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Trabajo Final de Master Universitario INICIACION A LA INVESTIGACIÓN EN INGENIERÍA QUÍMICA Y DEL MEDIO AMBIENTE Curso 2010-2011 ANÁLISIS DE DOS METODOLOGÍAS DE CÁLCULO DE LA HUELLA DE CARBONO PARA UN SISTEMA DE TRIGENERACIÓN OPTIMIZADO. Autor: MIGUEL BOLEA GARCIA Director: MONICA CARVALHO Ponente: LUIS MARIA SERRA RENOBALES Junio 2011 Análisis de dos metodologías de cálculo de la Huella de Carbono para un sistema de trigeneración optimizado Análisis de dos metodologías de cálculo de la Huella de Carbono para un sistema de trigeneración optimizado. Resumen La Huella de Carbono es un indicador de los impactos ambientales. Conocer sus consecuencias ambientales de modo comprensible y fácil de comunicar, es una demanda de las empresas y organizaciones. En este trabajo se ha desarrollado el análisis de metodologías y procedimientos para el cálculo de emisiones de CO2, aplicándolos a un sistema de trigeneración optimizado. Estas metodologías incluyen la investigación de bases de datos para aplicar adecuadamente los mismos. Se ha considerado un sistema de trigeneración optimizado de un hospital de tamaño medio con 500 camas, ubicado en Zaragoza que tiene que atender las demandas de calor (agua caliente sanitaria y calefacción), refrigeración, y electricidad. Se ha procedido a calcular las emisiones de CO2 mediante el Análisis del Ciclo de Vida ACV, por medio de la metodología CML2 baseline 2000, para su categoría de impacto Cambio Climático, utilizando el software Sima Pro 7.3. Los factores de caracterización de esta categoría de impacto están expresados como la contribución potencial de una sustancia al calentamiento global para un horizonte temporal de 100 años (GWP100, Global Warming Potential), en kg CO2 equivalente/kg emisión. Las emisiones de CO2 para la Huella de Carbono se han calculado mediante el Método Compuesto de las Cuentas Contables, MC3, utilizando la Hoja de Cálculo MC3v2. El MC3, recoge los consumos de las principales categorías de productos que una empresa necesita, existiendo también apartados para los residuos generados y el uso del suelo. Esos consumos/residuos serán transformados a toneladas de CO2 equivalentes, que sirven para el cálculo de la Huella de Carbono. Se ha procedido a analizar los resultados obtenidos comparándolos. Se ha mostrado que aun siendo metodologías muy diferentes conceptualmente los resultados son similares, lo que sugiere que el método MC3, de un modo comprensible y sencillo, puede ser una herramienta útil a las empresas y organizaciones para evaluar la Huella de Carbono de sus bienes y servicios. Análisis de dos metodologías de cálculo de la Huella de Carbono para un sistema de trigeneración optimizado 3 ÍNDICE 1INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS DEL TRABAJO5 2DESCRIPCIÓN DE LAS METODOLOGÍAS APLICADAS.7 2.1Análisis del ciclo de vida (ACV)7 2.1.1Método CML 2 baseline 20008 2.1.2Software SimaPro 7.310 2.2Descripción del Método Compuesto de las Cuentas Contables (MC3)12 2.2.1Metodología del MC3 y Software14 2.2.2Estructura de la hoja de cálculo15 2.3Descripción del sistema de trigeneración optimizado17 2.3.1Descripción del sistema17 3RESULTADOS Y COMPARACIÓN20 3.1Resultados de la Metodología CML2 baseline 200020 3.2Resultados de la Metodología MC322 3.3Comparación de los resultados23 4CONCLUSIONES26 5BIBLIOGRAFÍA28 ANEXOI.DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS TÉRMICOS34 I1.MGWH: Motor de gas (produce agua caliente)34 I2.CGWH: Caldera de gas (produce agua caliente)34 I3.ICWC: Intercambiador agua-agua35 I4.FAWH: Enfriadora de absorción (S.E.)35 I5.FMWR: Enfriadora mecánica36 I6.ICWR: Torre de refrigeración (Marley NC8302)36 I7.PROCESOS PARA ACEITE LUBRICANTE Y R134a37 4 ANEXOII.EJEMPLODECÁLCULOPARAELCML2BASELINE2000,PARALA CATEGORÍADEIMPACTOCAMBIOCLIMÁTICO.40 ANEXOIII.DIAGRAMASDEÁRBOLPARALOSDISTINTOSCOMPONENTES DELSISTEMA,OBTENIDOSMEDIANTEELSIMAPRO7.344 III1.MOTORDEGAS(MGWH)44 III2.CALDERADEAGUACALIENTE(CGWR)45 III3.INTERCAMBIADORDECALOR(ICWH)46 III4.ENFRIADORDEABSORCIÓNDESIMPLEEFECTO(FAWH)47 III5.ENFRIADORESMECÁNICOS(FMWR)48 III6.TORREDEREFRIGERACIÓN(ICWR)49 III7.MIXELECTRICOESPAÑOL50 III8.GASNATURAL51 III9.SISTEMATRIGENERACIONOPTIMIZADO52 ANEXOIV.APLICACIÓNILUSTRATIVAPARAELGASNATURALUTILIZADOY PARALOSMATERIALES(EQUIPOS,ACEITE,REFRIGERANTE)ENLA METODOLOGÍAMC3CONLAHOJADECÁLCULOMC3V.253 