En este módulo se aborda la estimación de las emisiones de gases de efecto invernadero y SO2 procedentes de las actividades energéticas. Está subdividido en dos categorías principales, la quema de combustibles y las emisiones fugitivas. Estas dos, se subdividen además en subcategorías tomando en cuenta otros criterios metodológicos.
Las emisiones fugitivas son liberaciones o escapes de gases, intencionales o no, desde las actividades antrópicas. Proceden de la producción, procesamiento, transmisión, almacenamiento y uso de los combustibles e incluyen emisiones desde la combustión solamente en el caso donde esta no soporta una actividad productiva por ejemplo, la quema en antorchas del gas natural en instalaciones de producción de petróleo y gas. La emisión más significativa en esta categoría corresponde al metano (CH4).
Los gases más significativos originados en los procesos de combustión son el dióxido de carbono (CO2), los óxidos de nitrógeno (NO y NO2 simbolizados conjuntamente como NOx) y el dióxido de azufre (SO2). También de significación cuantitativa son las emisiones de los compuestos orgánicos volátiles (COV) - que se desglosan en los diferentes al metano (COVDM) y en metano (CH4)- , de monóxido de carbono (CO), de óxido nitroso (N2O) y a un nivel casi marginal el amoniaco (NH3).
1.2. Quema de Combustibles
1.2.1. Emisiones de CO2 Procedentes de las Fuentes de Combustión Estacionarias
Las emisiones de CO2 procedentes de las fuentes de combustión estacionarias resultan de la expulsión del carbono en los combustibles durante la combustión. Estas emisiones dependen del contenido de carbono del combustible. Cuando los combustibles son quemados, la mayor parte del carbono es emitido inmediatamente como CO2 durante el proceso de combustión. Otra parte menor es liberada como CO, CH4 o hidrocarburos distintos al metano los que se oxidan a CO2 en la atmósfera dentro de un período desde unos pocos días hasta cerca de 12 años.
En las GR (IPCC-OECD-IEA, 1997) se proporcionan tres métodos para efectuar esta estimación, dos enfoques de Nivel 1 (el enfoque de referencia y el enfoque sectorial) y un enfoque Nivel 2/Nivel 3 (un enfoque detallada basado en las tecnologías que se utilizan y que también se denomina "enfoque abajo – arriba". La elección del método está determinada por el nivel de detalle de los datos de actividad disponibles. El método abajo – arriba, es normalmente el más seguro, pero requiere un elevado volumen y nivel de detalle en los datos necesarios para efectuar los cálculos.
Para la selección del método a utilizar, se siguió el árbol de decisión indicado en la Fig. 2.1 de las GBP (IPCC, 2000). Este análisis verificó que los métodos posibles a utilizar son los de Nivel 1, tanto de referencia como sectorial, aplicándoles las correcciones establecidas - depósitos internacionales, cambios de las reservas, carbono almacenado y oxidación para el primer método, y oxidación y carbono almacenado para el segundo. Los datos disponibles no permiten estimar las emisiones utilizando el método "abajo – arriba".
Con relación a la selección de los factores de emisión para el CO2, hay que decir que en la quema de combustibles fósiles, estos dependen del contenido de carbono de los combustibles que es una propiedad química inherente los mismos y no dependen de los procesos o condiciones de la combustión. El contenido energético (valor calórico) de los combustibles, es también una propiedad inherente a estos, sin embargo, varían más entre y dentro de los tipos de combustibles.
En el inventario, se utilizan los factores de emisión por defecto de las GR (IPCC-OECD-IEA, 1997) así como los Valores Caloríficos Netos (VCNs) que se emplean en las estadísticas energéticas del país - estos últimos no presentan una diferencia significativa con los valores por defecto presentados en las Guías. Se emplean como datos de actividad, las estadísticas de consumo de combustibles disponibles en el país, que es el dato que se recomienda como una buena práctica.
Método de Referencia
En este método o enfoque, se aborda el cálculo de las
emisiones de CO2 a partir del contenido de carbono de los combustibles
suministrados de forma total al país. En la contabilización
de los combustibles suministrados a la economía, se diferencian
los combustibles primarios –que son aquellos que se encuentran en estado
natural como por ejemplo, el carbón, el petróleo crudo y
el gas natural– y los combustibles secundarios o productos combustibles
como son la gasolina y los lubricantes que se derivan de los combustibles
primarios. La contabilización del carbono se basa principalmente
en el suministro de combustibles primarios y en las cantidades netas de
combustibles secundarios producidos en el país. El Consumo Aparente
es la base para la estimación del suministro de carbono en el país
y para su cálculo se procede de la siguiente forma:
Consumo Aparente = Producción + Importaciones - Exportaciones
- Depósitos Internacionales - Cambios en las existencias (1.1)
a) Para cada combustible, se suman las cifras de producción - si procede- y las importaciones, restándose la exportación, el combustible destinado al transporte marítimo y aéreo internacional (bunkers) y los cambios en las existencias. No resultó posible, por parte de la ONE, la entrega de la información relativa al cambio de las existencias, por lo que en el cálculo del Consumo Aparente no pudo ser tomada en cuenta esa cifra. Este aspecto, introduce una incertidumbre adicional al estimado de emisión por el enfoque de referencia.
b) En el cálculo se ignora la producción de combustibles secundarios ya que el carbono de esos combustibles está contabilizado en el suministro de los combustibles primarios de los que se derivan.
c) No todo el combustible que ingresa al país se quema para obtener energía calorífica. Una parte se utiliza como materia prima para la fabricación de productos como los plásticos o en actividades sin finalidad energética en que no ocurre oxidación de carbono, por ejemplo el asfalto para pavimentación, nafta como materia prima para producción de fertilizantes, GLP en la producción de hidrógeno para la fabricación de ácido sulfúrico, carbón antracita como agente reductor en la industria del níquel y el bagazo de caña en la producción de papel, cartón y tableros de madera artificial. Este carbono recibe el nombre de "carbono almacenado o secuestrado" y se descuenta del cálculo de las emisiones de carbono.
