Notas sobre el calentamiento global y las energías renovables

¿En qué consiste el envejecimiento y desmantelamiento de la flota nuclear? ¿Cúales son las políticas en materia de energías renovables de la Union Europea?  Te explicamos esto y mucho más en este fragmento de texto, extraído de uno de los módulos del “Curso de energías marinas

Un gran número de estudios han ofrecido evidencias del rápido crecimiento en los gases de efecto invernadero de origen antropogénico desde 1970, lo cual es la mayor causa del cambio climático. Especialmente en la última década, las emisiones de CO2 siguieron aumentando debido al desarrollo económico y el crecimiento de la población mundial. Las medidas en términos legislativos tomadas a nivel mundial no han sido suficientes.

El cambio climático afecta los patrones meteorológicos a nivel global, trayendo más desastres naturales en las últimas décadas. El Quinto Informe de Asesoramiento (AR5) del Panel Intergubernamental en Cambio Climático de las Naciones Unidas (IPCC por sus siglas en inglés) estableció varios escenarios para predecir el incremento de temperatura en relación a distintos niveles de mitigación de este efecto llevados a cabo por distintas organizaciones en el mundo.

En el escenario “Business-as -usual” (BAU), el grupo de trabajo previó que el consumo energético y emisiones de efecto invernadero crecerían de manera gradual como resultado del continuo crecimiento en la población global y en las actividades de origen económico. Sin medidas de control apropiadas, se espera que las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera oscilaran entre 750 y 1300 ppm de CO2 equivalente en 2100, y la temperatura media global aumentará entre 3.7 y 4.8 grados Celsius comparado con los niveles pre-industriales [1]. El incremento en la temperatura global resultará en la subida del nivel del mar, amenazando la vida de 162 millones de personas en áreas costeras, y afectando a la seguridad alimentaria y la biodiversidad alrededor del mundo.

Figura 1: Países en riesgo por crecidas del nivel del mar de 6 metros [2].

El comité también sugirió un escenario de atenuación alcanzable, llamado escenario “2DS”. Se espera que este escenario posibilite mantener el incremento de temperatura dentro de un rango de 2 grados Celsius, con una concentración atmosférica de gases de efecto invernadero en torno a 450 ppm de CO2 equivalente. El escenario 2DS se podría conseguir reduciendo las emisiones de dióxido de carbono un 60% en 2050 comparado con los niveles de 2013 [3].

El informe también concluyó que la producción de electricidad y calor supone el 25% de los gases de efecto invernadero de efecto antropogénico [1]. Con los últimos avances en tecnologías renovables se cree que la decarbonización de la electricidad basada en combustibles fósiles actuales y los sistemas de producción de calor contribuirían de una manera significativa a lograr el escenario 2DS. Para asegurar que el incremento en la temperatura global está controlado por debajo de 2 grados Celsius, se estima que la contribución de energías sostenibles tiene que incrementar un 310% comparado con niveles de 2010 en 20150, como se observa en la Figura 2 [1]. Además, con el avance en tecnologías renovables, y la electrificación de los sistemas de transporte basados en combustibles fósiles, podría contribuir de manera sustancial a la reducción de los gases de efecto invernadero.

Figura 2: Requerimientos de energía sostenible (% de la energía primaria) para 2030, 2050 y 2100 comparado con niveles de 2010 en el escenario 2DS [1].

El Tratado de Paris – Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (21st

Conference of the Parties, COP21)

En 2015, la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (UNCCC) tuvo lugar en París. El objetivo de esta reunión era alcanzar el consenso en término de acciones requeridas para mitigar el cambio climático siguiendo el escenario 2DS [4]. 196 países acordaron limitar el incremento en temperatura global por debajo de 2 grados Celsius comparado con los niveles pre-industriales descritos en el informe AR5 del IPCC. También acordaron aunar esfuerzos para limitar el incremento de temperatura por debajo de 1.5 grados Celsius. Los países tienen que publicar un Informe de Contribuciones Previstas y Determinadas a Nivel Nacional (INDC) para indicar su compromiso a la reducción de las emisiones. El INDC de la Unión Europea propuso fijar un objetivo legal vinculante para sus estados miembros de al menos 40% de la reducción en gases de efecto invernadero en 2030 comparado con niveles de 1990 [5].

