Este documento presenta información sobre el consumo mundial y español de energía, las emisiones de CO2 y el cambio climático. Explica que la mayor parte de la energía proviene de combustibles fósiles que emiten CO2, el principal gas de efecto invernadero, y analiza las consecuencias del calentamiento global como deshielos, temporales y especies en peligro. Finalmente, propone alternativas como energías renovables, eficiencia energética y captura de carbono para mitigar el cambio climático.

1. Semana de la Ciencia de Astorga
Teresa Valdés-Solís tvaldes@incar.csic.es @tvaldessolis www.cienciaypresencia.blogspot.com.es

2. 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

3. 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

4. La energía consumida: un indicador de progreso

5. 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

7. 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%
24% 26%
7%
19%
2012 2040
 Agencia Internacional de la Energía (IEA) World Energy Outlook 2014, http://www.worldenergyoutlook.org/

8. Energía y Cambio Climático

9. Energía y Cambio Climático

10. 30000 artículos
2000 revisores
1200 autores
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.

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

13. 5° Informe IPCC (2/11/2014)
La concentración de CO2 (y otros gases de efecto invernadero) en la atmósfera ha
aumentado a valores sin precedentes.
 5° Informe de evaluación del IPCC, 2/11/2014 www.ipcc.ch

14. 5° Informe IPCC (2/11/2014)
La influencia humana es, con una probabilidad extremadamente alta, la causa principal de este calentamiento global

15. sí
sí

16. 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

17. 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%
 Datos oficiales del M. Industria, Energía y Turismo
http://www.minetur.gob.es/energia/balances/Balances/LibrosEnergia/Energia_en_espana_2013.pdf
Consumo de energía primaria en España (2013)

18. ¿Cómo gastamos la energía?
 Datos oficiales del M. Industria, Energía y Turismo http://www.minetur.gob.es/energia/balances/Balances/LibrosEnergia/Energia_en_espana_2013.pdf
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?

19. 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
 Datos oficiales del M. Industria, Energía y Turismo http://www.minetur.gob.es/energia/balances/Balances/LibrosEnergia/Energia_en_espana_2013.pdf
 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

20. 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)

21.  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

22. 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

23. 1910
2004
1905
2004
Glaciar de Monte Perdido (Huesca)
Reducción del 90% de la superficie

24. 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

25. 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

26. 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

27. 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

28. Alternativas de reducción de CO2

29. Miles de millones de toneladas de CO2 anuales
¿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

30. Alternativas de reducción de CO2
Reforestación y sumideros de CO2

31. 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 (%)
toneladas CO2 por MWh
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

32. 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.

33. 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

34. 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

35. 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%

36. 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

37. 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
Generación electricidad
Generación electricidad
Combustible
Gases limpios
almacenamiento
Aproximaciones tecnológicas
10% CO2

38. 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

39. Calcinador
CO2
Carbonatador
biomasa
CaO
CaCO3
Calor (a alta T)
Calor (a alta T)
Humos
“sin” CO2
Calor

40. 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)

41. 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

42. “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

43. Teresa Valdés-Solís
tvaldes@incar.csic.es
@tvaldessolis
www.cienciaypresencia.blogspot.com.es
Energía y Cambio Climático
Semana de la Ciencia de Astorga