d) Las emisiones procedentes del uso de los combustibles en el transporte marítimo y aéreo internacional se excluyen de los totales nacionales de emisiones. Estas emisiones se asignan a "depósitos internacionales".
e) Un incremento en las existencias es un cambio positivo de las mismas, una reducción de las existencias es un cambio negativo que aumentará el Consumo Aparente.
f) En este módulo se da por supuesto que el consumo de biomasa es igual al volumen que se regenera, por lo tanto, las emisiones netas de CO2 se asumen igual a cero. Por este motivo, las emisiones de CO2 por la quema de biomasa para energía se calculan sólo para información pero no se incluyen en las emisiones totales nacionales de CO2. Cualquier desviación de la hipótesis anterior se contabiliza en el módulo Cambios del Uso de la Tierra y Silvicultura.
El Consumo Aparente se convierte a una unidad común de energía (TJ) al multiplicarlo por el Valor Calorífico Neto (VCN) de cada combustible. Los factores de conversión (TJ/103 t) están calculados sobre la base de los valores calóricos que son utilizados en las estadísticas oficiales del país. Posteriormente el Consumo Aparente, en unidades de energía, es multiplicado por un "factor de emisión de carbono" para obtener el contenido de carbono.
A este contenido de carbono, se le resta el carbono almacenado para calcular las emisiones netas de carbono, las que se multiplican por la fracción de carbono oxidado para obtener las emisiones reales de carbono –ocurre oxidación incompleta debido a ineficiencias en los procesos de combustión lo que deja parte del carbono no quemado o parcialmente oxidado como hollín o ceniza. Las emisiones reales de carbono se multiplican por 44/12 para obtener el total de dióxido de carbono (CO2) emitido durante la quema de combustibles.
En la Fig. 1.1 aparecen las emisiones de dióxido de carbono (CO2)
procedentes de las fuentes de energía por categorías principales
de combustibles. Estas emisiones obtenidas por el método de referencia
(enfoque arriba–abajo) importan un total de 24 539,83 Gg y son inferiores
a las obtenidas para el año base 1990 (33 279,2 Gg) (CITMA-CCTRAIN,
1999), pero superiores a las obtenidas para 1994 (21 375,41 Gg) (CITMA-GEF-PNUD,
2000). Estas diferencias son atribuibles fundamentalmente a la reducción
del consumo de combustibles fósiles experimentada a partir de 1990.
Figura 1.1. Emisiones de CO2 por categorías
de combustibles en el sector de la energía.
Método de Referencia. Año 1996. Emisión
total 24 539,83 Gg.
En la Fig. 1.2 aparecen las emisiones de CO2 desglosadas por tipos de combustibles. En esta, como se aprecia, aparecen con mayor peso, entre los combustibles líquidos, el petróleo crudo, el fuelóleo residual y el gasóleo y entre los combustibles sólidos la antracita. Este gráfico, especialmente para el caso del petróleo crudo, debe interpretarse como el aporte de cada combustible a las emisiones nacionales de CO2 al efectuarse la contabilización del carbono a partir del consumo aparente de los diferentes combustibles a nivel del país. La mayor parte de ese petróleo crudo no se quema directamente sino se emite a través de la quema de sus derivados.
En la figura se han adicionado, solamente para información, las emisiones por la quema de biomasa para producir energía (Gg) y que en buena medida proceden de la utilización de bagazo en los centrales azucareros. En la industria azucarera se utiliza además, con fines energéticos, una buena parte de la leña que se consume en el país. A los efectos de la información estadística nacional, las cantidades de madera para uso directo y para la producción de carbón vegetal son contabilizadas en metros cúbicos aparentes de materia seca (sin compresión). Se emplea un factor promedio de 0,42 para su conversión a metros cúbicos reales y una densidad promedio de 910 kg/m3.
El bagazo consumido se asume con un 50% de humedad promedio. El valor calórico que se emplea tiene en cuenta esta humedad. Se incluyen aquí las cantidades empleadas en los centrales azucareros tanto para la producción de vapor con destino directamente al proceso industrial como aquella parte que se utiliza con el fin de generar electricidad y cuyo propósito fundamental es el autoconsumo por parte de la propia industria azucarera. Por lo general, con este biocombustible, las emisiones de SO2 y NOx son bajas en comparación a las de los combustibles fósiles tradicionales sin embargo, alteraciones en las condiciones de combustión pueden provocar el incremento de las emisiones de CO y COV.
Para el caso de Cuba la eficiencia de la producción
de carbón vegetal, con relación a la leña, se estima
alrededor del 33,2%. En esta baja eficiencia influyen muchos factores,
entre ellos los tipos de leña que son utilizados para estos fines
así como los tipos de hornos.
Figura 1.2. Emisiones de CO2 por tipos de
combustibles (Gg). Cuba, año 1996. Método de Referencia.
En la Fig. 1.3 se muestran, por tipos de combustibles, las emisiones de CO2 procedentes de las actividades marítimas y aéreas internacionales y reportadas en depósitos internacionales –no se contabilizan en las emisiones totales del país.
Estas emisiones, estimadas a partir del método
de referencia, corresponden a un total de 411,22 Gg de CO2 y
en su totalidad proceden del uso de los combustibles fósiles líquidos.
Las emisiones obtenidas para el CO2 por el método de
referencia son iguales a las obtenidas al aplicar el método sectorial
y donde 78,77 Gg corresponden a los "bunkers" marinos y 332,45 Gg a los
"bunkers" de la aviación civil.
Figura 1.3. Emisiones de CO2 procedentes de
los bunkers internacionales marítimos y aéreos (411,22 Gg).
Estas emisiones no se contabilizan en los totales del
país. Cuba, año 1996.