IV1.CalculoparaelGasNatural53 IV2.Calculodelosmateriales55 ANEXOV.DESCRIPCIÓNDELSISTEMADETRIGENERACIÓNOPTIMIZADO  61 V1.SistemadeTrigeneraciónyescenarioeconómico61 V2.Demandasenergéticas62 V3.Equipos62 V4.Tarifasdegasyelectricidad63 V5.Evaluaciónambiental64 Análisis de dos metodologías de cálculo de la Huella de Carbono para un sistema de trigeneración optimizado 5 1 Introducción y Objetivos del Trabajo La Huella de Carbono (HC) es un indicador que evalúa la sostenibilidad de las empresas y organizaciones. La necesidad de conocer la HC, es un modo de diferenciarse en los mercados, contribuyendo a incrementar la productividad y competitividad de sus bienes o servicios. La gestión medioambiental a nivel corporativo está tradicionalmente vinculada al control de los impactos directos tratando de establecer actuaciones que afecten a cuestiones como el consumo de recursos o la generación de emisiones y residuos (Doménech, 2007). En los últimos años, se ha destacado la necesidad de adoptar una gestión integral del medio ambiente, considerando toda la cadena de suministradores de las empresas (Carbon Trust 2006, Wiedmann and Lenzen, 2009; Wiedmann et al., 2009). La Huella Ecológica (HE), se define como la superficie terrestre productiva o el ecosistema acuático necesario para mantener el consumo de recursos y energía, así como para poder absorber los residuos producidos por una determinada población humana o economía, empleando la tecnología habitualmente utilizada, independientemente de dónde esté situada la superficie" (Wackernagel y Rees, 1996: 25) Por otro lado, la HC evalúa la cantidad total de dióxido de carbono y otros Gases de Efecto Invernadero (GEI) asociados a un producto o servicio. La HC se evalúa mediante indicadores tales como el Potencial de Calentamiento Global (GWP) (European Commission, 2007). Desde Global Footprint Network (2007), se define la HC "como la demanda de biocapacidad necesaria para secuestrar, mediante fotosíntesis las emisiones de CO2 procedentes de la combustión de combustibles fósiles". Algunos estudios optan porque la HC incluya varios gases de efecto invernadero, expresando el indicador en toneladas equivalentes de CO2 (Doménech, 2004 a, b; Carbon Trust, 2007; Simmons et al., 2006; Carbon Footprint, 2008; Perry et al., 2008).Por esto, la HC debe ser 1. Introducción y Objetivos del trabajo 6 considerado como un indicador que proporciona información expresada en toneladas de CO2 equivalentes (tCO2 eq). El objetivo de este trabajo es realizar un análisis comparativo de dos metodologías para el cálculo de la HC aplicadas a un sistema de trigeneración optimizada. Por un lado, se obtendrán las emisiones de CO2 de un sistema de trigeneración optimizado mediante el Análisis del Ciclo de Vida (ACV), aplicando la metodología CML2 baseline 2000 y teniendo en cuenta la categoría de impacto de “Cambio Climático”. El software utilizado es Sima Pro 7.3. Por otro lado, el mismo sistema de trigeneración optimizado, será analizado por medio del método Compuesto de las Cuentas Contables (MC3) obteniendo el cálculo de la HC, en unidades de tCO2 eq. Este sistema de cálculo de la HC ha sido desarrollado recientemente. La sencillez de su uso es una ventaja principal frente al ACV, extensamente conocido y utilizado, pero cuya complejidad supone un obstáculo fundamental para su uso generalizado. Sin embargo, es necesario verificar la aproximación de los resultados de ambos métodos para considerar al MC3 un método adecuado para su aplicación por personal menos experto en esta disciplina. El proceso que se analiza es un sistema de trigeneración optimizado instalado en un hospital de tipo medio (500 camas) ubicado en Zaragoza (Carvalho, 2011). El análisis de toda la organización sería enorme y se considera que para comparar las dos metodologías es suficiente solo el sistema de trigeneración. Las metodologías que se aplicaran a este sistema serán, por un lado, el ACV mediante el método CML2 baseline 2000, cuya categoría de impacto “Cambio climático” nos dará las emisiones de CO2 de todos los componentes del sistema. Por otro lado, el método MC3, que nos calculará HC del mismo sistema de trigeneración optimizado. Análisis de dos metodologías de cálculo de la Huella de Carbono para un sistema de trigeneración optimizado 7 2 Descripción de las metodologías aplicadas. 