nombre (s): i.q.i jorge eduardo hidalgo guerra sede regional: ipn zacatenco

Titulo: Estimación, prospectiva y Estrategias de mitigación de emisiones de GEI

originadas por la quema de combustibles

comerciales de uso domestico.

Nombre (s): I.Q.I Jorge Eduardo Hidalgo Guerra

Sede Regional: IPN Zacatenco

Fecha: 22 Octubre 2014

Introducción

• El cambio climático inducido por el incremento de las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmosfera, constituye junto con la degradación de los ecosistemas y la perdida de la biodiversidad, el problema ambiental mas trascendente de los últimos años y uno de los desafíos globales que enfrenta la humanidad.

Introducción

•México en la actualidad cuenta con una población de más de 112 millones de habitantes que utilizan como fuente de combustible el uso del gas L.P., leña y gas natural en los hogares corresponde a la cocción de alimentos, calentamiento de agua y calefacción. La leña es el segundo combustible más importante, por su uso en muchos hogares de bajos ingresos en el país.

Objetivos

• Estimación nacional de emisiones originadas en el consumo de combustibles comerciales de uso domestico: Gas LP, Gas Natural y Biomasa (Leña).

• Modelación de emisiones (Prospectiva) en este sector (Combustión domestica) al 2026.

• Identificar estrategias de mitigación como medida para reducir impactos que causan al ambiente.

• Estimación indirecta de Gases de Efecto Invernadero y partículas de Carbono Negro, implementando metodologías de Inventarios de Emisión (EPA, IPCC, DGGCARETC).

Metodología.

Datos de Actividad.

• Consumo de Gas LP Nacional.• Cada año, cerca de 2 Millones de ton de gas LP son

utilizadas para la cocina y calefacción doméstica en la Ciudad de México.

• La Región Centro y La Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM) es el mayor mercado de gas LP a nivel mundial, con un consumo de 78,900 barriles al día.

• El uso del gas LP para cocinar y en calentadores de agua en México es común en todas las regiones; de acuerdo con los datos del INEGI, aproximadamente el 70% de las casas habitación en este país usan gas para cocinar.

• En la ciudad de Monterrey, Nuevo León, el gas natural es el principal combustible doméstico, mientras que en Chiapas y Oaxaca predominan la madera y el carbón.

• México ocupó el segundo lugar en el mundo en el consumo per cápita de gas LP, al ubicarse aproximadamente en 65 kg por habitante

201220132014201520162017201820192020202120222023202420252026202720282029

186 187 188 189

Consumo Total Nacional de Gas LP en el sector Residencial (mdbd) SENER 2014

mdbd

año

Consumo Total Nacional de Gas LP en el sector Residencial (mdbd)Se espera que la demanda conjunta de gas natural de los sectores residencial y servicios crezca en promedio 4.2% anual durante el periodo prospectivo.

La demanda alcanzará un volumen de 198.2 MMpcd en 2026, lo que representará 18.2% de los hidrocarburos consumidos en estos sectores; gas LP y gas natural.

Consumo de Gas Natural

Consumo Total Nacional de Gas LP en el sector Residencial (mdbd)

• La evolución de la demanda de hidrocarburos en los sectores residencial y servicios está directamente relacionada con el crecimiento de la población.

• El total de habitantes del país, que para 2011 se estimó en 113.2 millones, será de 123.5 millones en 2026. Con ello, el crecimiento de la población promediará 0.6% anual.


2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023

2024

2025

2026

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Series1

Mpcd

Año

Consumo Total Nacional de Gas Natural en Millones de pies cúbicos diarios SENER 2014


• Algunos estudios señalan que la biomasa destinada a la producción de carbón vegetal en México, representa 35% del consumo para el uso residencial; y que el uso de la leña se concentra principalmente en el centro- sur del país.

• El 89% de la población rural en México (25 millones de personas) generan calor a partir de la leña, principalmente para la cocción de alimentos y como combustible en pequeñas industrias como ladrilleras, panaderías, tortillerías, entre otras, por lo que representa una opción viable para el desarrollo de la energía renovable.