Método Sectorial
En este método se aborda el cálculo de las emisiones a partir del contenido de carbono de los combustibles suministrados a las principales actividades de combustión (categorías de fuente). El desglose por sectores responde a la necesidad de disponer de esta información para la vigilancia y la formulación de políticas de reducción de las emisiones. El procedimiento a seguir para los cálculos es en esencia similar, en contenido, al descrito en el epígrafe anterior para el Método de Referencia. Se calculan aquí las emisiones para los diferentes combustibles y para cada una de las principales categorías de fuente del IPCC. Se parte, para el cálculo, del consumo de cada combustible en las siguientes categorías de fuentes:
El consumo del sector transporte aparece incluido en la categoría otras. No se desglosa aquí debido a que el dato de actividad disponible para el método sectorial, corresponde en buena medida al reportado por las empresas transportistas y no cubre todas las fuentes móviles. Por este motivo, en un próximo epígrafe, se calculan de forma detallada las emisiones de las fuentes móviles a partir de información captada, para este propósito y con mayor grado de detalle, por la Oficina Nacional de Estadísticas.
En la Fig. 1.4 se muestra un resumen de las emisiones
de CO2 obtenidas por este método (enfoque sectorial o
por categorías de fuentes) y que totalizan 25 221,22 Gg (sin incluir
las emisiones de CO2 procedente de la quema de biomasa con fines
energéticos). Como se aprecia, existe una diferencia (681,4 Gg)
entre las dos aproximaciones (arriba–abajo y sectorial) en el estimado
de las emisiones de CO2 para el sector de la energía.
Esta diferencia (2,7%) es normal para un estimado considerado como bueno.
En este caso, en la diferencia influye el no haber podido considerar los
cambios de las existencias en el método de referencia debido al
no suministro de dicha información.
Figura 1.4. Emisiones de CO2 por categorías
de fuentes a partir de la
quema de combustibles fósiles. Cuba, año
1996. Emisión total 25 221,22 Gg.
En la Fig. 1.5 aparece la contribución relativa de las diferentes categorías de fuentes a las emisiones de CO2 procedentes de la quema de biomasa con fines energéticos. Como se aclaró anteriormente, estas emisiones –que totalizan 11 220,94 Gg - se presentan solamente para información y no se incluyen en los totales de este módulo. En la figura resalta el aporte de las industrias manufactureras a estas emisiones. En ellas, están incluidas las emisiones procedentes de la quema de biomasa –fundamentalmente bagazo- en los centrales azucareros.
Figura 1.5. Distribución porcentual del aporte
de cada categoría de fuente a las emisiones de CO2
provenientes de la quema de biomasa con fines energéticos.
Cuba, año 1996.
Evaluación de Incertidumbre
La incertidumbre general en los datos de actividad es una combinación tanto de errores sistemáticos como aleatorios. Dado que en Cuba se cuenta con un buen sistema de colección de datos relacionados con la energía, es probable que la incertidumbre general esté en el rango de ± 5% (en algunos sectores incluso menor que ese valor). Para el caso del uso de la biomasa para generar energía en pequeñas fuentes, la incertidumbre podría elevarse hasta 10-30% de acuerdo a las GBP (IPCC, 2000).
En las mediciones de los factores de emisión y los Valores Caloríficos Netos, los errores pueden considerarse principalmente aleatorios. Para los combustibles comercializados, la incertidumbre es probable que sea menor del 5%. Para los combustibles no comerciales, la incertidumbre puede ser mayor y puede provenir mayormente de la variabilidad en la composición del combustible.
1.2.2. Emisiones de Gases Distintos del CO2 Procedentes de las Fuentes de Combustión Estacionarias
En las fuentes de combustión estacionarias se producen emisiones de diferentes gases además del CO2, y que provienen, algunas de ellas, de la combustión incompleta de los combustibles. Las GBP (IPCC, 2000), abordan solamente las emisiones de los GEI de efecto directo CH4 y N2O. En el inventario, para el CH4 y el N2O, se siguen las recomendaciones de las GBP (IPCC, 2000), mientras que para el resto de los gases se siguen las GR (IPCC-OECD-IEA, 1997).
Se estiman aquí, las emisiones de CH4, N2O, CO, COVDM, y NOx aplicando factores de emisión a las estadísticas de consumo anual de combustibles organizadas por sectores de actividades principales. Dada la dependencia de las emisiones de las condiciones de combustión y otras características, una buena práctica, es desagregar el consumo de combustible en categorías menores y más homogéneas si se dispone de datos y factores de emisión específicos. Las GR (IPCC-OECD-IEA, 1997), generalmente como de Nivel 2 a tales métodos de estimación desagregados cuando se utilizan factores de emisión específicos para el país, y para los estimados más agregados como cálculos de Nivel 1. Una buena práctica es utilizar el nivel de desagregación que refleje el mayor nivel de detalle disponible en el país con relación a las estadísticas de energía - aunque debido al origen tecnológico específico de la formación de los gases diferentes del CO2, el método más riguroso requiere de estadísticas de quema de combustible desagregadas por tipos de tecnologías.
Para el análisis del árbol de decisión correspondiente (Fig. 2.3 en las GBP: IPCC, 2000), se verificó que en el país las mediciones directas de emisiones se encuentran disponibles solo en un número reducido de fuentes y de estas, el equipo de inventario solo pudo disponer de información muy limitada referente a termoeléctricas. El método seleccionado para el inventario parte de la captación de datos estadísticos de energía en forma agregada por categorías de fuentes y combustibles. Este, es el máximo nivel de desagregación factible, pues salvo para el caso de la producción de electricidad, no pudieron captarse datos de consumo de combustibles por tipos de tecnologías. Por este motivo, se calculan las emisiones utilizando los factores de emisión por defecto de Nivel 1 propuestos en las GR (IPCC-OECD-IEA, 1997). Otra buena práctica para la autoproducción de electricidad, es asignar las emisiones a aquellas categorías de fuentes (o categorías de subfuentes) donde son generadas las emisiones lo que se realiza de esta forma en el inventario.
