La intensidad de carbono de la electricidad mide la cantidad de gases de efecto invernadero emitidos por unidad de electricidad producida. Las unidades se expresan en gramos de CO₂ equivalentes por kilovatio-hora de electricidad.Intensidad de las emisiones de carbono de las economías en kg de CO₂ por unidad de PIB (2016)
Emission rate of a pollutant
Una intensidad de emisión (también intensidad de carbono o CI ) es la tasa de emisión de un contaminante determinado en relación con la intensidad de una actividad específica o un proceso de producción industrial; por ejemplo, gramos de dióxido de carbono liberados por megajulio de energía producida, o la relación entre las emisiones de gases de efecto invernadero producidas y el producto interno bruto (PIB). Las intensidades de emisión se utilizan para derivar estimaciones de las emisiones de contaminantes atmosféricos o de gases de efecto invernadero en función de la cantidad de combustible quemado , el número de animales en la cría de animales , los niveles de producción industrial, las distancias recorridas o datos de actividades similares. Las intensidades de emisión también se pueden utilizar para comparar el impacto ambiental de diferentes combustibles o actividades. En algunos casos, los términos relacionados factor de emisión e intensidad de carbono se utilizan indistintamente. La jerga utilizada puede ser diferente, para diferentes campos/sectores industriales; normalmente, el término "carbono" excluye otros contaminantes, como las emisiones de partículas . Una cifra de uso común es la intensidad de carbono por kilovatio-hora ( CIPK ), que se utiliza para comparar las emisiones de diferentes fuentes de energía eléctrica.
Metodologías
Se pueden utilizar diferentes metodologías para evaluar la intensidad de carbono de un proceso. Entre las metodologías más utilizadas se encuentran:
Análisis del ciclo de vida completo (ACV): incluye no solo las emisiones de carbono debidas a un proceso específico, sino también las debidas a la producción y al final de la vida útil de los materiales, plantas y maquinarias utilizadas para el proceso en cuestión. Se trata de un método bastante complejo que requiere un amplio conjunto de variables.
El método well-to-wheels (WTW), comúnmente utilizado en los sectores de la Energía y el Transporte: se trata de un ACV simplificado que considera las emisiones del propio proceso, las emisiones debidas a la extracción y refinación del material (o combustible) utilizado en el proceso (también llamadas «emisiones Upstream»), pero excluyendo las emisiones debidas a la producción y al final de la vida útil de las plantas y maquinarias. Esta metodología se utiliza, en EE.UU., en el modelo GREET y en Europa en el JEC WTW Archivado el 29 de junio de 2018 en Wayback Machine .
Métodos híbridos WTW-LCA, que intentan llenar el vacío entre los métodos WTW y LCA. Por ejemplo, para un vehículo eléctrico, un método híbrido que considera también los GEI debidos a la fabricación y al final de la vida útil de la batería arroja emisiones de GEI entre un 10 y un 13 % más altas que el WTW [1].
Métodos que no consideran aspectos de ACV sino únicamente las emisiones que ocurren durante un proceso específico; es decir, sólo la combustión de un combustible en una planta de energía, sin considerar las emisiones Upstream. [2]
Diferentes métodos de cálculo pueden llevar a diferentes resultados. Los resultados pueden variar en gran medida también para diferentes regiones geográficas y marcos temporales (véase, por ejemplo, cómo varía el IC de la electricidad, para diferentes países europeos, y cuán variado en unos pocos años: de 2009 a 2013 el IC de la electricidad en la Unión Europea cayó en promedio un 20%, [3] Por lo tanto, al comparar diferentes valores de intensidad de carbono, es importante considerar correctamente todas las condiciones límite (o hipótesis iniciales) consideradas para los cálculos. Por ejemplo, los campos petrolíferos chinos emiten entre 1,5 y más de 40 g de CO 2e por MJ y aproximadamente el 90% de todos los campos emiten entre 1,5 y 13,5 g de CO 2e . [4] Estos patrones de intensidad de carbono altamente sesgados requieren la desagregación de actividades de emisión aparentemente homogéneas y la consideración adecuada de muchos factores para su comprensión. [5]
Una fuente de emisión de contaminación del aire
Estimación de emisiones
Los factores de emisión suponen una relación lineal entre la intensidad de la actividad y la emisión resultante de esta actividad:
Emisión contaminante = Actividad * Factor de emisión contaminante
Las intensidades también se utilizan para proyectar posibles escenarios futuros, como los utilizados en las evaluaciones del IPCC , junto con los cambios futuros proyectados en la población, la actividad económica y las tecnologías energéticas. Las interrelaciones de estas variables se tratan bajo la denominada identidad Kaya .