Las políticas en la Unión Europea y Reino Unido

La decarbonización en la generación de energía es una parte vital para alcanzar el escenario 2DS. La Unión Europea ha implementado diferentes políticas para acelerar el desarrollo en el uso de energías renovables, incluyendo objetivos de emisiones legalmente vinculantes, objetivos de uso de renovables, y subsidios para la instalación de renovables.

Objetivo 20-20-20 en Europa

En 2007, la Comisión Europea fijó un ambicioso objetivo para luchar contra el cambio climático y promover el uso de renovables en los 27 estados miembro de la Unión Europea. El objetivo 20-20-20 tiene como misión reducir en un 20% las emisiones en CO2 comparado con niveles de 1990, lograr un 20% de consumo energético suministrado por renovables, e incrementar la eficiencia energética un 20% en 2020 [6].

Acto de Cambio Climático

Múltiples eventos climáticos han afectado la seguridad y economía del Reino Unido en las últimas décadas, incluyendo olas de calor causando la muerte de cerca de 2000 personas en 2003, o inundaciones en todo el país afectando 55000 hogares y causando la muerte de 13 individuos y resultando en la perdida de £3.2 billones en la economía nacional en 2007 [3]. Se estima que estas condiciones extremas han costado a la economía británica una media de £1.5 billones al año durante más de veinte años. El Reino Unido está determinado a mitigar los efectos del cambio climático y actuar de manera global como líder en la reducción de emisiones a la atmósfera.

Al promulgar el Acto de Cambio Climático en 2008, el Reino Unido se convirtió en el primer país en tener un marco legal vinculante para combatir el cambio climático. Las leyes requieren que el Secretario de Estado asegure la reducción del 80% de las emisiones de gases de efecto invernadero comparadas con el valor de referencia de 1990 en 2050 [7]. El Comité para el Cambio Climático es una organización independiente formada bajo el Acto de Cambio Climático (2008), su objetivo es controlar y aconsejar al gobierno de reino Unido y al parlamento en el progreso en la reducción de emisiones [8]. El 80% del objetivo de reducción de las emisiones de carbono [7] también se aplica a Escocia bajo el Acto de Cambio Climático de Escocia (2009), con un objetivo inicial de reducción del 42% en 2020.

La brecha eléctrica debida al desmantelamiento de antiguas estaciones de generación

Además de la presión ejercida por las nuevas políticas establecidas a nivel nacional y europeo, se inició el desarrollo de estaciones de generación sostenible debido a la potencial brecha que aparecerá cuando las instalaciones existentes sean desmanteladas en 2030. Como se muestra en la Figura 3, se estima que más del 40% de las instalaciones actuales se desmantelarán para 2025.

Figura 3: Proyección de la demanda pico y cambios en la capacidad instalada desde 2012 hasta 2030 [3].

Directiva para grandes plantas de combustión

La emisión de óxidos de nitrógeno, dióxido de sulfuro y partículas de grandes plantas de combustión, tales como las centrales eléctricas y las refinerías de petróleo, han causado acidificaciones, ozono a nivel del suelo y polución por partículas en toda Europa. En 2001, la Comisión Europea publicó la Directiva para Grandes Plantas de Combustión (LCPD) [10] para controlar la emisión de contaminantes del aire provenientes de plantas de combustión con una potencia térmica por encima de 50 MW, y autorizadas antes de 1987. Se les dio las opciones de i) el re-equipamiento para tratamiento de los gases de combustión, como por ejemplo Desulfuración de los Gases de Combustión, para garantizar los nuevos límites en emisiones; ii) la reducción de la vida límite para operar un máximo de 20000 horas entre el 1 de enero de 2008 y el 31 de diciembre de 2015; o iii) la retirada de plantas para el 1 de enero de 2008. Como resultado, 9 centrales térmicas de carbón en el Reino Unido con 11.5 GW de capacidad instalada decidieron dejar de generar a partir de 2015 [11].