También, para el uso de la energía en la agricultura, es una buena práctica separar el combustible utilizado en los equipos estacionarios, del combustible utilizado en la maquinaria móvil. Esas dos categorías de fuentes, tienen diferentes factores de emisión. En el inventario, se utilizaron criterios de expertos y datos del consumo de combustibles en las fuentes móviles de ese sector para estimar el consumo desagregado de combustibles para esas categorías de fuentes.
Para la estimación, los combustibles fueron agrupados en los siguientes tipos principales:
El factor de emisión de SO2 se estima de acuerdo a la siguiente expresión (SO2 + SO3 expresado como masa equivalente de SO2):
Donde:
FE= Factor de emisión para el SO2.
2 = SO2/S [kg/kg].
s = Contenido de azufre en el combustible.
r = retención de azufre en la ceniza [%].
Q = Valor calorífico neto [Tj/kt].
106 = Factor de conversión.
n = Eficiencia de la tecnología de depuración y/o eficiencia
de reducción [%].
Durante la combustión, parte del azufre es retenido en la ceniza, aunque para los combustibles líquidos y la biomasa su valor es mínimo y puede despreciarse.
Como se mencionó anteriormente, debido a las características
de la información disponible, no fue posible calcular, de forma
separada, las emisiones del transporte en este epígrafe (se incluyen
en la categoría otras). Esas emisiones se calculan con mayor calidad
en el próximo epígrafe. En la Fig. 1.6 se ofrece un resumen
de las emisiones de gases distintos del CO2 procedentes de la
quema de combustibles por categorías de fuentes. Estas emisiones
resultaron 9,37 Gg CH4; 0,94 Gg N2O; 96,52 Gg NOx;
544,26 Gg CO; 18,83 Gg COVDM y 423,9 Gg SO2. Adicionalmente,
en los bunkers internacionales se produjeron 0,01Gg CH4, 0,01
Gg N2O, 2,96 Gg NOx; 5,74 Gg CO, 0,44 Gg COVDM y
1,65 Gg SO2.
Figura 1.6. Emisiones de gases distintos del CO2
por categorías de fuentes.
Cuba, año 1996.
Evaluación de Incertidumbre
En las GR (IPCC-OECD-IEA, 1997) no se proporcionan rangos de incertidumbre para las emisiones de gases diferentes del CO2 procedentes de la combustión estacionaria. Es una buena práctica cuantificar las incertidumbres asociadas con los resultados del inventario, independientemente del nivel adoptado. En las Guías EMEP-CORINAIR (1996) se proporcionan estimados de incertidumbre por defecto para los sectores señalados con anterioridad - excepto para agricultura/pesca/silvicultura- y que varían entre el 50 y el 150% para el CH4 y un orden de magnitud para el N2O - para este último, un rango de incertidumbre desde una décima del valor medio hasta diez veces el valor medio. No obstante, es una buena práctica obtener estimados de esas incertidumbres a partir de los expertos nacionales.
Por otra parte, los datos agregados relativos al consumo de combustibles, por tipos, son generalmente estimados con seguridad, especialmente en los países que como Cuba, cuentan con sistemas de estadísticas bien desarrollados. En este caso, las incertidumbres son menores que el 5% para la mayoría de los sectores con la excepción de la quema de biomasa, en pequeñas fuentes, donde esta se incrementa hasta el 10-30%.
1.3. Fuentes de Combustión Estacionarias. Emisiones Detalladas para la Generación de Electricidad
Por su importancia para las emisiones dentro de este módulo se presenta, en este epígrafe, un análisis más detallado de las emisiones provenientes de la producción de electricidad, utilizando métodos diferentes a los establecidos por defecto en las Guías del IPCC. El objetivo de estos cálculos es complementar los resultados, más generales, obtenidos utilizando las GR (IPCC-OECD-IEA, 1997).
Cuba dispone de un sistema eléctrico único que enlaza los principales puntos de generación y consumo eléctrico del territorio de la isla principal. Además, existen plantas aisladas con motores diesel para cubrir las necesidades de electricidad en la Isla de la Juventud y en cayos e isletas que componen el archipiélago cubano. No se tiene en, cuenta en este epígrafe, las emisiones producidas por la co-generación azucarera e industrial ya que se incluyen en otros sectores.
En 1996 la capacidad eléctrica instalada en el Sistema Eléctrico Nacional (SEN) era de 3 433,4 MW y se generaron 11 951,8 GWh como se muestra en la Tabla 1.1 (ONE, 1998).
Tabla 1.1. Capacidad instalada y generación para las diferentes tecnologías.
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MW |
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GWh |
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Esta generación eléctrica se produjo mediante la participación y el consumo de combustibles correspondiente a la estructura que se presenta en la Tabla 1.2 (UNE, 1997).
Tabla 1.2. Participación y consumo de cada tipo de combustible.
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t física |
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El factor de potencia disponible promedio de las plantas del SEN y el consumo específico promedio de combustible de las mismas fueron de 62,1% (UNE, 1997) y 277,1 g/kWhr (ONE,1998) respectivamente.
La mayor parte del carbono contenido en los combustibles fósiles se emite en forma de Dióxido de Carbono (CO2) durante la combustión. Una pequeña parte se emite en forma de monóxido de carbono CO que después se oxida en CO2 o como carbono en las cenizas.
Los Oxidos de Azufre (SOx) se generan durante la combustión por la oxidación del azufre contenido en el combustible. En los sistemas convencionales de combustión las emisiones de SOx son predominantemente en forma de SO2 y dependen enteramente del contenido de azufre en el combustible y no se afectan por las dimensiones de la caldera, del diseño del horno y la calidad del combustible. Como promedio, más del 95% del azufre del combustible es convertido en SO2, entre el 1 y 5% se oxida después en SO3 y del 1 al 3% es emitido en forma de partículas de sulfatos. Los SO3 reaccionan con el vapor de agua tanto en el aire como en los gases de escape y forman ácido sulfúrico.