El nivel de incertidumbre de las estimaciones resultantes depende en gran medida de la categoría de la fuente y del contaminante. Algunos ejemplos:
Las emisiones de dióxido de carbono (CO 2 ) procedentes de la combustión de combustibles pueden estimarse con un alto grado de certeza, independientemente de cómo se utilice el combustible, ya que estas emisiones dependen casi exclusivamente del contenido de carbono del combustible, que generalmente se conoce con un alto grado de precisión. Lo mismo ocurre con el dióxido de azufre (SO 2 ), ya que el contenido de azufre de los combustibles también suele conocerse bien. Tanto el carbono como el azufre se oxidan casi por completo durante la combustión y todos los átomos de carbono y azufre del combustible estarán presentes en los gases de combustión como CO 2 y SO 2 respectivamente.
En cambio, los niveles de otros contaminantes del aire y de emisiones de gases de efecto invernadero distintos del CO2 procedentes de la combustión dependen de la tecnología precisa que se aplique cuando se queme el combustible. Estas emisiones se deben básicamente a la combustión incompleta de una pequeña fracción del combustible ( monóxido de carbono , metano , compuestos orgánicos volátiles distintos del metano ) o a procesos químicos y físicos complicados durante la combustión y en la chimenea o el tubo de escape. Algunos ejemplos de estos son las partículas NOx , una mezcla de óxido nítrico , NO, y dióxido de nitrógeno , NO2 .
Una revisión de la literatura sobre las emisiones de CO2 por unidad de electricidad generada de numerosas fuentes de energía del ciclo de vida total , realizada por el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático en 2011, encontró que el valor de emisión de CO2 , que se encontraba dentro del percentil 50 de todos los estudios de emisiones del ciclo de vida total, era el siguiente. [6]
Nota: 3,6 MJ = megajulio(s) == 1 kW·h = kilovatio-hora(s), por lo tanto 1 g/MJ = 3,6 g/kW·h.
Leyenda: B = Carbón negro (supercrítico)–(nuevo subcrítico) , Br = Carbón pardo (nuevo subcrítico) , cc = ciclo combinado , oc = ciclo abierto , T L = baja temperatura/circuito cerrado (doblete geotérmico) , T H = alta temperatura/circuito abierto , W L = Reactores de agua ligera , W H = Reactores de agua pesada , #Estimación fundamentada .
En 2009, la intensidad de CO2 del PIB en los países de la OCDE se redujo en un 2,9% y ascendió a 0,33 kCO2 / $05p en los países de la OCDE. [13] ("$05p" = dólares estadounidenses de 2005, utilizando paridades de poder adquisitivo). Los EE. UU. registraron una proporción más alta de 0,41 kCO2 / $05p, mientras que Europa mostró la mayor caída en la intensidad de CO2 en comparación con el año anterior (−3,7%). La intensidad de CO2 siguió siendo aproximadamente mayor en los países no pertenecientes a la OCDE. A pesar de una ligera mejora, China siguió registrando una alta intensidad de CO2 ( 0,81 kCO2 / $05p). La intensidad de CO2 en Asia aumentó un 2% durante 2009, ya que el consumo de energía siguió desarrollándose a un ritmo fuerte. También se observaron proporciones importantes en los países de la CEI y Oriente Medio.
Intensidad de carbono en Europa
Las emisiones totales de CO2 derivadas del uso de energía fueron un 5% inferiores a su nivel de 1990 en 2007. [14] Durante el período 1990-2007, las emisiones de CO2 derivadas del uso de energía han disminuido en promedio un 0,3%/año, aunque la actividad económica (PIB) aumentó un 2,3%/año. Después de caer hasta 1994 (−1,6%/año), las emisiones de CO2 han aumentado de manera constante (0,4%/año en promedio) hasta 2003 y han vuelto a disminuir lentamente desde entonces (en promedio un 0,6%/año). Las emisiones totales de CO2 per cápita disminuyeron de 8,7 t en 1990 a 7,8 t en 2007, es decir, una disminución del 10%. Casi el 40% de la reducción en la intensidad de CO2 se debe al mayor uso de portadores de energía con factores de emisión más bajos. Las emisiones totales de CO 2 por unidad de PIB, la “intensidad de CO 2 ”, disminuyeron más rápidamente que la intensidad energética: un 2,3%/año y un 1,4%/año, respectivamente, en promedio entre 1990 y 2007. [15]
Sin embargo, aunque los informes de 2007 sugieren que las emisiones de CO2 están disminuyendo, estudios recientes indican que las emisiones globales están aumentando rápidamente. Según el informe Climate Change 2022 Mitigation of Climate Change, realizado por el IPCC, se afirma que en 2019 las emisiones mundiales fueron de 59 gigatoneladas. [16] Esto demuestra que las emisiones globales han crecido rápidamente, aumentando aproximadamente un 2,1% cada año en comparación con la década anterior. [16]
Según datos de la Comisión Europea, para alcanzar el objetivo de la UE de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero al menos en un 55% para 2030 en comparación con 1990, la inversión energética de la UE debe duplicarse con respecto a la década anterior y superar los 400 000 millones de euros anuales en esta década. Esto incluye los aproximadamente 300 000 millones de euros de inversión anual necesarios para la eficiencia energética y los aproximadamente 120 000 millones de euros necesarios para las redes eléctricas y las instalaciones de energía renovable. [18] [19]
Factores de emisión para la elaboración de informes sobre inventarios de gases de efecto invernadero
La CMNUCC ha aceptado las Directrices revisadas de 1996 del IPCC para los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero [20] , desarrolladas y publicadas por el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC), como los métodos de estimación de emisiones que deben utilizar las partes de la convención para garantizar la transparencia, integridad, coherencia, comparabilidad y precisión de los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero [21] . Estas Directrices del IPCC son la fuente principal de factores de emisión predeterminados. Recientemente, el IPCC ha publicado las Directrices del IPCC de 2006 para los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero [22] . Estos y muchos otros factores de emisión de gases de efecto invernadero se pueden encontrar en la base de datos de factores de emisión del IPCC [23] . Los factores de emisión de gases de efecto invernadero organizacionales comercialmente aplicables se pueden encontrar en el motor de búsqueda EmissionFactors.com [24] .