Los planes del gobierno de Reino Unido para el cierre de todas las centrales alimentadas

con carbón en 2025

El carbón se ha utilizado para la generación de electricidad en Reino Unido desde 1882, e históricamente ha jugado un rol vital en la generación de electricidad para cubrir la demanda nacional a bajo coste. Sin embargo, el carbón es el combustible más contaminante en generación eléctrica: emite cerca del doble de la cantidad de CO2 por unidad de electricidad generada comparado con el gas natural [12]. En el marco de Acto para el Cambio Climático de 2008, el gobierno de Reino Unido es ambicioso, y plantea reducir las emisiones proponinedo un completo cierre de las centrales alimentadas con carbón para 2025. Aunque el gobierno de  Reino Unido aún tiene que desarrollar requerimientos específicos para asegurar la reducción en las emisiones de CO2 de las centrales existentes, futuras políticas de intervención y precios del carbón obligarán a los 13.9 GW restantes a finalizar su servicio debido a precios económicamente no favorables [12]. Gracias al cierre de las plantas de generación a base de carbón como resultado del LCPD, una capacidad total de 23 GW se cerrarán para 2025.

Envejecimiento y desmantelamiento de la flota nuclear

La energía nuclear es una forma de generación eléctrica de baja intensidad contaminante en términos de CO2. Produce el 21% de la demanda energética de Reino unido [13]. Un total de 14 reactores enfriados por gas (AGR) han generado electricidad desde finales de los 80s y principios de los 90s. La mayoría de dicha flota alcanzará el final de su vida de diseño en 2018.

De 2015 a 2016, la Ofician de Regulación Nuclear otorgó extensiones de la vida útil a la flota al completo, permitiendo que los reactores operen de 2024 hasta 2030. La flota será desmantelada en 2030 y resultará en una reducción de algo más de 7 GW en la capacidad instalada [13].

Considerando los cierres de instalaciones térmicas y nucleares, se estima una reducción de en torno a 31 GW en capacidad instalada. Esto implica una significante inversión para el desarrollo de energías sostenibles de modo que se cubra la demanda energética de Reino Unido.

Figura 4: Cambios estimados en la capacidad instalada para 2035 [14].

Cubriendo la brecha energética con generación sostenible

Se espera que el consumo energético incremento una media anual del 0.88% para 2035. Junto al desmantelamiento de las antiguas estaciones térmicas, se espera que el país sufra una brecha energética en 2023, especialmente durante los inviernos, donde la demanda energética es más alta. La nueva nuclear, y las renovables se consideran tecnologías apropiadas para invertir en ellas, e incentivarlas [15]. El gobierno de Reino Unido ha fijado objetivos nacionales para ayudar al establecimiento de las renovables. Dichos objetivos proponen que el 15% de la energía primaria provenga e renovables, con un 30% de electricidad renovable para 2020, además del objetivo de tener el 50% del total de energía proveniente de renovables para 2030 [6].

La Nueva Nuclear

El Comité para el Cambio Climático estimó que la generación nuclear tiene el potencial para proveer aproximadamente el 40% de las necesidades energéticas de Reino Unido para 2030. El único operador de las centrales nucleares de Reino Unido, EDF Energy, planea continuar sus operaciones nucleares en el país construyendo dos Reactores Presurizados Europeos (EPR) diseñados por Areva en Hinkley Point C en Somerset, con una capacidad neta de 3.2 GW. Se espera que la planta esté lista para comenzar su funcionamiento en 2027, y suministrará el 7% de los requerimientos eléctricos nacionales. Hinkley Point C aseguró un preció con el gobierno de £92.5 por Megavatio-hora de electricidad generada durante 35 años [17]. La compañía también propuso construir dos EPR más en Sizewell C (3.2 GW) y dos Reactores Presurizados Hualong-1 (HPR 1000) en Bradwell B (2.3 GW).

Si todos los reactores propuestos se construyen, habrá 17.9 GW más de capacidad nuclear en la red, lo cual supondrá una contribución significante para conseguir los planes de bajas emisiones [13]. Sin embargo, esto no es suficiente para conseguir la generación requerida y los objetivos finales en términos de emisiones contaminantes, y por tanto surge la necesidad de renovables.

 

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