la energía nuclear y la disminución de gases de efecto ... · 2 de lade la sin energía nuclear...
TRANSCRIPT
La Energía Nuclear y la Disminución de Gases de Efecto Invernadero
Dr. Juan Luis François LacoutureDra. Cecilia Martín del Campo Márquezp q
Facultad de Ingeniería – UNAMM. en C. Juan Arellano Gómez
Instituto de Investigaciones Eléctricas
Comisión de Especialidad de Ingeniería Nuclear
SeminarioCambio Climático, el Caso de México
5 de Septiembre de 2007Palacio de Minería
Contenido
• Antecedentes
Contenido
• Estado actual de la energía nucleoeléctrica
• Emisiones de las fuentes de generación eléctrica
• Emisiones evitadas por el uso de la energía nuclear• Emisiones evitadas por el uso de la energía nuclear
• Futuras emisiones que evitará la energía nuclear
• Propuesta
Antecedentes
• La energía es un recurso esencial para todas las actividades de desarrollo social y económico.
• El consumo de energía mundial ha ido creciendo desde la revolución industrial en el siglo XIX, creció treinta veces durante el siglo XXdurante el siglo XX.
• La electricidad es la forma de energía más versátil.
• Los países con un alto nivel de desarrollo económico tienen niveles de consumo de energía y electricidad altos.
• Todos los procesos de producción de energía generan desechos que deben ser tratados o guardados adecuadamente para causar el menor impacto sobre el medioadecuadamente para causar el menor impacto sobre el medio ambiente.
Antecedentes
Crecimiento de la PoblaciónCrecimiento de la Población
• En 1800 se inicia el crecimiento acelerado
• En los últimos 200 años ha crecido seis veces
• Continua creciendo con 90 millones de personas cada año
• Alcanzará la cifra de 10 mil millones de personas para elaño 2050
Necesidad de Energía vs PoblaciónNecesidad de Energía vs Población
Correlación del Índice de Desarrollo Humano con el Consumo de Electricidad
Fuente: Organización de las Naciones Unidas 2006. Human Development Reports, 2005-2006.
Demanda Mundial de Energía Primaria, por Región
Fuente: World Energy Outlook 2004, OECD/IEA, 2004.
Demanda Mundial de Energía Primaria, por Combustible
OECD/IEA World Energy Outlook 2004
Demanda Mundial de Energía Primaria, por Sectorg , p
Fuente: World Energy Outlook 2004, OECD/IEA, 2004.
Emisiones de CO2 por Sector
Satisfacción de la Demanda Eléctrica del 2003 al 2030
Fuente: Energy Information Administration 2006. International Energy Outlook 2006. Chp. 6 Electricity
Emisiones Globales de CO2 por Tipo de Combustibleric
as2 p p
elad
as M
étr
es d
e To
nede
mill
one
Mile
s
Fuente: Energy Information Administration (EIA), “International Energy Outlook 2006”, DOE/EIA-0484, June 2006.
Efecto Invernadero y Calentamiento Global
Variación de la temperatura global promedio de la superficie oC
Promedio anualPromedio de 5 años
El Calentamiento Global es de 0.6 oC en las últimas tres décadasy 0 8 oC en el último siglo
Referencia: http://data.giss.nasa.gov/gistemp/2005/
y 0.8 C en el último siglo
Consecuencias del Calentamiento Global
-- SE CALIENTAN LOS OCEANOSSE CALIENTAN LOS OCEANOS-- SE DERRITEN LOS GLACIARESSE DERRITEN LOS GLACIARES-- SUBE EL NIVEL DEL MARSUBE EL NIVEL DEL MAR-- ADELGAZA EL HIELO MARINOADELGAZA EL HIELO MARINO-- SE DESHIELA EL PERMAFROSTSE DESHIELA EL PERMAFROST-- MAS INCENDIOS DEVASTADORESMAS INCENDIOS DEVASTADORES-- ENCOGEN LOS LAGOSENCOGEN LOS LAGOSENCOGEN LOS LAGOSENCOGEN LOS LAGOS-- COLAPSO DE LAS PLATAFORMAS DE HIELOCOLAPSO DE LAS PLATAFORMAS DE HIELO-- SEQUIAS PROLONGADASSEQUIAS PROLONGADAS-- AUMENTAN LAS PRECIPITACIONESAUMENTAN LAS PRECIPITACIONES-- SE SECAN LOS ARROYOS DE MONTAÑASE SECAN LOS ARROYOS DE MONTAÑA
