Emisiones Industriales

Universidad San Francisco de Quito Fundamentos de Ingeniería Ambiental

Ejercicio de Emisiones Industriales

Luis Alberto Villagómez Marcos Flores

23 de abril de 2012

Una central convencional quema lignito y produce 500GWh/a. Una alternativa para el remplazo de esta infraestructura es utilizar una central nueva de gas natural. Los factores de emisión de contaminantes primarios y gases de efecto i nvernadero se presentan a continuación: Tabla 1: Factores de emisión de generación en g/kWh Contaminante o GEI

Carbón

Gas natural

NOx

2.99

1.195

VOC

0.05

0.032

CO

0.199

0.064

SO2

44.625

0.002

PM10

0.749

0.026

CO2

0.999

0.374

CH4

0.00598

0.016

N2O

0.014

0.013

Tabla 2: Factores de emisión del carbón en términos de los del gas natural Contaminante o GEI

Carbón/Gas Natural

NOx

2.50

VOC

1.56

CO

3.11

SO2

22312.50

PM10

28.81

CO2

2.67

CH4

0.37

N2O

1.08

La relación entre los factores de emisión nos muestra que el gas natural va a tener siempre emisiones menores que el carbón, a excepción del CH4 que es su principal componente. La magnitud de la relación es proporcional a la variación en las emisiones.

1. Evaluar el impacto del cambio propuesto en relación al cambio de la emisión de contaminantes primarios y GEI. Presentar los resultados de GEI en CO2 eq., utilizando valores de 23 y 296 para el potencial de calentamiento global del CH4 y N2O respectivamente. Para ser consistentes con las unidades de los factores de emisión la producción de electricidad se expresa en kWh/a: 500GWh/a = 500 x 106 kWh/a. Para evaluar las emisiones se debe multiplicar esta producción de electricidad con su respectivo factor de emisión. Finalmente las emisiones en g/a se expresan en t/a, considerando que 1t = 10 6g. Las emisiones de GEI, el metano y el óxido de nitrógeno, se expresan en t/ a de CO2 equivalente.

Tabla 3: Emisiones de contaminantes y GEI en t/a para una producción de 500GWh/a: Contaminante o GEI

Carbón

Gas natural

NOx

1495.0

597.5

VOC

25.0

16.0

CO

99.5

32.0

SO2

22312.5

1.0

PM10

374.5

13.0

CO2

499.5

187.0

CH4

68.8

184.0

N2O

2072.0

1924.0

2. Con la nueva central, qué cantidad de electricidad se puede generar con la misma cantidad de emisiones de GEI generada por la central que utiliza carbón. Para una producción de 500GWh/a las emisiones de GEI de una nueva central de gas natural suman 2295.0 t/a de CO2 eq. Las emisiones de GEI de la central de lignito suman 2640.3 t/a de CO2 eq. Se busca encontrar la cantidad de electricidad que puede generar la central de gas natural manteniendo estas emisiones de GEI. En un año, 500 GWh

2295.0 t CO2 eq.

X GWh

2640.3 t CO2 eq.

X = 575.2 GWh Es decir, para la misma cantidad de emisiones de GEI de una central de carbón que produce 500GWH/a, se puede producir un 15.04% más de energía con una central de gas natural. Tabla 4: Emisiones de contaminantes y GEI de la central de gas natural en t/a para una producción de 572.2 GWh/a: Contaminante o GEI

Gas natural

NOx

687.4

VOC

18.4

CO

36.8

SO2

1.2

PM10

15.0

CO2

215.1

CH4

211.7

N2O

2213.5

Al comparar los resultados de la Tabla 4 con los de la Tabla 3 se comprueba que aún con un incremento en la producción de electricidad del 15%, todas las emisiones producidas con gas natural menores, a excepción del CH4 que es el principal componente del gas natural. Los contaminantes que más reducen sus emisiones son los que tienen una relación carbono/gas natural (Tabla 2) como se esperaba.

3. Con la nueva central, qué de electricidad se puede generar con la misma cantidad de emisiones de SO2 generada por la central que utiliza carbón. Para una producción de 500GWh/a en la central de gas natural se emite 1t/a de SO2. La emisión de SO2 de la central convencional de lignito es de 22312.5 t/a. Se busca encontrar la cantidad de electricidad que puede generar la central de gas natural manteniendo esta emisión de SO2. En un año, 500 GWh

1 t SO2

X GWh

22312.5 t SO2

X = 11156250 GWh Es decir, para la misma cantidad de emisión de SO2 de una central de carbón que produce 500GWh/a, se puede producir un 2231150% más de energía con una central de gas natural. Tabla 5: Emisiones de contaminantes y GEI de la central de gas natural en t/a para una producción de 572.2 GWh/a: Contaminante o GEI

Gas natural

NOx

13331718.8

VOC

357000.0

CO

714000.0

SO2

22312.5

PM10

290062.5

CO2

4172437.5

CH4

4105500.0

N2O

42929250.0

Este ejercicio es un ejemplo teórico para apreciar la inmensa diferencia entre las emisiones de SO2 de una planta de gas natural y una de carbono tal como se esperaba con las relaciones de sus factores de emisión.