
-
• Fracción de carbón almacenado
Fracción de
carbón
almacenado
Lubricantes 0.5
Aceites y alquitranes de
carbón de coque 0.75
Nafta 0.75
Diesel 0.5
Gas natural 0.33
GLP 0.8
-
Estimación del carbón no oxidado
Fracción de carbón oxidado
Carbón 0.980
Petróleo y productos del
petróleo 0.990
Gas natural 0.995
-
B) METODO SECTORIAL
El IPCC recomienda estimar las emisiones de CO2
para cada categoría de emisión, es decir, para las
industrias energéticas, manufactureras y
construcción además de los sectores residencial,
comercial e institucional y agricultura, silvicultura y
pesca.
-
El proceso de estimación de las emisiones de CO2 es
esencialmente similar al empleado en el Método de
Referencia. La formula que debe usarse es:
Emisiones de carbón=
∑ Consumo de combustibles para cada sector (TJ)
x factor de emisión de carbón
- carbón almacenado
x fracción de carbón oxidado
-
3.1.3 EMISIONES DIFERENTES AL CO2
El método general de nivel 1 para estimar las emisiones diferentes al CO2 tales como CH4, CO, N2O, NOx, COVDM y SO2 se aplica utilizando la formula general:
Emisiones= ∑ ( FE ab x Actividad ab)
Donde:
FE: factor de emisión (kg/TJ);
Actividad: consumo de energía (TJ);
a: tipo de combustible;
b: sector-actividad.
FACTORES DE EMISION PARA LAS INDUSTRIAS MANUFACTURERAS Y LA
CONSTRUCCION, kg/TJ.
CO CH4 NOx N2O COVDM
CARBON
Bituminoso pulverizado, paredes
de fuego 9 0.7 380 1.6 20
COMBUSTOLEO
Calderas 15 3 170 0.3 5
GAS NATURAL
Calderas pequeñas <293 mw 16 1.4 64 0.1 5
BIOMASA
Calderas 4000 30 100 4 50
-
METODOS DE NIVEL SUPERIOR
Los métodos de nivel superior (2 y 3) requieren una
información detallada acerca de la combustión por tipo
de combustible y tecnología empleada par cada
categoría de fuente. La estimación de las emisiones,
tanto para el CO2 como para los gases diferentes al
dióxido de carbono se puede hacer a través de la
siguiente ecuación:
-
Emisiones= ∑ ( FE abc x Actividad abc )
Donde:
FE: factor de emisión (kg/TJ);
Actividad: consumo de combustible (TJ);
a: tipo de combustible;
b: sector-actividad;
c: tipo de tecnología.
-
4 EXHAUSTIVIDAD
Para que un inventario de emisiones sea completo debe
incluir todas las categorías y subcategorías de fuente así
como todos los gases de efecto invernadero de acuerdo
a las Directrices del IPCC de 2006. También debe incluir
las emisiones de cualquier otra categoría propia del país
o región.
-
5. INCERTIDUMBRE
INCERTIDUMBRE DE LOS FACTORES DE EMISIÓN
La incertidumbre asociada a los factores de emisión de CO2 suele
ser relativamente baja debido principalmente a que sólo dependen
del contenido de carbón de los combustibles. La incertidumbre de
los factores de emisión de CH4 y N2O es muy elevada debido a que
sus valores son muy inciertos. Esto se debe a la falta de valores
medidos y al poco conocimiento del proceso que las genera y a las
variaciones estocásticas del mismo. Las Directrices del IPCC de
1996 sugieren una incertidumbre del 7% para el factor de emisión
de CO2 para el sector de la Energía.
Valores de incertidumbre por defecto para los factores de emisión para
las fuentes fijas.
SECTOR CH4
N2O
Electricidad pública, cogeneración y calefacción de
distrito 50-150%
orden de
magnitud
Combustión comercial, residencial e institucional 50-150%
orden de
magnitud
Combustión industrial 50-150%
orden de
magnitud
* Es decir, que tiene un orden de magnitud de un décimo a diez veces el valor de la
medida
-
INCERTIDUMBRE EN LOS DATOS DE ACTIVIDAD
La incertidumbre general de los datos de actividad es una combinación de los errores sistemáticos, que tienen que ver con una cobertura incompleta de los consumos de combustible, y de los errores aleatorios, relacionados con el método que se usa para recopilar esos consumos, que varían año con año.
Nivel de incertidumbre asociada con los datos de actividad
SECTORSistemas estadísticos bien desarrollados
Sistemas estadísticos menos
desarrollados
Sondeos Extrapolación Sondeos Extrapolación
Producción de electricidad y
calor como actividad
principal
menos del 1% 3-5% 1-2% 5-10%
Combustión comercial,
institucoinal y
residencial
3-5% 5-10% 10-15% 15-25%
Combustión industrial
(industrias que
consumen mucha
energía)
2-3% 3-5% 2-3% 5-10%
Combustión industrial (otros)3-5% 5-10% 10-15% 15-20%
Biomasa en fuentes
pequeñas10-30% 20-40% 30-60% 60-100%
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6 GARANTÍA DE CALIDAD/ CONTROL
DE CALIDAD (GC/CC) DEL
INVENTARIO
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7 GENERACIÓN DEL INFORME Y
DOCUMENTACIÓN
Se debe documentar y archivar toda la documentación
utilizada en la generación de las estimaciones de las
emisiones provenientes de la combustión en fuentes
fijas. El inventario debe incluir resúmenes de los
métodos utilizados y referencias a las fuentes de datos
con el fin de que las estimaciones presentan sean
transparentes y puedan ser reproducidas las etapas
necesarias para calcularlas.
-
FIN