LA PRIMAVERA SE ANTICIPALA PRIMAVERA SE ANTICIPA-- LA PRIMAVERA SE ANTICIPALA PRIMAVERA SE ANTICIPA-- EL OTOÑO SE RETRASAEL OTOÑO SE RETRASA-- LAS PLANTAS FLORECEN ANTESLAS PLANTAS FLORECEN ANTES-- LAS AVES ANIDAN ANTESLAS AVES ANIDAN ANTES-- BLANQUEAMIENTO DE LOS ARRECIFES DE CORALBLANQUEAMIENTO DE LOS ARRECIFES DE CORAL-- INVASIÓN DE ESPECIES EXÓTICASINVASIÓN DE ESPECIES EXÓTICAS-- DESAPARECEN LOS ANFIBIOSDESAPARECEN LOS ANFIBIOS-- EROSIÓN DE LAS COSTASEROSIÓN DE LAS COSTAS-- AUMENTO REPENTINO DE LAS TEMPERATURAS EN LATITUDES ALTASAUMENTO REPENTINO DE LAS TEMPERATURAS EN LATITUDES ALTAS-- ……
NucleoelectricidadNucleoelectricidad
• El primer reactor nuclear inició operación comercial en la dé d d 1950 á d 12 000 ñ ddécada de 1950 más de 12,000 años-reactor de experiencia.
• 438 reactores nucleares comerciales en 30 diferentes países, con una capacidad instalada de 371,258 MW y que produjeron 2658 TWh en 2006.
• Actualmente hay 32 nuevos reactores en construcción conuna capacidad adicional de 25,073 MW.
• Además, 56 países operan un total de 284 reactores de investigación y 220 barcos y submarinos nucleares. g y y
Fuente: Reactor data, a julio de 2007, World Nuclear Association, http://www.world-nuclear.org/info/reactors.html, (2007)
16% de la Energía Eléctrica Mundial
Generación Eléctrica Mundial – 2006
Otros
Generación Eléctrica Mundial 2006
carbón39%Nuclear
Gas15%
Otros1%
16%
petróleo10%
Hidro19%
Fuente: Nuclear Power in the World today, julio de 2007, World NuclearAssociation, http://www.world-nuclear.org/info/reactors.html, (2007)
Electricidad en México
L ió l ñ 2006 f d 221 9 TWhLa generación en el año 2006 fue de 221.9 TWhFuente: Comisión Federal de Electricidad
Para el 2016 México necesita aumentar en un
2005 2016
Para el 2016, México necesita aumentar en un 43% su capacidad instalada actual
200546,534 MW
201669,024 MW
Hidroeléctrica22.6%Combustibles
fósiles72.4%
Combustibles fósiles66.3%
Hidroeléctrica20.6%
Eólica0.005%Nuclear
2 9%
Geotermia2.1%
Geotermia1.5%
2.9%
1/ Tecnología aún no definida
Eólica0.9%Libre
8.7%Nuclear2.0%
1.5%
1/
Fuente: POISE 2007-2016, CFE
Central Nucleoeléctrica Laguna Verde
• U-1: 29 de julio de 1990de 1990
• U-2: 10 de abril de 1995
Al i l d • Altos niveles de desempeño
Factor de Capacidad, CNLVFactor de Capacidad, CNLV
Índice WANO
90
100
Promedio WANO AC 127
Promedio Laguna Verde
Promedio INPO 103 Unidades88.58
86.3088.50
70
80
ce ejor
Promedio WANO AC 127
40
50
60
valo
r del
índi
c
Me
Peer review: Dic 2004
20
30
40Peer review: Dic 2002
Visita Técnica TUV: Dic 2001
Peer review: Sep 2006
0
10
20 Visita Técnica TUV: Dic 2001
02001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 JUN
2007
WANO: Asociación Mundial de Operadores Nucleares
Generation and Installed CapacityLaguna Verde Power PlantLaguna Verde Power Plant
4 905.20 5.00 4 90
6%
4.30 4.504.90
4.505.00 4.90
3 81
4
5
3.81 3.623.38
3.12 2.99 2.99 2.852
3
0
1
2000 2001 2002 2003 2004 2005 20062000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
% National Generation % Installed capacity
Aumento de Potencia 20% de potencia adicional (2010)
C t Ni l d d G ióCosto Nivelado de GeneraciónDólares/MWh
Gas Nuclear Geotermia Carbón Combustóleo
Inversión 8.39 31.87 23.23 27.14 19.33
C b tibl 47 85 6 57 21 34 16 43 49 79 Combustible 47.85 6.57 21.34 16.43 49.79
O. y M. 3.78 8.96 7.56 7.35 5.76
Total 60.02 47.40 52.13 50.92 74.88
Fuente COPAR Generación 2006, CFE
Tasa de descuento de 12%
Los costos de las hidroeléctricas varían mucho de central a central teniéndose el costo más bajo de 69.76 Dól/MWh en La Amistad y el más alto de 164 77 Dól/MWh en Agua Prietaalto de 164.77 Dól/MWh en Agua Prieta.
