energía y cambio climático

Semana de la Ciencia de Astorga

Teresa Valdés-Solís [email protected] @tvaldessolis www.cienciaypresencia.blogspot.com.es

mailto:[email protected]

Instituto Nacional del Carbón, Oviedo

Materiales para aplicaciones estructurales, energéticas y

medioambientales

Tecnologías limpias para la conversión y el uso del carbón

Líneas de investigación

Carbón y Energía

Electricidad 85%

Siderurgia 12%

Industria 1%

Otros usos 2%

Consumo de carbón en España por sectores de utilización, 2013

Datos oficiales del M. Industria, Energía y Turismo http://www.minetur.gob.es/energia/balances/Balances/LibrosEnergia/Energia_en_espana_2013.pdf

http://www.minetur.gob.es/energia/balances/Balances/LibrosEnergia/Energia_en_espana_2013.pdf

La energía consumida: un indicador de progreso

Consumo mundial de energía primaria

BP Statistical Review of World Energy, Junio 2014 bp.com/statisticalreview

Petróleo

Gas Natural

Hidráulica

Carbón

Nuclear

Renovables

En 30 años el consumo mundial de energía se ha duplicado

Previsiones de consumo mundial de energía primaria en el futuro (2040)

Aumento del consumo global de todos los combustibles fósiles Disminución porcentual de la importancia de los combustibles fósiles

29%

31%

21%

5% 14% carbón

petróleo

gas natural

nuclear

renovables

24%

26% 24%

7%

19%

2040 2012

Agencia Internacional de la Energía (IEA) World Energy Outlook 2014, http://www.worldenergyoutlook.org/

Energía y Cambio Climático

30000 artículos

2000 revisores

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830 autores principales

80 países

5° Informe de evaluación del IPCC, 2/11/2014 www.ipcc.ch

El aumento de gases de efecto invernadero (principalmente CO2) de origen humano es la causa principal del calentamiento global sufrido en el siglo XX.

5° Informe IPCC (2/11/2014)

El calentamiento global de los últimos 60 años es inequívoco y no tiene precedentes.

Temperatura aire (continental)

Temperatura superficie marina

Temperatura aire (marina)

Nivel del mar

Extensión de hielo ártico (verano)



La concentración de CO2 (y otros gases de efecto invernadero) en la atmósfera ha aumentado a valores sin precedentes.



La influencia humana es, con una probabilidad extremadamente alta, la causa principal de este calentamiento global

sí

sí

Gases de efecto invernadero

Energía (83%)

CO2 (93%)

CH4 (6%) N2O (1%)

Agricultura (8%)

Procesos industriales (6%)

Procedencia y proporción de gases de efecto invernadero antropogénicos en 2011

Residuos (3%)

Agencia Internacional de la Energía (IEA) http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/CO2EmissionsFromFuelCombustionHighlights2013.pdf

El punto de partida

Producimos electricidad, combustibles para el transporte y calor principalmente a partir de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural), emitiendo CO2 (y otros gases de efecto invernadero) durante la transformación

carbón 8.7%

petróleo 43.5%

gas natural 21.4%

nuclear 12.1%

hidráulica 2.6%

eólica+ solar 6.3%

biomasa+ res 5.4%


Consumo de energía primaria en España (2013)


¿Cómo gastamos la energía?


Red Eléctrica Española, datos 2013 http://ree.es/sites/default/files/downloadable/inf_sis_elec_ree_2013_v1.pdf

Datos de consumo por tipo de energía final, 2013

Carbón y der.

1.9%

P. Petrolíferos

50.8%

Gas 17.7%

Electricidad 23.4%

Renovables 6.2%

9.5

14.6

21.2

14.2

21.2

4.8

14.5 Gas Natural

Carbón

Nuclear

Hidráulica

Eólica

Solar

Cogeneración y resto

¿Cómo producimos la electricidad?


Pero ¿cómo la gastamos de verdad?

Producimos electricidad, calor y combustibles para el transporte y lo usamos en la industria, en las viviendas y servicios y para el transporte de personas y mercancías

El CO2 producido en la combustión de carbón, gas natural y petróleo es el principal causante del aumento de la temperatura en la tierra (calentamiento global)

Las familias consumen aproximadamente el 30% de la energía total

•60 % en la vivienda

•40 % en el coche

Solo el 13% de la energía consumida por las familias proviene de fuentes renovables

Vivienda y transporte son los sectores que más han incrementado su consumo en los últimos años

En España en 2013 más del 40% de la electricidad se produjo mediante fuentes renovables

El consumo energético en los hogares es: 67% gas natural, 33% electricidad


Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía, Guía Práctica de la Energía http://idae.electura.es/libros/472/

Industria 34.15%

Transporte 37.96%

Residencial y otros 27.88%

Datos de consumo por sectores, 2010



Electricidad 42%

Transporte 22%

Industria 21%

Residencial 6%

Otros 6%

Industria 18%

Residencial 11%

Otro 12%

Transporte 1%

Emisiones de CO2 por sector en 2011, IEA 2013

¿De dónde sale el CO2?