La metodología empleada para los cálculos de los factores de emisión para CO2 y SO2 es la incluida en el módulo ENVIRAM (Environment Analysis Module) del DECADES (IAEA, 2000), donde la concentración teórica de CO2 y SO2 en los gases de escape se calcula a partir de la estequiometría de las reacciones de combustión y de las condiciones reales en que estas ocurren.
Como las reacciones de combustión del carbono y del azufre presentes en el combustible son:
C+O2
CO2 (1.3)
S+O2
SO2 (1.4)
la concentración (factores de emisión) de estos contaminantes en los gases de escape se calcula como:
(1.5)
(1.6)
Donde:
Vreal = es el volumen real de aire que se necesita
para lograr la combustión completa de la unidad de masa del combustible
y se calcula a partir del volumen teórico (VS) por la
expresión:
(1.7)
A su vez VS se obtiene como:
(1.8)
Donde:
O2 = es el exceso de oxígeno necesario para lograr una combustión completa, y C, S, H, O, Cl y F son las concentraciones de Carbono, Azufre, Hidrógeno, Oxígeno, Cloro y Flúor en el combustible.
En el módulo ENVIRAM los factores de emisión para estos contaminantes son calculados en g/Kg usando la siguiente expresión:
(1.9)
(1.10)
Teniendo en cuenta las fórmulas 3 y 4 es posible plantear que:
FE (g/Kg)= FE (mg/Nm3)*Vreal/1000 (1.11)
La utilización de los factores de emisión en g/kg no trae variaciones en las emisiones totales y se simplifica el cálculo reduciendo la incertidumbre en el mismo a la exactitud que pudiera tener la composición de cada uno de los combustibles consumidos. Los factores de emisión calculados se muestran en la Tabla 1.3.
Tabla 1.3. Factores de emisión de SO2 y CO2 calculados.
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En los cálculos se consideraron los valores promedios de composición química de los combustibles utilizados para la generación eléctrica en el año 2000 (Tabla 1.4) calculados a partir de los reportes por no existir información estadística sobre la composición química de los combustibles utilizados ese año.
Tabla 1.4. Composición química promedio de los combustibles.
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Los factores de emisión para el resto de los contaminantes no pueden ser calculados por esta metodología, ya que son elementos que no se combustionan. Hasta el momento estos valores eran tomados de bases de datos internacionales (GTZ, 1995), (IAEA, 1995), para tecnologías similares a las existentes en el país. Teniendo en cuenta las indicaciones de las Guías de Buenas Prácticas del IPCC (IPCC, 2000) se procedió a hacer una revisión de esos factores detectándose que en algunos casos no existe claridad de los procedimientos utilizados para obtener esos valores y en otros se habían producido cambios en los mismos producto de revisiones y nuevas mediciones.
Tomando en cuenta los resultados del análisis anterior, los factores de emisión para los GEI diferentes del CO2 y para el SO2, fueron seleccionados a partir de los recomendados en el reporte AP-42 de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (US EPA, 1998) y del criterio de expertos. Estos factores de emisión, se muestran en la Tabla 1.5 para todas las centrales termoeléctricas convencionales, ya que son los mismos para mayores y menores de 29 MW, excepto en el caso de los NOx, que son 18% menores para CTE pequeñas, pero como solo el 6,9% de toda la capacidad instalada era, en 1996, en plantas menores de 29 MW y que estas generaron solo el 1% de la electricidad, se asumieron iguales. También, los NOx son menores para combustibles de mejor calidad.
Las emisiones para estos contaminantes son calculadas siguiendo la misma
metodología de las GR (IPCC-OECD-IEA 1997):
E = FE*A (1.12)
Donde:
E = son las emisiones del contaminante.
FE = factor de emisión en g/kg.
A = consumo de combustible.
Tabla 1.5. Factores de emisión asumidos para los contaminantes que no se combustionan.
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g/kg |
g/kg |
g/kg |
g/kg |
g/kg |
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A partir de los factores de emisión obtenidos y/o asumidos y los consumos de cada combustible en cada planta se calcularon las emisiones anuales de GEI procedentes de la generación eléctrica en 1996, las cuales se muestran en la Tabla 1.6.
Tabla 1.6. Emisiones anuales de GEI por tipo de combustible y totales.
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kt |
Gg |
Gg |
Gg |
Gg |
Gg |
Gg |
Gg |
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± 37 |
± 14 |
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Las emisiones de CO2 son las determinantes y constituyen el 97,2% de las emisiones totales de GEI, el SO2 participa con el 2,5% y el NOx con el 0,3%. El resto de los contaminantes (CO, CH4, NMVOC y N2O) constituyen el 0,03% de las emisiones totales producidas por la generación eléctrica.
Evaluación de Incertidumbre
La estimación de las incertidumbres se realizó aplicando el método cualitativo utilizado en los inventarios de 1990 y 1994 debido a que no se dispone de todos los elementos para realizar un análisis estadístico de los datos empleados en las estimaciones de las emisiones.
Datos de Actividad
Los datos de consumos de combustible utilizados son los suministrados por la UNE y reportados por cada una de las plantas. Se considera que estos datos son confiables y son los que suministra la UNE a la Oficina Nacional de Estadística (ONE). No obstante, no se dispuso de información suficiente para poder hacer un análisis estadístico de los datos de actividad. De acuerdo a las GBP un buen sistema de captación de datos tiene un rango de incertidumbre de alrededor del 5%, incluyendo en esta cifra tanto los errores sistemáticos como los errores aleatorios. Teniendo en cuenta lo anterior, puede considerarse que a los datos del consumo de combustible se les puede asignar la clasificación A (incertidumbre muy baja).