Fuente: International Committee on Nuclear Technology (IKL) Statement on Sustainability Evaluation of Nuclear Energy and other Electricity Supply Technologies. January 2004.
Emisión de Gases de Efecto Invernadero
Spadaro, et al. “Assessing the Difference: Greenhouse Gas Emissions of Electricity Generating Chains”,IAEA Bulletin, Vol. 42, No. 2, Vienna, Austria, 2000.
Emisión de Gases de Efecto Invernadero (Cont.)
Spadaro, et al. “Assessing the Difference: Greenhouse Gas Emissions of Electricity Generating Chains”,IAEA Bulletin, Vol. 42, No. 2, Vienna, Austria, 2000.
Fuente: S. Hirschberg et al. Sustainability of Electricity Supply, Technologies under German Conditions: A Comparative Evaluation. Paul Scherrer Institute. December 2005.
Emisiones Evitadas por el Uso de la Energía Nuclear
CARBÓN PETRÓLEO GAS NUCLEAR HIDRO OTRASRENOVABLES
TOTAL
p g
GENERACIÓN ELÉCTRICA, IEA (TWh)
5,989 1,241 2,676 2,586 2,650 249 15,391
EMISIONES DE CARBONO POR LA
1,712 271 461 0 0 0 2,4448961 3CARBONO POR LA
GENERACIÓN ELÉCTRICA, IEA (MtC)
8961.3 (CO2)
INTENSIDAD EN CARBONO (MtC/TWh)
0.286 0.218 0.172 0 0 0 0.159
MEZCLA POSTULADA SIN NUCLEAR (TWh)
7,514 1,557 3,357 0 2,650 312 15,391
EMISIONES DE CARBONO POR LA
2,148 340 578 0 0 0 3,066CARBONO POR LA MEZCLA POSTULADA (MtC)
EMISIONES EVITADAS POR LA ENERGÍA NUCLEAR (MtC)
436 69 117 0 0 6222280.6 NUCLEAR (MtC)(CO2)
Referencia: Hans-Holger Rogner, NUCLEAR POWER AND CLIMATE CHANGE (IAEA), 2003.
Emisiones Globales de CO Evitadas por la EnergíaEmisiones Globales de CO2 Evitadas por la Energía Nuclear en el Sector Eléctrico (WEO 2002)
10000
12000
11238.3325.4% Mayor
as d
e C
O2
6000
8000 8961.33
adas
Mét
rica
4000
es d
e To
nela
0
2000
Mill
on
Emisiones de CO de la Sin Energía NuclearEmisiones de CO2 de la Industria de Generación
Eléctrica
Sin Energía Nuclear
Emisiones de NOX, SO2 y CO2 Evitadas porla Industria Nuclear en EUA
AÑO NOX (Millones Toneladas)
SO2(Millones Toneladas)
CO2MTm
MTm: Millones de toneladas métricas
1995 2.03 4.19 670.61996 1.89 4.16 645.31997 1.76 3.97 602.41998 1.76 4.08 646.41999 1.73 4.13 685.32000 1.54 3.6 677.22001 1.43 3.41 6642002 1.39 3.38 694.82003 1.24 3.36 679.82003 1.24 3.36 679.82004 1.12 3.43 696.62005 1.05 3.32 681.922006 0 99 3 12 681 182006 0.99 3.12 681.18
TOTAL 17.93 44.15 8,025.5
Fuente: Nuclear Energy Institute, “Quantifying Nuclear Energy's Environmental Benefits”, 2007.