Consumo de Leña


• Respecto del potencial de aprovechamiento de la leña, se considera al potencial energético de la biomasa como una de las principales fuentes de bioenergía, y señala que, del total de la producción técnica potencial, son los combustibles de madera los que tienen un mayor alcance, con un promedio de 1,800 PJ/año.


• El Gobierno Federal, organizaciones sociales y agencias de desarrollo han llevado a cabo acciones que han tenido como consecuencia una disminución en el consumo de leña de 0.9% anual.


• Para el cálculo del consumo de leña se emplearon los consumos por macro-región ecológica, así como la población urbana y rural a nivel municipal. Para la validación del dato estimado se dividió la población entre el consumo estimado por municipio y se observó que las áreas urbanas el consumo per cápita era menor que en los municipios rurales. Cabe señalar que el consumo de leña estimado se realizó para el INEM 2008, por lo que se tomaron dichas proporciones de consumo por municipio para la estimación de los consumos correspondientes a 2011.


14.52%

2.44%

4.25%

4.25%57.34

%

Proporción de consumo de leña por Región de acuerdo a la Distribución del Modelo de Usuarios Mixtos (SEMARNAT 2011)

Centro- Occidente Noroeste NoresteCentro Sur- Sureste


Distribución Geográfica de las Regiones.

Región centroDistrito Federal

HidalgoMéxicoMorelosPueblaTlaxcala

Región NoresteCoahuila

chihuahuaDurango

Nuevo LeónTamaulipas

Región Sur- suresteCampeche

ChiapasGuerreroOaxaca

Quintana RooTabascoVeracruzYucatán

Región Centro - occidenteAguascalientes

ColimaGuanajuato

JaliscoMichoacan

NayaritQueretaro

San Luis PotosiZacatecas

Región NoroesteBaja California

Baja California SurSinaloaSonora


• El método de estimación basado en los factores de emisión es probablemente el mas utilizado, especialmente en el caso de Gases de Efecto Invernadero y partículas de fracción respirable. En si, el método es muy sencillo y se resume en la siguiente ecuación:

• Donde E representa las emisiones estimadas, A es un dato de actividad, C un factor de corrección y F el factor

de emisión. A continuación se discute el significado particular de los tres componentes en la ecuación

anterior.

Factores de Emisión


El carbono negro se encuentra formando parte de las PM2.5, característica que hace de estas un contaminante peligroso para la salud de las personas debido a su elevada toxicidad. Además el CN juega un importante papel en el proceso de cambio climático, ya que absorbe la radiación solar, contribuyendo al calentamiento global del planeta.

Estimación de emisiones de carbono negro (CN) a partir de las PM2.5


• Según un estudio presentado en el año 2010 al INE, llamado “Temas emergentes en cambio climático: metano y carbono negro, sus posibles cobeneficios y desarrollo de planes de investigación”, la estimación de emisiones de CN en México se realiza mediante dos métodos que a continuación se presentan. Factores de emisión y Razón CN/PM2.5


• Esta especiación da a conocer la fracción o el porcentaje de CN presente en las PM2.5 para diversos tipos de fuentes emisoras, es decir, utiliza el método de correlación de CN/PM2.5, siguiendo la siguiente ecuación:

• Emisión CN(t) = Emisión PM2.5 (t) * Fracción de CN en PM2.5


Categoría de fuenteCN/PM2.5 (%)

Moderado AltoPlantas de generación de electricidad 6.7 15

Refinación de petróleo y otros combustibles fósiles 0.3 0.4

Manufactura y otros procesos industriales 7.4 13Otros servicios 14 24Combustión industrial de combustibles 7.4 13Otros usos de combustibles 6.7 15Incendios y quemas 7.2 12Otras fuentes de área 7.4 15Vehículos automotores en circulación 43 60

Fuentes móviles que no circulan por carreteras 43 60

Consumo Total Nacional de Gas LP en el sector Residencial (mdbd)Emisiones PM2.5 (Mg/año)

