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+ importacionesexportaciones -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

Lubricantes Aceites y alquitranes de carbón de coque Nafta Diesel Gas natural GLP

Fracción de carbón almacenado 0.5 0.75 0.75 0.5 0.33 0.8

Estimación del carbón no oxidado Fracción de carbón oxidado Carbón Petróleo y productos del petróleo Gas natural

0.980 0.990 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

9

0.7

380

1.6

20

15

3

170

0.3

5

16

1.4

64

0.1

5

4000

30

100

4

50

CARBON Bituminoso pulverizado, paredes de fuego COMBUSTOLEO Calderas GAS NATURAL Calderas pequeñas