2.1 Análisis del ciclo de vida (ACV) Para empezar a entender el concepto de ACV diferentes instituciones han desarrollado definiciones que pretender aunar todos los contenidos implícitos en la metodología ACV. Para ahondar en esta idea, a continuación se exponen las tres definiciones principales que se consideran referentes en este trabajo. La primera definición consensuada del ACV (conocido en sus siglas en inglés como LCA de Life Cycle Assessment) y más utilizada hasta el momento se debe a la Sociedad de Química y Toxicología Ambiental (SETAC, de Society Environmental, Toxicology And Chemistry), que considera al ACV como: “Un proceso objetivo para evaluar las cargas ambientales asociadas a un producto, proceso o actividad identificando y cuantificando el uso de materia y energía y los vertidos al entorno; con el objeto de determinar el impacto que ese uso de recursos y esos vertidos producen en el medio ambiente, y también evaluar y llevar a la práctica estrategias de mejora ambiental. El estudio incluye el ciclo completo del producto, proceso o actividad, teniendo en cuenta las etapas de: extracción y procesado de materias primas; producción, transporte y distribución; uso, reutilización y mantenimiento, y reciclado y disposición del residuo” (Consoli et al., 1993) La ISO (International Organization for Standarization) también ha proporcionado relevantes aportaciones para el proceso de definición y ACV. Según la ISO estándar 14040 (2006), el ACV es: “Una técnica para determinar los aspectos ambientales e impactos potenciales asociados con un producto:  compilando un inventario de las entradas y salidas relevantes del sistema,  evaluando los impactos ambientales potenciales asociados a esas entradas y salidas,  interpretando los resultados de las fases de inventario e impacto en relación con los objetivos del estudio” 2. Descripción de las metodologías aplicadas 14 recogidos en las cuentas contables, los residuos generados debido a la adquisición de estos bienes y el espacio ocupado por todas las instalaciones de la empresa que recogen las cuentas contables. También recoge el concepto de Contrahuella que son las emisiones evitadas. 2.2.1 Metodología del MC3 y Software La metodología de la huella de carbono corporativa mediante el MC3 ha sido descrito en detalle en los documentos de numerosos escritos previamente, tales como Carballo et al. (2009 a, b, c), Carballo y Doménech (en prensa), (Doménech, 2004a), (Doménech, 2006a, b), (Doménech y Carballo, 2009), (Doménech, 2007), (Doménech et al., 2010). Las empresas compran máquinas, ordenadores, consumen electricidad, contratan servicios... todos ellos son consumos para los que la huella ecológica no puede ser calculada dividiendo el consumo entre la productividad de la superficie de la que proviene porque, al no ser bióticos, no proceden directamente de ninguna superficie. Se recoge el impacto de la energía empleada en la producción de los bienes y servicios consumidos por la organización estudiada, además del consumo directo de energía. Estos consumos son, precisamente, los que originan la mayoría de la HC. La estructura de la herramienta de cálculo utilizada incluye todas las posibles categorías de consumo, además de la ocupación del suelo y la generación de residuos (Tabla 4). Análisis de dos metodologías de cálculo de la Huella de Carbono para un sistema de trigeneración optimizado 15 Tabla 4. Fuentes de emisiones contempladas en la huella del carbono (MC3 V.2). (Doménech, 2010) SECCIONES DE CONSUMO CATEGORIAS DE CONSUMO 1.Emisiones directas 1.1.Combustibles 1.2. Otras emisiones directas 2.Emisiones indirectas 2.1. Electricidad 2.2. Otras emisiones indirectas 3.Materiales 3.1.Materiales de flujo (mercancías) 3.2. Materiales no amortizables 3.3. Materiales amortizables (genéricos) 3.4. Materiales amortizables (obras) 3.5.Uso de infraestructuras públicas 4.Servicios y Contratas 4.1.Servicios con baja movilidad 4.2.Servicios con alta movilidad 4.3.Servicios de transporte de personas 4.4.Servicios de transporte de mercancías 4.5.Uso de infraestructuras públicas 5.Recursos Agropecuarios y pesqueros 5.1. Vestuario y manufacturas 5.2.Productos agropecuarios 5.3.Servicios de restaurante 6.Recursos forestales 7.Huella hídrica 7.1. Consumo de agua potable 7.2. Consumo de agua no potable 8.Uso del suelo 8.1.Sobre tierra firme 8.2. Sobre agua 9.Residuos, vertidos y emisiones 9.1. Residuos no peligrosos 9.2. Residuos peligrosos 9.3. Residuos radiactivos 9.4. Vertidos en efluentes 9.5. Emisiones 9.5.1.Gases GEI Protocolo de Kioto 9.5.2. Otros GEI o precursores 9.5.3. Otras emisiones atmosféricas Es interesante notar que los datos de todos los insumos se obtienen de las cuentas financieras y por lo tanto sólo hay un ámbito que es siempre el mismo para todas las organizaciones (esta es una de las ventajas más importantes de la metodología). 