Agencia Internacional de la Energía (IEA) http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/CO2EmissionsFromFuelCombustionHighlights2013.pdf

El CO2 producido en la combustión de carbón, gas natural y petróleo es el principal causante del aumento de la temperatura en la tierra (calentamiento global)

Evidencias y efectos potenciales del cambio climático en Asturias, 2009 https://www.asturias.es/medioambiente/publicaciones/ficheros/LIBRO%20COMPLETO_ISBN_Evidencias.pdf

Evidencias del cambio climático y sus efectos en España, 2012 http://www.magrama.gob.es/es/cambio-climatico/temas/impactos-vulnerabilidad-y-adaptacion/cc_efectos_evidencias_tcm7-204411.pdf

El cambio climático es una realidad

Consecuencias del cambio climático

Disminución del número anual de días de nieve (Navacerrada) 40%

La perdiz nival

Habita en el Pirineo y su plumaje cambia a blanco en invierno

Como cada vez tarda más en haber nieve y su color cambia en noviembre resulta un blanco perfecto para sus depredadores

1910

2004

1905

2004

Glaciar de Monte Perdido (Huesca) Reducción del 90% de la superficie

Otros ejemplos en Asturias

El agua del Cantábrico se ha calentado 1.5°C en las tres últimas décadas Cambios drásticos en los bancos de pesca y aparición de especies que antes solo se encontraban más al sur

El deshielo de los casquetes polares trae grandes masas de agua fría lo que hace que aparezcan especies poco frecuentes en nuestras costas.

El aumento del nivel del mar (68 cm-varios metros para fin de siglo) hace peligrar los complejos dunares de algunas playas asturianas (Espartal, Xagó, Bayas). Las playas de Salinas y San Lorenzo (Gijón) podrían desaparecer completamente

Calentamiento del Cantábrico Aparición de especies no habituales

Playas amenazadas

Temporales de mayor importancia y frecuencia

Hábitats de urogallo cada vez más reducidos (70%)

Desaparición de bosques de castaños y hayas

Disminución del número de salmones adultos

¿Adiós al esquí en Pajares?

Otros ejemplos en Asturias

Sector vitivinícola

Cultivo del mejillón

Reducción de las cosechas de piñones

Daños en el sector agrario

Los daños no son solo al medio ambiente: afectan al sector productivo

Disminución de un 35% de rendimiento

Cambios en los procesos de maduración de la uva. Desfase entre punto óptimo de cosecha y máxima intensidad aromática

Fenómenos climáticos extremos

Sector pesquero

Mayor duración de los afloramientos de algas tóxicas Menor tamaño medio

Modificaciones en los bancos de peces

Es el gas de efecto invernadero más importante en volumen de emisiones de

origen humano

Fuente mayoritaria de emisiones: combustión de combustibles fósiles

El CO2 Es un gas incoloro, inodoro y no tóxico. Lo emitimos (respiración) y lo ingerimos (Coca Cola)

Se produce de forma natural y en la combustión de los combustibles fósiles

Sin los gases de efecto invernadero nuestro planeta no sería habitable (-18°C)

El PROBLEMA es que estamos modificando MUCHO el equilibrio natural y el planeta por si solo no es capaz de revertir la situación

CO2, energía y cambio climático: una pequeña recapitulación

Alternativas de reducción de CO2

Mile

s d

e m

illo

nes

de

ton

elad

as

de

CO

2 a

nu

ales

¿Cuánto hay que reducir?