Emisiones Evitadas por el Uso de la Energía Nuclear
Las dos unidades de la Central Laguna Verde evitaron en 2005 la emisión de 10 millones de toneladas métricas de CO2
World Nuclear Association, “Global Warming - the science”, 2007. http://www.world-nuclear.org/info/inf59.html
Emisiones Evitadas por el Uso de la Energía Nuclear
Emisiones de CO2 en Francia
Futuras Emisiones que Evitaría el Usode la Energía Nuclear
año
año
MtC
por
a
MtC
por
a
PROYECCIÓN DE EMISIONES EVITADAS ANUALMENTE POR LA ENERGÍANUCLEAR PARA LA MEZCLA ENERGÉTICA OBTENIDA PARA CUATROESCENARIOS SRES (IZQUIERDA) Y SU VARIANTE NUCLEAR AGRESIVA
Referencia: Hans-Holger Rogner, NUCLEAR POWER AND CLIMATE CHANGE (IAEA), 2003
ESCENARIOS SRES (IZQUIERDA) Y SU VARIANTE NUCLEAR AGRESIVA(DERECHA). VER ESCENARIOS SRES
Futuras Emisiones que Evitaría el Usode la Energía Nuclearde la Energía Nuclear
PROYECCIÓN DE EMISIONES DE CARBONO ACUMULADAS EVITADAS POR LAENERGÍA NUCLEAR PARA CUATRO ESCENARIOS SRES (IZQUIERDA) Y SU
Referencia: Hans-Holger Rogner, NUCLEAR POWER AND CLIMATE CHANGE (IAEA), 2003
VARIANTE NUCLEAR AGRESIVA (DERECHA).
Futuras Emisiones que Evitaría el Usode la Energía Nuclear
Estudio The Future of Nuclear Power del Massachusetts
de la Energía Nuclear
Estudio The Future of Nuclear Power, del Massachusetts Institute of Technology, 2003
E i l l id d l t i liEscenario en el que la capacidad nuclear se triplica a un millón de MWe en el año 2050
Se evitan emisiones globales entre 0.8 y 1.8 miles de millones (millardos) de toneladas de carbono por año, dependiendo de si las plantas que se sustituyen condependiendo de si las plantas que se sustituyen con nucleoeléctricas son de gas o de carbón.
Propuesta para México
– Un reactor (1300-1400 MWe) para el 2015
– Un segundo reactor 2 o 3 años después– Un segundo reactor 2 o 3 años después
– Seis reactores más al 2026
8 reactores: 10,800 MWe al 2026(12% de la capacidad)*(12% de la capacidad)
* Fuente: POISE 2007-2016, CFE
Fuente: POISE 2007-2016, CFE. Anexo 3, Figura B.3.
Emisiones evitadas por un reactor nuclear de 1356 MW(Emisiones del Ciclo de Vida)( )
20Combustóleo
C bó16.9
12
16
das
as /
año)
Carbón
Gas
9.8 9.88.5
5.28
12
ones
evi
tad
e to
nela
da
0.6
3.1
5.2
1.9
3.72.2
0.10
4
Emis
iom
illon
es d
e
-0.3
-4
0CO2 SO2 NOx Partículas
(m
Elaborado con datos de: ExternE - Externalities of Energy. National Implementation in Germany; W. Krewitt et al; IER, Stuttgart; 1998.
UN report highlights nuclear for emissions reduction31 August 2007 g
• A report from the United Nations Framework Convention on Climate Change (UN FCCC) states that more investment in nuclear energy will g ( ) gybe needed as part of efforts to return greenhouse gas emissions to current levels by 2030.
• The report was presented at UN climate change talks taking place in Vienna, Austria, between 27-31 August. It examines how 14 billion tonnes of carbon dioxide equivalent (tCO2eq) could be saved from the energy sector by 2030 cutting predicted emissions of 41 billion tCO2eq to thesector by 2030, cutting predicted emissions of 41 billion tCO2eq to the current 27 billion tCO2eq emitted from the energy sector.
• The report concludes that 6 billion tCO2eq could be saved through energy efficiency, 2.5 billion tCO2eq would be avoided through the use of carbon capture and storage (CCS) technologies.
• Additional investment in nuclear renewables and hydropower would• Additional investment in nuclear, renewables and hydropower would each save 1.6 billion tCO2eq. Investment in advanced biofuels would avoid the emissions of 0.7 billion tCO2eq.