Factores de Emisión
La metodología empleada en el cálculo de los factores de emisión de CO2 y SO2 es recomendada para aquellos casos en que no se dispone de mediciones continuas de las emisiones y es empleada en diferentes bases de datos internacionales (EIIP, 2001; GTZ, 1995). Esta metodología depende únicamente de la composición química del combustible. Actualmente se dispone de la composición química promedio de cada uno de los combustibles reportados por las CTE solo para el año 2000 a partir de los cuales se realizó un análisis estadístico y se determinó el rango de variación de los factores de emisión reportados en la Tabla 1.3. Teniendo en cuenta que las incertidumbres son menores que el 7% los factores de emisión tienen la clasificación de A (incertidumbre muy baja).
Los factores de emisión para los gases diferentes del CO2 y SO2, tienen una baja incertidumbre al estar clasificados como A, excepto el de N2O que es B (incertidumbre baja). En la clasificación de la EPA los datos de clasificación A son considerados excelentes al ser datos desarrollados a partir de gran número de mediciones hechas en un gran número de fuentes representativas del sector. Además, las metodologías utilizadas, para efectuar dichas mediciones, son confiables y reportadas en detalle para su adecuada validación. Los datos con categoría B son considerados por encima del promedio y son datos también desarrollados a partir de una gran cantidad de mediciones realizadas en un número razonable de fuentes del sector. La diferencia con la clasificación A es que, aunque no hay un riesgo evidente, no está claro si las fuentes muestreadas son representativas de todo el sector. Esta clasificación no difiere de la utilizada en los inventarios de 1990 y 1994 para el análisis cualitativo. Los resultados sobre la incertidumbre pueden apreciarse en la Tabla. 1.7.
Tabla 1.7. Análisis cualitativo de las incertidumbres para cada contaminante.
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Evaluación de Calidad
Siguiendo las recomendaciones establecidas en las GBP (IPCC, 2000), se realizó una comparación de los estimados de emisiones procedentes de la generación de electricidad aplicando criterios de las GR (IPCC-
OECD-IEA, 1997) para cada uno de los contaminantes, y los estimados obtenidos por la metodología utilizada en este epígrafe.
La estimación del CO2 se realizó por la metodología del IPCC para los consumos de combustibles y la generación de electricidad reportados en la Tabla 1.2, teniendo en cuenta los valores calóricos por tipo de combustible reportados en los inventarios correspondientes a 1990 y 1994 y los FE de carbono por defecto indicados en las GR (IPCC-OECD-IEA, 1997). La diferencia con la estimación efectuada, en este epígrafe está dada fundamentalmente porque el contenido de carbono en el combustible es diferente. Desde luego, en las GR se indican "factores de emisión agregados" para ser utilizados en estimaciones a nivel de país o sector para el caso en que no existan resultados experimentales en el país. No se recomienda utilizar estos factores a un menor nivel de desagregación, por ejemplo estimaciones abajo - arriba por tipos de tecnologías o plantas para lo que se requiere factores de emisión específicos.
En el caso del SO2 ambas metodologías dependen de la composición del combustible y la diferencia está dada en que se asumen diferentes % de azufre en el combustible. No obstante, en los inventarios de 1990, 1994 y 1996, para aquellos combustibles en que se dispuso de información nacional acerca de la composición, se utilizó esta (por ejemplo para el contenido de azufre: 6% para el crudo, 3% para el fuel oil y 0,8% para el gas oil). Cuando se asumen los mismos contenidos de azufre en el combustible la diferencia entre ambas estimaciones es del 0,1%.
En la Figura 1.7 se muestra el comportamiento de las emisiones de CO2 y SO2 para los años 1990, 1994 y 1996 (las correspondientes a los dos primeros años, son recalculadas). Se aprecia que las emisiones de CO2 disminuyeron debido a la reducción de la generación en 1994, pero permanecen en 1996 aún por debajo del nivel de 1990. Sin embargo, las emisiones de SO2 crecen en todo el período por el aumento en la participación del crudo nacional.
Figura 1.7. Comportamiento de las emisiones de CO2
y SO2 provenientes de la generación
de electricidad en Cuba para los años 1990, 1994
y 1996 (Gg)
1.4. Fuentes Móviles de Combustión
Las fuentes móviles constituidas por vehículos automotores de carretera, equipos ferroviarios, naves aéreas y marítimas, y equipos agrícolas y de construcción, son emisoras de una gran parte de los Gases de Efecto Invernadero (GEI) que actualmente afectan al medio ambiente. Estas emisiones están compuestas, fundamentalmente, por dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) y óxido nitroso (N2O) como gases invernaderos directos y por óxidos de nitrógenos (NOx), monóxido de carbono (CO) y componentes orgánicos diferentes del metano (NMVOC) como indirectos.
Para la estimación de estas emisiones se necesitan valorar varios factores, los que, entre otros, pueden clasificarse tomando como base los tipos fuentes móviles, características del combustible consumido, condiciones de operación, edad y tecnología de las flotas y características del servicio técnico empleado.
La consideración de los aspectos anteriores es
una tarea compleja y, en la mayoría de los casos, de difícil
precisión, por lo que las experiencias y resultados obtenidos en
un país o región no son aplicables en otros; siendo necesaria
la elaboración de metodologías de cálculo propias
para cada área o región. No obstante debido a la necesidad
de conocer, al menos de forma aproximada, el volumen de GEI que se emiten
a la atmósfera y debido a la carencia de metodologías específicas
para cada lugar, se recomienda por el Panel Intergubernamental de Cambio
Climático (IPCC) el empleo de metodologías de cálculo
de otras regiones para aquellos lugares que no las posean. Estas metodologías
tienen que ser aprobadas por el IPCC. Para la estimación de las
emisiones en las fuentes móviles se utiliza la expresión:
Donde:
E | = | Volumen de emisiones. |
FE | = | Factores de emisión por tipo de fuentes, combustibles y tecnología de control de emisiones. |
A | = | Cantidad de combustible consumida por tipo de fuente móvil y tecnología de control de emisiones. |
El consumo energético y los factores de emisión utilizados para la realización del presente trabajo se obtuvieron tomando como base la información obtenida mediante la resolución No. 121 de 1999, emitida por la Oficina Nacional de Estadísticas (ONE), y las Guías Revisadas (GR) del IPCC de 1996 ( IPCC-OECD-IEA, 1997).