22

33

44

2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060

Línea de estabilización

Pacala, Socolow, Stabilization wedges: solving the climate problem for the next 50 years with current technologies, Science, 305, 968-972, 2004

http://naukas.com/2012/12/18/energia-sin-co2-un-problema-presente-reduccion-de-emisiones-de-co2

Alternativas de reducción de CO2

Reforestación y sumideros de CO2

Transporte público más eficiente Nuevas centrales más eficientes Consumo energético público más

eficiente (iluminación, calefacción…)

Usar más transporte público Electrodomésticos más eficientes,

LEDs. Usos más sostenibles Coches híbridos y conducción

responsable

RESPONSABILIDAD COLECTIVA RESPONSABILIDAD PERSONAL

0.2

0.6

1.0

1.4

20 30 40 50 60

Eficacia (%)

tonela

das C

O2 p

or

MW

h

Carbón

China actual

USA actual

Estado arte

DOE 2020

Gas Natural

Turbina gas

Turbina gas ciclo combinado

Aumento del 1% de la eficiencia de una central térmica IGCC de carbón supone la reducción de hasta 63 kg CO2/MWh

Instalar mucha más potencia (respaldo??) 50x eólica, 700x solar

Favorecer la investigación para aumentar el rendimiento

Asumir costes más altos de electricidad

Más impacto visual (not in my back yard)

RESPONSABILIDAD COLECTIVA RESPONSABILIDAD PERSONAL

Multiplicar la capacidad de energía eólica por 50 implica utilizar una superficie de unos 30 millones de hectáreas.

El ciclo de la biomasa

Globalmente: CO2=0 (siempre que no se use energía “sucia” en la transformación)

+

Fotosíntesis y crecimiento

Biomasa

Transformación en Biocombustibles

Utilización

CO2

Detener la deforestación Extender la agricultura de conservación Potenciar los sumideros naturales de carbono Mejor conservación y explotación de las masas forestales

Reforestación y sumideros de CO2

Eficiencia y reducción de emisiones en el INCAR

Se desarrollan proyectos en los que se analiza la co-utilización de carbón y biomasa para la generación de energía e hidrógeno. Se desarrollan también proyectos de investigación sobre oxicombustión, gasificación y combustión estudiando el efecto de las diversas variables que intervienen en el proceso (combustible, condiciones de reacción, etc.) con el objetivo de optimizarlos.

C + H2O → CO + H2

C + O2 + N2 → CO2 + N2

C + O2 → CO2

Combustión convencional

Oxi-Combustión

Gasificación

Simplificando…

Sustituir 1% de carbón por 1% de biomasa en una central IGCC supone una reducción de CO2 de ~2%

Evitar que las emisiones de CO2 procedentes de la quema de combustibles fósiles acaben en la atmósfera

10-15% CO2

Resto N2

CAPTURA 90-100% CO2

TRANSPORTE

ALMACENAMIENTO

precombustión

postcombustión

Separación

N2

N2 O2

O2

H2

N2

O2

CO2

CO2

CO2

Aire

Aire

Aire Gas, Oil

Aire/O2

Vapor

Combustible

Combustible

CO2: Compresión, deshidratación

Generación electricidad

Separación CO2

Oxyfuel

Gasificación Reformado y separación CO2



Combustible

Gases limpios

almacen

amien

to

Aproximaciones tecnológicas

10% CO2

CaO + CO2 CaCO3 + calor

Biomasa + O2 CO2 + H2O + calor

Planta de captura de CO2 de la Robla

300 kW térmicos Combustor - reactor:

Altura: 12 m Diámetro externo: 600 mm

Características principales

Alimentación biomasa: Carbonatador: 3.4 t/día Calcinador: 1.9 t/día

Alimentación caliza: >0.5 t/día

Puesta en marcha Nov. 2012

Más de 900 h de experimentos

Calcinador

CO2

Carbonatador

biomasa

CaO

CaCO3

Calor (a alta T)

Calo

r (a

alta T

)

Humos

“sin” CO2

Calor

Actualmente es la alternativa tecnológicamente más desarrollada y la que se considera económicamente viable

También… Combustión de biomasa con captura in situ (CT La Robla, Fenosa)

Planta de captura de CO2 de la Pereda (Mieres)

CONCLUSIONES

La relación entre consumo de combustibles fósiles (energía) y

cambio climático está demostrada

Los efectos del cambio climático son visibles y afectan a nuestro

entorno

No hay una solución única contra el cambio climático

“Apenas tenemos tiempo antes de que sobrepasemos la ventana de oportunidad para mantener un margen razonable dentro de los 2 °C de calentamiento. Si queremos tener posibilidades de permanecer por debajo de esos 2 °C debemos reducir las emisiones entre un 40 y un 70% a nivel mundial entre 2010 y 2050, y disminuirlas hasta un nivel nulo o negativo en 2100”

Rajendra Pachauri, Presidente del IPCC de la ONU, Noviembre 2014

https://es.noticias.yahoo.com/blogs/cuaderno-de-ciencias/cambio-clim%C3%A1tico-conclusiones-son-dram%C3%A1ticas-084212000.html

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