Emisiones CN (Mg/año)Moderado Alto

62884.7 4213.1 9432.713043.7 39.1 52.2

107560.5 7959.5 13982.914.7 2.1 3.5

11231.4 831.1 1460.1219218.1 14687.6 32882.7

53627.7 3861.2 6435.39012.9 667 1351.9

18844.9 8103.3 11306.936122.9 15532.8 21673.7


• Estos factores se expresan normalmente como el peso del contaminante dividido por una unidad de peso, volumen, distancia, o la duración de la actividad de emisión de contaminante (por ejemplo, kilogramos de partículas emitidas por megagramo de carbón quemado).

Consumo Total Nacional de Gas LP en el sector Residencial (mdbd)Combust. Unidades Carbono

NegroCO2 CH4 N2O

Gas Natural kg/106 m3 gCN=0.067 PM2.5 a1,440.00 a0.28 a0.26

Leña kg/Mg gCN=0.061 PM2.5 a1,542.21 e4.35 e0.06

Gas LP kg/m3 gCN=0.067 PM2.5 f1,629.60 f0.02 f0.11

Factores de Emisión utilizados en este sector (Combustión domestica)

a EPA, 2000.b SEMARNAT, 2012ac INE-SEMARNAT, 2006.d INE, 2010e INE, 2007

f SEMARNAT, 2012b. Los factores de emisión fueron calculados con base en la Tabla 1.5-1, del AP-42, tomando en cuenta la proporción de propano y butanog CARB, n. d.

Consumo Total Nacional de Gas LP en el sector Residencial (mdbd)• En años recientes la comunidad científica se ha

interesado en el carbono negro pues pasó de ser un contaminante del aire a un factor determinante en el calentamiento global. • Según el Intergovernmental Panel on Climate

Change (IPCC), el carbono negro es un factor que contribuye al forzamiento radiativo positivo el cual causa el calentamiento global.

Caracterización del Carbono Negro


• El carbono negro es responsable de 0.34 watts por metro cuadrado (W/m2) de forzamiento radiativo promedio a nivel mundial, de los cuales 0.22 W/m2 se deben al uso de combustibles fósiles y 0.12 W/m2 a la quema de biomasa y otras fuentes (IGSD, 2009).


• De acuerdo con el Internacional Coucil on Clean Transportation (ICCT) el efecto de calentamiento puede incrementarse cuando el carbono negro se mezcla con otras partículas, como los sulfatos.

• El IPCC sitúa al carbono negro como el tercer agente más importante de forzamiento radiativo positivo, después del CO2 y del CH4.


•Algunos modelos consideran que el calentamiento global debido a este contaminante es de 0.3 a 0.4 °C, incluso menor, por lo que existe controversia a cerca de reducir el carbono negro como estrategia para mitigar el calentamiento global (Andreae y Gelencsér 2006).


El carbono negro se encuentra en todo el mundo , pero su presencia e impacto son particularmente fuerte en Asia. El carbono negro , una partícula vida corta, está en perpetuo movimiento en todo el mundo .

Imagen: National Oceanic and Atmospheric Administration


.

Imagen: National Oceanic and Atmospheric Administration


•RESULTADOS


45,086,365.1160

39,050.4460 2,199.5523Emisiones de Gases de Efecto Invernadero (Mg/año)

CO2CH4N2O

Estimación para el INEM 2011, DGGCARETC -SEMARNAT

Se estima que a nivel nacional este sector emite aproximadamente 45 millones de toneladas de Dióxido de carbono (CO2), 39 mil toneladas de Metano (CH4) y 2,200 toneladas de Oxido Nitroso (N2O) en esta actividad.


Se estima que a nivel nacional las emisiones de partículas de fracción respirable originadas en la quema de combustibles comerciales de uso residencial que incluye al Gas Licuado de Petróleo, al Gas Natural y Leña las partículas de carbono negro con 16, 479.47 Mg anuales.