La resolución No. 121/99 de la ONE permitió captar el consumo anual (A) por clase y tiempo en explotación de las fuentes móviles así como el tipo de combustible consumido por estas, mientras que las GR (IPCC-OECD-IEA, 1997) posibilitaron seleccionar los factores de emisión (FE) tomando como base la edad, tecnología y tipo de combustible consumido por las fuentes
1.4.1. Vehículo Automotores de Carretera
El transporte por carretera emite significativas cantidades de CO2, CH4, N2O al igual que otros muchos contaminantes de la atmósfera. Las emisiones de CO2 se calculan mejor sobre la base de la cantidad y tipo de combustible utilizado y su contenido de carbono. Las emisiones de CH4 y N2O son más complicadas de estimar con seguridad debido a que los factores de emisión dependen de la tecnología de los vehículos, los combustibles, y las características de operación (GBP: IPCC, 2000). Tanto los datos de actividad basados en la distancia recorrida como los consumos desagregados de combustibles, pueden ser considerados con mayor incertidumbre que el consumo general de combustibles. De acuerdo al árbol de decisión correspondiente para el CO2, se arriba a la recomendación de determinar las emisiones utilizando factores de emisión por defecto mientras que para el caso del CH4 y el N2O, como se dispone de datos de consumo por tipos de combustibles y vehículos así como de las tecnologías de control entonces es posible estimar las emisiones utilizando factores de emisión basados en los combustibles.
Las GR (IPCC- OECD-IEA, 1997) proporcionan dos métodos para estimar las emisiones de CO2, el Tier 1 (o arriba – abajo) que parte del consumo de combustible el que es multiplicado por un factor de emisión para calcular el contenido de carbono, calculando el carbono almacenado, corregido para el carbono no oxidado y finalmente convirtiendo el carbono oxidado a emisiones de CO2. Alternativamente, una enfoque Tier 2 (o abajo – arriba) estima las emisiones a partir del combustible consumido por tipo de vehículo y combustible, el que es multiplicado por un factor de emisión apropiado para el tipo de combustible y el tipo de vehículo.
Donde:
i = Tipo de vehículo.
j = Tipo de combustible.
Es una "buena práctica" calcular las emisiones por el método Tier 1 y también utilizar, de forma paralela, el método Tier 2 pues esto proporciona una forma eficiente de chequeo. Es además una "buena práctica" desarrollar los estimados "abajo – arriba" de forma independiente del enfoque "arriba - abajo". En esta sección del inventario, se sigue el enfoque Tier 2 para el cálculo de las emisiones de CO2.
Las emisiones de CH4 y N2O dependen fundamentalmente de la distribución de controles de emisión en la flota de vehículos. Una "buena práctica" es utilizar un enfoque abajo –arriba tomando en cuenta diferentes factores de emisión para diferentes tecnologías de control de emisiones.
Para la estimación de las emisiones, producidas por estas fuentes, se determinó la distribución por edades de los vehículos en explotación, lo que se realizó tomando como base el año de fabricación de estos. Lo anterior permitió correlacionar el consumo de combustible, de los diferentes estratos de edades, con los factores de emisión establecidos para las tecnologías de control de emisiones contempladas en las GR (IPCC-OECD-IEA, 1997).
En la selección de los factores de emisión se tomó referencia de los valores contemplados en la metodología Europea, los que fueron modificados según factores de corrección resultantes de estudios realizados, en las condiciones cubanas, que demostraron las variaciones en la emisión de algunos componentes gaseosos en los vehículos de gasolina con respecto a los valores certificados por los fabricantes; en tal sentido se afectaron los factores de emisión por 2,0 para el caso del CO, por 0,89 para el CO2 y 2,3 en los HC (CH4 y COVDM).
La adopción de la metodología europea se debió a la existencia de determinada correspondencia tecnológica entre la mayoría de los vehículos que se explotan en Cuba con los que operan en dicha región, lo que está determinado, fundamentalmente, por ser el lugar de procedencia de la mayoría de la flota de vehículos automotores cubanos.
La metodología europea establece factores de emisión tomando como base la tecnología de tratamientos de gases de combustión, la potencia y uso de los vehículos, y el tipo de combustible consumido. Para la estimación de los correspondientes a las condiciones cubanas se agruparon los vehículos según el combustible consumido - gasolina y Diesel- , la potencia de los vehículos - motocicletas, autos / vehículos ligeros, y vehículos pesados) y los tiempos de explotación - menores de 5, de 6 a 20 y mayores de 20 años.
El establecimiento de la correspondencia entre los estratos de edades de los vehículos cubanos y las tecnologías de tratamiento de gases de combustión se realizó según lo siguiente:
Tabla 1.8. Factores de emisión estimados para los vehículos automotores de carretera.
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Motocicletas |
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2.7 | 5.0 | 530.0 | 730.0 | 0.07 | 3180.0 |
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27.0 | 1.8 | 144.9 | 1100.0 | 0.06 | 2830.0 |
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11.0 | 0.08 | 3.0 | 12.0 | 0.2 | 3140.0 | |
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29.0 | 2.5 | 170.2 | 810.0 | 0.07 | 2830.0 |
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11.0 | 0.08 | 3.0 | 12.0 | 0.2 | 3140.0 | |
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37.0 | 2.5 | 165.6 | 600.0 | 0.08 | 2830.0 |
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11.0 | 0.08 | 3.0 | 12.0 | 0.2 | 3140.0 | |
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40.0 | 1.6 | 73.6 | 692.0 | 0.04 | 2830.0 |
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42.0 | 0.2 | 8.0 | 36.0 | 0.1 | 3140.0 |
La distribución del consumo de combustible en los estratos de vehículos se realizó considerando una división equitativa entre el consumo de combustible anual por estrato y el inventario de equipos existente en cada uno de ellos; esta consideración se justifica por el método generalizado, en las empresas cubanas, de asignar el combustible en función de los vehículos en explotación
El consumo de combustible por estrato de edades y potencia de los vehículos se corresponde con lo siguiente (Tabla 1.9):
Tabla 1.9. Distribución del consumo de combustible por estrato de vehículos en el año 1996.