2.2.2 Estructura de la hoja de cálculo La primera columna corresponde a la descripción de las categorías de consumo. Se han agrupado como se puede ver en la Tabla 3 de arriba, 2. Descripción de las metodologías aplicadas 16 en emisiones directas, indirectas y otras emisiones, según los requisitos de algunos estándares. El segundo grupo de columnas muestra los consumos anuales expresados en unidades específicas, como KW o m3. La siguiente en euros (tercera columna), en toneladas (cuarta columna) y en GJ (sexta columna). Para conocer este dato es preciso conocer la intensidad energética de los materiales, lo que se indica en la quinta columna, Figura 2a. Como en las empresas no es posible conocer la contabilidad de los materiales, Doménech, recurre a factores de intensidad energética, que indican la energía consumida en la producción de cada categoría de producto, expresada en gigajulios por tonelada. En el tercer grupo de columnas, se muestran los factores de emisión, tCO2 eq/t combustible (columna siete) y las tCO2/GJ (columna ocho). Figura 2a. Estructura de la hoja de cálculo: las distintas columnas CATEGORÍAS DE CONSUMOS Unida- Consumo anual Factor emisión des en unidades en euros en [GJ/t] en de consumo sin IVA toneladas gigajulios [t CO2 eq / [tCO2/Gj] [ud./año] [€/año] [t/año] [GJ/año] / t comb.] El siguiente grupo de columnas que se muestra es la Huella por el tipo de ecosistema, en tCO2. La penúltima columna es la de la Huella de Carbono en tCO2 y la siguiente es la contrahuella en tCO2, Figura 2b Figura 2b. Estructura de la hoja de cálculo: las distintas columnas Huella por tipo de ecosistema, en tCO2 HUELLA CONTRA- bosques tierra pastos bosques terreno mar TOTAL HUELLA para CO2 cultivable construido [tCO2] [tCO2] [tCO2] [tCO2] [tCO2] [tCO2] [tCO2] tCO2] La adquisición de los datos se obtendrá preferentemente de las cuentas contables de la organización o del centro de trabajo, ya que es el modo de incluir la totalidad de consumos, y, en consecuencia, de que toda organización proceda del mismo modo (facilita la comparabilidad). Para el cálculo de la huella de los combustibles, como factores de conversión, se utilizará el mismo poder calorífico y factor de emisión utilizado en el Inventario de Gases de Efecto Invernadero de España, en Análisis de dos metodologías de cálculo de la Huella de Carbono para un sistema de trigeneración optimizado 17 sus sucesivas ediciones (basado a su vez en el IPCC). Cuando se conozcan factores de emisión específicos de la actividad, se utilizarán estos. Para el cálculo de la huella eléctrica la conversión de los kWh a J se tendrá en cuenta el factor de ecoeficiencia o rendimiento de la tecnología de generación empleada. Se elegirá el factor de emisión más apropiado para convertir el consumo energético a emisiones de CO2, de acuerdo a las siguientes prioridades: 1) el de las compañías suministradoras; 2) el utilizado por el Inventario Nacional; 3) el propuesto por organismos o estándares internacionales. Para el cálculo de la huella de los materiales, la conversión de euros a toneladas se realizará por medio de los datos de exportación reflejados en las estadísticas nacionales y en bases de datos contrastadas. Inicialmente se propone utilizar los 99 Capítulos Arancelarios la base de datos de las Cámaras de Comercio (CSC, 2011). Se tenderá a una única base de datos de intensidades energéticas de los materiales. Inicialmente se parte de la base de datos del Stockholm Environment Institute. Los materiales, con sus intensidades energéticas (alrededor de 300), incluidos en esta nueva versión de MC3 han sido extraídos de la Methodology Report v12 Draft, promovida por WWF One Planet Business, elaborado por autores del SEI (Stockholm Environment Institute), el SERI (Sustainable Europe Research Institute) y el Best Foot Forward (Simmons et al., 2006). En el Anexo IV, se incluye un ejemplo ilustrativo de cálculo de la HC para las emisiones del Gas Natural con la Hoja de Cálculo MC3v.2 2.3 Descripción del sistema de trigeneración optimizado 2.3.1 Descripción del sistema Este trabajo se apoya en los estudios realizados por Carvalho (2011). El sistema de trigeneración optimizado que se describe es una parte de una organización mucho más grande y compleja, un Hospital de tamaño medio, que se analizará con las metodologías descritas anteriormente. No se abarca toda la organización debido a lo extenso y laborioso que ello supondría y que tomando una parte, de la misma podemos evaluar adecuadamente las dos metodologías objeto de este estudio. 