PM10; 280,498.30

PM2.5; 270,068.56

BC; 16,479.47

Emisiones Totales de Particulas de la Combustión Domestica (Mg/año)

PM10 PM2.5 BC

Estimación para el INEM 2011, DGGCARETC -SEMARNAT


• La región sur-suroeste aporta la mayor cantidad de partículas a la atmosfera debido a que se concentran los grupos de la población más vulnerables lo cual hace difícil la adquisición de GLP y Gas Natural y se sigue consumiendo en grandes proporciones Biomasa, Carbón, y Leña, empleando métodos tradicionales de calefacción. La Región Noroeste es la que menos emite partículas, después la región centro que comprende la zona metropolitana con mayor población como la Ciudad de México, seguida de la Región Centro Occidente que incluye a Guadalajara.


Centro Occidente Noroeste

Noreste Centro

Sur Sureste

0100020003000400050006000700080009000

10000

Emisión Regional de Partículas de Carbono Negro (Mg/año)

CN

Mg

Estimación para el INEM 2011, DGGCARETC –SEMARNAT 2014


• La Organización Mundial de la Salud, en un reciente artículo publicado el pasado mes de abril de 2014, reportó que en México las ciudades con mayor contaminación por partículas suspendidas son la Ciudad de Monterrey, seguida de Toluca, Ciudad de México, Irapuato, Salamanca y Puebla, por otra parte la ciudad de Guadalajara tiene los mejores niveles de calidad del aire entre las metrópolis analizadas. Este artículo de la OMS señala que la contaminación provoca cerca de 14,000 muertes anuales.


Monter

rey

Irapuato

Salam

anca

Silao

Ecate

pec de M

orelos

Nauca

lpan de Juáre

z

Nezah

ualcóyo

tl

Tlalnep

antla

de Baz

Toluca

Valle d

e Chalco So

lidari

dadD.F.

León

Puebla

Guadala

jara

0.0000

10.0000

20.0000

30.0000

40.0000

50.0000

60.0000

Emisión de CN de las Principales Ciudades de México (Mg/año)

CN

Mg

Es importante conocer de manera local en las ciudades metropolitanas, donde se concentran este tipo de partículas, ya que en conjunto con las fuentes móviles son las que inciden en mayor proporción en la mala calidad del aire. La distribución de partículas en la ZMVM se presenta de forma radial, actualmente se mejora la distribución de Gas Natural en el D.F, sin embargo los municipios que conforman la Zona Metropolitana carecen de este energético, e incluso en algunos sectores vulnerables se sigue utilizando medios tradicionales de quema de leña.


Ecatepec de MorelosNaucalpan de Juárez

Nezahualcóyotl

Tlalnepantla de Baz

Valle de Chalco Solidaridad

Azcapotzalco

Coyoacán

Cuajimalpa de Morelos

Gustavo A. Madero

IztacalcoIztapalapaLa Magdalena Contreras

Milpa Alta

Álvaro Obregón

Tláhuac

Tlalpan

Xochimilco

Benito Juárez

Cuauhtémoc

Miguel Hidalgo

Venustiano Carranza

0.0000

5.0000

10.0000

Emisión de Partículas de CN en la ZMVM (Mg/año)

CN

Consumo Total Nacional de Gas LP en el sector Residencial (mdbd)De acuerdo a los modelos propuestos en las prospectivas del consumo de combustibles comerciales de uso residencial realizadas y publicadas por la SENER 2012 -2026, e implementando los modelos estadísticos y econométricos por la misma metodología, se presenta a continuación los siguientes resultados.


En lo que respecta a las emisiones de partículas hay una reducción del 2.61 % promedio anual, a nivel nacional [implementando las estrategias de mitigación de estas emisiones, que generalmente inciden en la implementación de programas para sustitución de estufas que usan leña para calefacción, y mejorando la distribución de gas LP en la región sur-suroeste.