En particular, en el caso de las emisiones distintas del CO2e , estos factores de emisión suelen estar asociados a un alto grado de incertidumbre cuando se aplican a países individuales. En general, el uso de factores de emisión específicos de cada país proporcionaría estimaciones más precisas de las emisiones que el uso de los factores de emisión predeterminados. Según el IPCC, si una actividad es una fuente importante de emisiones para un país ("fuente clave"), es una "buena práctica" desarrollar un factor de emisión específico del país para esa actividad.
Factores de emisión para la elaboración de informes de inventarios de contaminantes del aire
El Grupo de Trabajo del Programa Europeo de Seguimiento y Evaluación (EMEP) de la Agencia Europea de Medio Ambiente ha desarrollado métodos para estimar las emisiones y los factores de emisión asociados a los contaminantes atmosféricos, que se han publicado en la Guía de inventarios de emisiones EMEP/CORINAIR [24] [25] sobre inventarios de emisiones y proyecciones TFEIP. [26]
Objetivos de intensidad
El carbón, al ser mayoritariamente carbono, emite mucho CO 2 al quemarse: tiene una intensidad de emisión de CO 2 alta . El gas natural, al ser metano ( CH 4 ), tiene 4 átomos de hidrógeno a quemar por cada uno de carbono y por tanto tiene una intensidad de emisión de CO 2 media .
Fuentes de factores de emisión
Gases de efecto invernadero
Directrices del IPCC de 2006 para los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero
Directrices del IPCC revisadas de 1996 para los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero (manual de referencia).
Base de datos de factores de emisión del IPCC
Informe del inventario nacional: Fuentes y sumideros de gases de efecto invernadero en Canadá [ enlace muerto permanente ] .
Base de datos de factores de emisión del Reino Unido.
Guía de inventario de emisiones EMEP/CORIMAIR 2007.
Fugas de emisiones fugitivas de plantas de etileno y otras sustancias químicas.
Intensidad de carbono (IC) desde el pozo hasta la refinería de todos los principales yacimientos petrolíferos activos a nivel mundial
En un artículo del 31 de agosto de 2018 de Masnadi et al., que fue publicado por Science , los autores utilizaron "herramientas de modelado de CI del sector petrolero de código abierto" para "modelar la intensidad de carbono (CI) del pozo a la refinería de todos los principales campos petroleros activos a nivel mundial, y para identificar los principales impulsores de estas emisiones". [27] Compararon 90 países con la mayor huella de petróleo crudo. [27] [28] El estudio de Science , que fue realizado por la Universidad de Stanford , encontró que el petróleo crudo canadiense es el "cuarto más intensivo en gases de efecto invernadero (GEI) en el mundo" detrás de Argelia , Venezuela y Camerún . [29] [30]
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Enlaces externos
Artículo del Washington Post con un ejemplo de cambio en la intensidad del carbono
Nota sobre las variaciones en la intensidad del CO2e de la red eléctrica del Reino Unido con el tiempo
Informe especial del IPCC sobre escenarios de emisiones
Revista estadística de energía 2012
Consejo Mundial de Energía: Base de datos Odyssee
Agencia Internacional de Energía: Emisiones de CO2 derivadas de la quema de combustibles Archivado el 31 de marzo de 2018 en Wayback Machine.
Intensidad de carbono de la electricidad en los Estados miembros europeos: impactos en las emisiones de GEI de los vehículos eléctricos
Un método híbrido LCA-WTW para evaluar la huella de carbono de los vehículos eléctricos
Intensidad de las emisiones de carbono de diferentes regiones