2. Descripción de las metodologías aplicadas 18 La necesidad de reducir los impactos ambientales crecientes asociados a las actividades de la sociedad moderna, requiere que el diseño de plantas considere aspectos medioambientales (Serra et al., 2008), como son el consumo de recursos naturales, la emisión de gases de efecto invernadero (GEI) o, en general, impactos ambientales globales. Se ha incorporado información ambiental en un modelo de programación lineal entera que incluye emisiones e impactos ambientales globales asociados a la producción de los equipos y a los recursos consumidos durante la operación del sistema. La información ambiental se ha obtenido al aplicar técnicas de Análisis de Ciclo de Vida (ACV). La resolución del modelo presenta la configuración y operación óptimas del sistema que va a ser instalado, considerando demandas específicas de un centro consumidor (un hospital ubicado en Zaragoza) a partir de una superestructura inicial que contiene un conjunto variado de alternativas razonables posibles. Las demandas energéticas consideradas para un hospital de tamaño medio ubicado en Zaragoza (500 camas), son calor, refrigeración, y electricidad. La demanda de electricidad es 3250 MWh, la demanda de refrigeración asciende a 1265 MWh, y las necesidades de calor, incluyendo Agua Caliente Sanitaria (ACS) y calefacción son de 8058 MWh (Carvalho, 2011). Es muy importante definir la unidad funcional del estudio, a la que todas las entradas y salidas del sistema tienen como referencia, que es la operación del sistema de trigeneración durante un año (8760 horas). Se ha considerado también en el análisis el precio de los recursos energéticos, el precio y amortización de los equipos, las opciones de venta de la electricidad autogenerada a la red, y la posibilidad de que el sistema ayude a mitigar el cambio climático (a través de emisiones evitadas). La solución del modelo se ha obtenido evaluando el sistema atendiendo a los criterios de decisión multiobjetivo, buscando un compromiso entre el objetivo económico (minimización del coste anual) y el objetivo ambiental (minimización de cargas ambientales). Más detalles sobre la solución óptima en Carvalho (2011). La Tabla 5, recoge información sobre la solución óptima considerada, con configuración del sistema y flujos principales. Análisis de dos metodologías de cálculo de la Huella de Carbono para un sistema de trigeneración optimizado 19 Tabla 5. Solución multiobjetivo Elementos del sistema Número Motor de gas natural 2 Calderas de agua caliente 4 Intercambiadores de calor 1 Enfriadoras de absorción de simple efecto 1 Enfriadoras mecánicas 3 Torres de refrigeración 3 Gas natural comprado MWh/año 20.370 Electricidad comprada MWh/año 203 Electricidad vendida MWh/año 4070 En el Anexo V, se describe el sistema de trigeneración optimizado, con más detalle. 3. Resultados y comparación 20 3 Resultados y comparación Los elementos del sistema están formados por 2 motores de gas (MGWH), 4 calderas de agua caliente (CGWH), 1 intercambiador de calor (ICWH), 1 máquina de refrigeración por absorción de simple efecto y accionada con agua caliente (FAWR), 3 máquinas de refrigeración mecánica con accionamiento eléctrico y refrigerada con agua (FMWR) y 3 torres de refrigeración para evacuar al ambiente el calor del agua de refrigeración (ICWR). El suministro de energía está formado por 20370 MWh/año de gas natural y 203 MWh/año de electricidad comprada a la red. El sistema vende 4070 MWh/año de electricidad a la red. 3.1 Resultados de la Metodología CML2 baseline 2000 La categoría de impacto seleccionada para realizar los cálculos con el método CML2 baseline 2000 es la denominada cambio climático. Los resultados de los cálculos se muestran en la Tabla 6. Tabla 