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Energía y cambio climático

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Conferencia de la Semana de la Ciencia de Astorga 2014. Energía, CO2, cambio climático

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Energía y cambio climático

  1. 1. Semana de la Ciencia de Astorga Teresa Valdés-Solís tvaldes@incar.csic.es @tvaldessolis www.cienciaypresencia.blogspot.com.es
  2. 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. 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. 4. La energía consumida: un indicador de progreso
  5. 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
  6. 6. 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/
  7. 7. Energía y Cambio Climático
  8. 8. Energía y Cambio Climático
  9. 9. 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.
  10. 10. 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
  11. 11. 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
  12. 12. 5° Informe IPCC (2/11/2014) La influencia humana es, con una probabilidad extremadamente alta, la causa principal de este calentamiento global
  13. 13. sí sí
  14. 14. 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
  15. 15. 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)
  16. 16. ¿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?
  17. 17. 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
  18. 18. 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)
  19. 19.  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
  20. 20. 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
  21. 21. 1910 2004 1905 2004 Glaciar de Monte Perdido (Huesca) Reducción del 90% de la superficie
  22. 22. 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
  23. 23. 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
  24. 24. 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
  25. 25. 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
  26. 26. Alternativas de reducción de CO2
  27. 27. 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
  28. 28. Alternativas de reducción de CO2 Reforestación y sumideros de CO2
  29. 29. 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
  30. 30. 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.
  31. 31. 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
  32. 32. 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
  33. 33. 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%
  34. 34. 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
  35. 35. 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
  36. 36. 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
  37. 37. Calcinador CO2 Carbonatador biomasa CaO CaCO3 Calor (a alta T) Calor (a alta T) Humos “sin” CO2 Calor
  38. 38. 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)
  39. 39. 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
  40. 40. “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
  41. 41. Teresa Valdés-Solís tvaldes@incar.csic.es @tvaldessolis www.cienciaypresencia.blogspot.com.es Energía y Cambio Climático Semana de la Ciencia de Astorga

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