E i SRESEscenarios SRES
Los escenarios IPCC/SRES se agrupan en cuatro grandes familias (A1, A2, B1 y B2) cada una representando un conjunto coherente y diferente de condiciones demográficas socialescoherente y diferente de condiciones demográficas, sociales, económicas, tecnológicas y ambientales.
Los objetivos económicos predominan en los escenarios tipo “A”Los objetivos económicos predominan en los escenarios tipo A , mientras que los ambientales predominan en los escenarios tipo “B”.
La variante “1” hace énfasis en políticas globales, mientras que la variante “2” implica políticas de tipo regional.
Escenarios SRES
Treinta y cinco de los cuarenta escenarios reportan en sus resultados la necesidad explícita de la energía nuclear (no únicamente de tecnologías libres de carbón)
Los escenarios SRES no fueron explícitamente diseñados para explorar ninguna opción energética en particular, su objetivo de minimizar los costos totales en el largo plazo conduce a requerir g p qexpansiones futuras de la energía nuclear.
Dependiendo del escenario, para el año 2050 podrían requerirseDependiendo del escenario, para el año 2050 podrían requerirse desde 350 GWe (los actuales) hasta más de 5000 GWe (la mediana es más de 1500 GWe) de capacidad de centrales nucleoeléctricasnucleoeléctricas.
E i SRES
A1. Rápido crecimiento económico; la población global tiene un pico de
Escenarios SRES
crecimiento a mitad del siglo y después declina; rápida introducción de nuevas y más eficientes tecnologías. Convergencia entre regiones en los temas de mayor importancia; mayor interacción cultural y social entre regiones; reducción substancial en la diferencia del ingreso per-capita entreregiones; reducción substancial en la diferencia del ingreso per capita entre regiones.
A1FI: Uso intensivo de los combustibles fósilesA1T É f i f t d í fó ilA1T: Énfasis en fuentes de energías no fósilesA1B: Balance entre todas fuentes de energía
A2. Mundo muy heterogéneo. Domina la auto-confianza y preservación deA2. Mundo muy heterogéneo. Domina la auto confianza y preservación de identidades locales. Aumento continuo de la población. El crecimiento económico es esencialmente regional; el crecimiento económico per-capita y el cambio tecnológico más fragmentados y lentos que en otros escenarios.
E i SRES
B1 Mundo convergente; la población global tiene un pico de crecimiento a
Escenarios SRES
B1. Mundo convergente; la población global tiene un pico de crecimiento a mitad del siglo y después declina, pero con rápido cambio en las estructuras económicas, con reducciones en la intensidad de lo material y la introducción de tecnologías limpias y eficientes en el uso de recursos. El énfasis es hacia soluciones globales en lo económico, social y sustentabilidad ambiental, incluyendo mayor equidad, pero sin iniciativas climáticas adicionales.
B2. Describe un mundo en el cual el énfasis es buscar soluciones locales en cuanto a lo económico, social y sustentabilidad ambiental. Un mundo con continuo incremento en la población mundial (pero a menor ritmo que A2);continuo incremento en la población mundial (pero a menor ritmo que A2); niveles intermedios de desarrollo económico; cambio tecnológico menos rápido pero más diverso que B1 y A1
La Evolución
• 26 Magnox y AGR, 11GWe (Reino Unido)• 263 PWRs, 236 GWe (EU, Francia, Japón, Rusia)
• 38 Candu, 19 GWe (Canadá, India, Corea)• 17 RBMK, 13 GWe (Rusia), ( , , p , )
• 90 BWRs, 79 GWe (EU, Japón, Suecia), ( )
• 3 ABWRs, 4 GWe (Japón)
Coal 70
Natural Gas 0
SULFURDIOXIDEEMISSIONS Natural Gas 0
Oil 30
EMISSIONSfrom a 1000 MegawattPower Plant
in Thousand Tons perYear Nuclear 0
Coal 25
Natural Gas 16
NITROGENOXIDEEMISSIONS
uc ea 0
Natural Gas 16
Oil 14
EMISSIONSfrom a 1000 MegawattPower Plant
in Thousand Tons perYear Nuclear 0
Coal 6000
Natural Gas 3000
CARBONDIOXIDEEMISSIONS
Nuclear 0
Natural Gas 3000
Oil 5000
EMISSIONSfrom a 1000 MegawattPower Plant
in Thousand Tons perYear Nuclear 0