2011

2014

2020

2026

14600 14800 15000 15200 15400 15600 15800 16000 16200 16400 16600

Emisión de Partículas de CN de la combustión domestica (Mg/año)

BC

Mg

Año


Esto se debe a la disminución en el consumo residencial de gas LP, al mejorar la distribución y a un mayor acceso al gas natural en zonas urbanas, así como a la mejora gradual en la eficiencia de los calentadores convencionales; al cambio gradual a encendido electrónico en las estufas; a los cambios en los hábitos de consumo del gas LP, como efecto de una mejor administración en el ingreso monetario del consumidor; y a la sustitución de leña por gas LP en zonas rurales, principalmente en la región Sur-Sureste. Asimismo y de acuerdo con la Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía (CONUEE), se espera que la eficiencia de diseño de los distintos tipos de calentadores aumente en el largo plazo, lo que tendrá un impacto negativo en el consumo del sector residencial.


Por otro lado, en el ámbito del fortalecimiento y ampliación de la normalización en la eficiencia energética de equipos para calentamiento de agua a gas LP, el Programa Nacional para el Aprovechamiento Sustentable de la Energía (PRONASE) identifica oportunidades para lograr el óptimo aprovechamiento de la energía y generar ahorros sustanciales para el país, estableciendo líneas de acción concretas en la actualización de las normas de estándares de eficiencia de calentadores de agua y promoción de calentadores solares.

Consumo Total Nacional de Gas LP en el sector Residencial (mdbd)En lo que respecta a Gases de Efecto Invernadero se pretende que estas emisiones logren una reducción del 1.67 % promedio anual. Siendo el CO2 el principal gas de efecto invernadero y el que se emite en mayor proporción en la combustión domestica, aproximadamente 90.9 % de las emisiones en esta categoría.


2011

2014

2020

2026

42000000 42500000 43000000 43500000 44000000 44500000 45000000 45500000

Emisión de GEI de la combustión domestica (Mg/año)

CO2CH4N2O

Mg

año

Dentro del sector rural, el gas LP seguirá representando una opción viable en términos de los beneficios ambientales, económicos y sociales, a pesar de la relativa dificultad en la distribución del combustible, el costo de la inversión en estufas y calentadores de agua, y el precio del energético. Se espera que el consumo de gas LP aumente gradualmente su participación en los hogares que utilizan leña para cocinar.

Beneficios

Reducción de la deforestación y emisiones de CO2 por la quema de leña; Ahorro en tiempo por la recolección de leña, y

Disminución en el número de afectados por enfermedades respiratorias, producto de la inhalación de humo por quema de leña.

Asimismo, con la estrategia integral de infraestructura se busca desarrollar mercados potenciales, mediante el transporte de gas natural por ruedas y por barco. Con ello, se atenderán mercados que cuentan con poca demanda energética o que se encuentran alejados de la infraestructura de ductos.


Medidas de acción

Por una razón ética así como social: En la actualidad, el 28% de la población mundial consume un 77% de la energía total producida, en tanto que el otro 72% vive sólo con el 23% restante.

Por una razón económica: El costo anual de la factura de energía es en este momento uno de los problemas más importantes de los hogares.

En décadas futuras, las medidas en eficiencia energética pueden traer mayores ventajas con menores costos.

La calefacción doméstica, junto con el consumo de electricidad, contribuye significativamente a las emisiones de dióxido de carbono (CO2).

Hoy es posible intervenir para mejorar la eficiencia energética en nuestras casas y en nuestros sistemas de calefacción, a fin de ahorrar energía, reduciendo la contaminación y los gastos.

México ha transitado hacia una matriz energética más limpia, disminuyendo el consumo de combustibles de alto impacto mediante la migración a gas natural, implementando programas que han dado resultados favorables

Las estrategias y medidas orientadas hacia la reducción en la quema de combustibles y biomasa tendrá un impacto directo en la disminución de carbono negro.

Este sector contribuye aproximadamente entre 7 - 8 % de emisiones de GEI del total Nacional, siendo uno de los principales 8 aportadores después de las fuentes móviles , las fuentes fijas, y la generación de energía eléctrica.

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¡Gracias!

nombre (s): i.q.i jorge eduardo hidalgo guerra sede regional: ipn zacatenco

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