6. Resultados del cálculo mediante el Simapro 7.3, método CML2 baseline 2000 para la categoría de impacto de cambio climático. Elementos del sistema Unidades kg CO2 eq por unidad kg CO2 eq totales Motor de gas 2 84.871 169.742 Calderas de agua caliente 4 3.275,7 13.102,8 Intercambiadores de calor 1 6.226,6 6.226,6 Enfriadora absorción simple efecto 1 30.932 30.932 Enfriadores mecánicos 3 98.493 295.479 Torres de refrigeración 3 37.498 112.494 TOTAL kgCO2 eq del equipamiento 627.976,4 Suministro energía MWh/ año kgCO2 eq/MWh kg CO2 eq totales Gas Natural 20370 276,23 5.626.805,1 Mix eléctrico -3867 415,5 -1.606.738,5 TOTAL kg CO2 eq suministro energía 4.020.066,6 TOTAL t CO2 eq del sistema 4.648 Análisis de dos metodologías de cálculo de la Huella de Carbono para un sistema de trigeneración optimizado 21 Como se muestra en la Tabla 6, los mayores valores en términos de emisiones de CO2 son los que corresponden al gas natural. Las emisiones de CO2 asociadas al consumo de gas natural en España ascienden a 276,3 kg CO2eq por MWh de gas natural consumido. Este valor fue evaluado utilizando la generación de energía y emisiones relativas a la combustión de gas natural en España y el inventario total de sistema para un usuario de gas natural en España. El inventario total incluye exploración, producción, transporte a larga distancia, distribución regional y suministro local. Las emisiones asociadas de CO2 al mix eléctrico español considerando las proporciones (25,8 % de térmica de carbón, 24,4% térmica de gas natural y ciclo combinado, 19,7% nuclear, 9,4% hidráulica, 9,4% eólica, 0,09% fuel-gas y 10,4% otros (biomasa, cogeneración, minihidráulica) para producir la electricidad consumida (REE, 2007). El promedio de emisiones asociadas a la electricidad en España en 2007 es considerado 415,5 kg CO2eq por MWh consumido. La introducción del concepto de emisiones evitadas a través de la venta de la electricidad producida se estima por el módulo de cogeneración (se utiliza un combustible con menor impacto asociado). Así, las emisiones evitadas se presenta como una diferencia entre el impacto que genera la compra de electricidad a la red. Por ello, la producción de electricidad por el módulo de cogeneración tiene un signo negativo en el balance eléctrico del sistema: Compra a la red: 203 MWh Venta a la red: 4070 MWh Diferencia: 203 MWh - 4070 MWh = - 3867 MWh Para los demás elementos del sistema, los valores son ya menores y se corresponden con los materiales de los que están hechos los equipos correspondiendo a las manufacturas de las distintas clases de aceros, PVC y otros materiales metálicos. Para el motor de gas, es el consumo de aceite que utiliza el que aumenta la emisión de CO2, además de los aceros uno de ellos al Ni, el que más aumenta la emisión de CO2. En el caso de los enfriadores mecánicos las emisiones son producidas por el consumo de refrigerante, elementos de cobre y plásticos que componen las maquinas. En el caso de las torres de refrigeración las emisiones se 3. Resultados y comparación 22 deben a los distintos elementos que componen el acero con el que se fabrican estos elementos (Cr, Ni, Mo, Nb). Todos estos datos se muestran en los diagramas de árbol para cada elemento del sistema (ver Anexo III). 3.2 Resultados de la Metodología MC3 Para los mismos datos del sistema de trigeneración optimizado, aplicamos el cálculo de las emisiones de CO2 mediante la metodología MC3, obteniendo los resultados que recogemos en la Tabla 7: Tabla 7. Resultados del cálculo realizado mediante un programa en Excel de la metodología MC3. Composición del sistema tCO2 eq Gas natural 5.093,8 Mix eléctrico (-)1972 (emisiones evitadas) ó contrahuella Equipamiento 805,8 Sub Total 3.927,6 Otras emisiones 21,9 TOTAL 3.949,5 El MC3 está basado en las cuentas que se contabilizan en una organización. Por tanto para calcular la huella de los combustibles de origen fósil, los factores de emisión se obtienen del Inventario Nacional, del IPCC (2007) y de (European Commission 2007). En este caso, se utiliza un factor de emisión del Inventario Nacional cuyo valor es de 0,0560 tCO2/Gj. También se tiene en cuenta el ciclo de vida del gas, es decir la energía contenida en el combustible final. En este caso el valor del factor de emisión es de 0,0130 tCO2/GJ, obtenido del European Commission (2007). Para el cálculo de la huella asociada al consumo eléctrico, se ha desglosado el mix eléctrico según se ha indicado arriba. Se elige el factor de emisión más apropiado para convertir el consumo energético a emisiones de CO2: el del Inventario Nacional de Emisiones de GEI, 2010. La huella de la energía nuclear es cero para la combustión pero se incluyen las emisiones del ciclo vida de la central (factor de emisión de Öko-Institut Darmstadt, Alemania: Fritsche and Lim, 2006). Análisis de dos metodologías de cálculo de la Huella de Carbono para un sistema de trigeneración optimizado 23 La venta de energía eléctrica que generamos, se contabiliza como contrahuella, es decir, son emisiones evitadas. Para los materiales, como se trata de maquinaria y equipamiento hay que convertir lo que cuesta todo el equipamiento y transporte a GJ. Los datos de este equipamiento se expresan en euros (muy pocas empresas poseen una “contabilidad de los materiales”), por lo que convertimos los euros a toneladas utilizando los Capítulos Arancelarios de Comercio Exterior. La Hoja de Cálculo Excel tiene implementada una matriz con los 99 Capítulos arancelarios, agrupados en 23 grupos según su naturaleza, intensidad energética y materialización (toneladas por cada 1000 euros). Para el cálculo de las emisiones de los materiales, partimos del coste de los equipos del sistema de trigeneración optimizado que es de 413.195 € (Carvalho, 2011). Como se describe en el Anexo III, el capítulo arancelario es el 84: “reactores nucleares, calderas, máquinas, aparatos y artefactos mecánicos; partes de estas máquinas o aparatos” de la matriz de capítulos arancelarios de la Hoja de cálculo MC3v2. La matriz de intensidades energéticas agrupada para el capítulo arancelario 84, obtenemos el factor de conversión y la intensidad energética media. Valores que llevados a la hoja del cálculo nos dan el valor energético total en Gj/año. Multiplicando ese valor por el factor de emisión obtenemos los valores de emisión de CO2 para los materiales. En la Tabla 7, en “Otras emisiones” que aparecen contabilizadas, son debidas a las emisiones que se producen como residuos peligrosos tras su retirada del sistema, del aceite que se consume en motores y al refrigerante utilizado en los enfriadores mecánicos. 3.3 Comparación de los resultados Los valores que las tablas 6 y 7 nos muestran que para el sistema de trigeneración optimizado, los valores obtenidos son similares. Hacemos el análisis de los mismos comparando las emisiones del gas natural, el mix eléctrico y el equipamiento, como se muestra en la Tabla 8. 5. Bibliografía 30 Doménech JL. 2006a. "Guía metodológica para él cálculo de la huella ecológica corporativa". Comunicación presentada en él Tercer Encuentro Internacional sobre Desarrollo Sostenible y Población, 6-24 de julio de 2006, Universidad de Málaga, Málaga. Doménech JL. 2006b. “Ahorro energético”. En Ecoeficiencia en los Recintos Portuarios. IV Foro Ambiental Portuario. Editado por el Organismo Público Puertos del Estado. Madrid, 30 de noviembre de 2006, pp. 6-11. Doménech JL. 2007. Huella ecológica y desarrollo sostenible. AENOR Ediciones, Madrid. Doménech JL, González-Arenales M. 2008. “Huella de carbono corporativa: una herramienta de gestión empresarial contra el cambio climático”. Comunicaciones Técnicas del IX Congreso Nacional de Medio Ambiente (CONAMA 9); 1 a 5 de diciembre de 2008. Madrid, 23 pp. Doménech JL, Carballo A. 2009. "El método compuesto de las cuentas contables (MC3): una alternativa para estimar la huella ecológica de empresas y organizaciones". UAI Sustentabilidad (revista digital). Universidad Abierta Interamericana, Centro de Altos Estudios Globales. Año 3, nº 4; marzo/2009. Buenos Aires, Argentina, 33-53 pp. Doménech JL, Carballo A, Jimenez L, De La Cruz JL. Estándares 2010 de Huella de Carbono MC3. Comunicaciones Técnicas del X Congreso Nacional de Medio Ambiente (CONAMA 10); 22 al 26 de noviembre de 2010. Madrid, 28pp. Ecoinvent v2.0 Database. Swiss Centre for Life Cycle Inventories. Dübendorf, Switzerland, 2007. EC (European Comission, JRC 2007). What is it and how to measure It? European Platform on LCA. Disponible en http://lca.jrc.ec.europa. eu/Carbon_footprint.pdf Fritsche U, Lim SS. 2006. Comparison of Greenhouse-Gas Emissions and Abatement Cost of Nuclear and Alternative Energy Options from a Life-Cycle Perspective, Öko Institute, Darmstadt, Germany. Análisis de dos metodologías de cálculo de la Huella de Carbono para un sistema de trigeneración optimizado 31 Global Footprint Network (GFN), 2007. Footprint term glosary. Global Footprint Network. Global Footprint Network, Oakland. Disponible en http://www.footprintnetwork.org IDEMAT. Section for Environmental Product Development, Faculty of Industrial Design, Delft University of Technology. Holanda, 2001. Disponible en <www.idemat.nl>. Inventario Nacional de Emisiones de Gases de Efecto Invernadero 1990- 2008. Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino. Dirección General de Calidad y Evaluación Ambiental. Madrid, 2010. IPCC, Summary for Policymakers. In: Climate Change 2007: Mitigation. Contribution of Working Group III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [B. Metz, O. R. Davidson, P. R. Bosch, R. Dave, L. A. Meyer (eds)], Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 2007. ISO 14040. Environmental management - Life cycle assessment - Principles and framework. International Organization for Standardization (ISO), Ginebra, 2006. ISO 14044. Environmental management - Life cycle assessment - Requirements and guidelines. International Organization for Standardization (ISO), Ginebra, 2006. Levine M, et al. Residential and commercial buildings. In Climate Change 2007: Mitigation. Contribution of Working Group III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [B. Metz, O.R. Davidson, P.R. Bosch, R. Dave, L.A. Meyer (eds)], Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. 2007. Marañón, E., Iregui, G., Doménech, J.L., Fernández-Nava, Y., González Arenales, M., 2008. Propuesta de índices de conversión para la obtención de la huella de los residuos y los vertidos. OIDLES1,1–24. Perry, S., Klemes, J., Bulatova, I., (2008). “Integrating waste and renewable energy to reduce the carbon footprint of locally integrated energy sectors”. Energy 33, 1489-1497. 5. Bibliografía 32 PRé Consultants. SIMAPRO: Life cycle assessment software, 2008. (http://www.pre.nl/simapro). RD 616/2007, sobre fomento de la cogeneración. Boletín Oficial del estado, 12.05.2007, pp. 20605-20609. RD 1634/2006, por el que se establece la tarifa eléctrica a partir de 1 de enero de 2007. BOE 312, pp.46656-46672. 2006. REE. Red Eléctrica de España. El sistema eléctrico español en el 2007. 2007.<http://www.ree.es/sistema_electrico/pdf/infosis/Inf_Sis_Elec_R EE_2007_ElSectorElectrico_v2.pdf> RMITC 7575/2007 del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio sobre tarifas de suministro de gas natural. BOE 87. pp. 15600-15601. 2007. Rogner H.-H, Zhou D, Bradley R, Crabbé P, Edenhofer O, Hare B, et al. Introduction. In Climate Change 2007: Mitigation. Contribution of Working Group III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [B. Metz, O.R. Davidson, P.R. Bosch, R. Dave, L.A. Meyer (eds)], Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 2007. Sánchez S., 2003, “Diseño óptimo de sistemas de trigeneración con motores alternativos de combustión interna para el sector residencial commercial”. Mechanical Engineering Department, University of Zaragoza. Spain. Serra LM, Lozano MA, Ramos J, Ensinas AV, Nebra SA. Polygeneration and efficient use of natural resources. Energy 2009; 34(5):575-586. Simmons C, González I, Lewis K. 2006. Methodology for determining global sector material consumption, carbon dioxide emissions and Ecological Footprints. WWF, One Planet Business: Review Version 12, 9 th June 2006 (http://www.bestfootforward.com/OPB/Methodology%20Report%20- %20Review%20v12.PDF) Análisis de dos metodologías de cálculo de la Huella de Carbono para un sistema de trigeneración optimizado 33 Wackernagel, M., Rees, W. Y., (1996). Our Ecological Footprint: Reducing Human Impact on the Earth. New Society Publishers, Philadelphia, USA ,160 pp. Wackernagel, M., Silverstein, J., (2000). "Big things first: focusing on the scale imperative with the ecological footprint", Ecological Economics, 32, 391-394. Wiedmann T (2009). “Carbon Footprint and Input-Output Analysis - An Introduction”, Economic Systems Research, 21, 175-186. Wiedmann T, Lenzen M. 2009. "Unravelling the impacts of supply chains. A new Triple-Bottom-Line Accounting Approach". En Schaltegger, S.; Bennett, M.; Burrit; R.; Jasch, C. Environmental Management Accounting for Cleaner Production, Springer Netherlands, Amsterdam, pp. 65-90.