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Motocicletas | Gasolina |
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12.5 | ||
Autos
y vehículos ligeros
(£ 3855 kg y £ 11 pasajeros) |
Gasolina | 11.4 | 41.0 | 10.7 | 63.1 |
Diesel | 5.4 | 19.5 | 5.1 | 30.0 | |
Vehículos
pesados
(> 3855 kg y > 11 pasajeros) |
Gasolina |
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82.7 | ||
Diesel |
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226.8 |
Figura 1.8. Emisiones de GEI por vehículos automotores
de carretera. Cuba año 1996.
Las emisiones de GEI procedentes de los vehículos automotores de carretera, tomando como referencia los FE adoptados y los volúmenes de consumo de combustible se reflejan en la Fig. 1.8y la Tabla 1.10.
Tabla 1.10. Emisiones de GEI por vehículos automotores de carretera. Cuba año 1996.
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NOx
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Gasolina | 0.03 |
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6.63 | 9.13 | 0.00 | 39.75 | 55.6 |
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Gasolina | 1.9 |
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10.42 | 51.82 | 0.00 | 178.57 | 242.76 |
Diesel | 0.33 |
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0.1 | 0.35 | 0.00 | 94.2 | 95.08 | |
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Gasolina | 3.31 |
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6.09 | 57.23 | 0.00 | 234.0 | 300.76 |
Diesel | 9.53 |
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1.81 | 8.16 | 0.01 | 712.2 | 731.76 | |
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- | 15.1 |
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25.05 | 126.69 | 0.01 | 1258.72 | 1425.96 |
Evaluación de Incertidumbre
El dióxido de carbono, es usualmente responsable de más del 97% de las emisiones de CO2 equivalente en el sector de transporte. Criterios de expertos sugieren que las incertidumbres de los estimados de emisiones de ese gas son aproximadamente ± 5% (GBP, IPCC, 2000). La principal fuente de incertidumbre, en este caso, son los datos de actividad, mejor que los factores de emisión.
El oxido nitroso, usualmente contribuye aproximadamente con el 3% de las emisiones de CO2 equivalente procedentes del sector de transportación. Criterios de expertos, sugieren que las incertidumbres para este gas pueden ser superiores a ± 50% (GBP: IPCC, 2000). En este caso, la mayor fuente de incertidumbre está relacionada con los factores de emisión.
El metano, por otra parte, contribuye usualmente con menos del 1% de las emisiones de CO2 equivalente en este sector. Criterios de expertos consideran que las incertidumbres para los estimados de emisiones de este gas están en el orden de ± 40% (GBP: IPCC, 2000). Al igual que para el N2O, la mayor fuente de incertidumbre proviene de los factores de emisión.
1.4.2. Equipos Ferroviarios, Agrícolas y de Construcción
Por carecerse de estudios cubanos que caractericen las emisiones procedentes de estas fuentes móviles, se adoptaron los criterios indicados en el Manual de Referencia de las GR (IPCC-OECD-IEA, 1997). De las metodologías disponibles para la estimación de las emisiones, fue seleccionada la de la Comunidad Económica Europea (C.E.E.) por constituir la región de procedencia de la mayoría de los equipos ferroviarios, agrícolas y de construcción que existen actualmente en Cuba.
Los factores de emisión asumidos se corresponden con los de la Tabla I-49 del Manual de Referencia citado anteriormente (Tabla 1.11).
Tabla 1.11. Factores de emisión para otras fuentes móviles terrestres.
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Diesel | 40.0 | 0.18 | 4.7 | 11 | 1.2 | 3140 |
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Diesel | 50.0 | 0.17 | 7.3 | 16 | 1.3 | 3140 |
Gasolina | 7.6 | 3.7 | 74 | 1500 | 0.07 | 3200 | |
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Diesel | 48.0 | 0.17 | 10 | 23 | 1.2 | 3140 |
Gasolina | 8.0 | 5.5 | 110 | 2200 | 0.07 | 3200 |
El consumo de combustible se obtuvo mediante la información suministrada a la ONE (Resolución No. 121/99) por los Organismos y Empresas operadoras de estas fuentes (Tabla 1.12). El cálculo de las emisiones procedentes de estas fuentes terrestres, tomando como base los FE estimados, dio como resultado lo siguiente (Fig. 1.9; Tabla 1.13):
Tabla 1.12. Consumo de combustible por otras fuentes terrestres. Cuba año 1996.
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79.0 | - |
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402.0 | 8.1 |
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37.7 | 2.2 |
Figura 1.9. Emisiones de GEI procedentes de las otras
fuentes móviles terrestres. Cuba, año 1996.
Tabla 1.13. Emisiones de GEI procedentes de las otras fuentes móviles terrestres. Cuba, año1996.
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Ferroviarios | Diesel | 3.16 | 0.01 | 0.37 | 0.87 | 0.1 | 248.1 | 252.61 |
Agrícolas | Diesel | 20.1 | 0.07 | 2.93 | 6.43 | 0.52 | 1262.3 | 1292.35 |
Gasolina | 0.06 | 0.03 | 0.6 | 12.15 | 0.00 | 25.9 | 38.74 | |
Construcción | Diesel | 1.81 | 0.01 | 0.38 | 0.87 | 0.05 | 118.4 | 121.52 |
Gasolina | 0.02 | 0.01 | 0.24 | 4.84 | 0.0 | 7.04 | 12.15 | |
Total | 25.14 | 0.12 | 4.52 | 25.16 | 0.67 | 1661.74 | 1717.35 |
Esta categoría de fuente incluye todas las emisiones procedentes de los combustibles utilizados para propulsar los diferentes tipos de embarcaciones. Resaltan aquí las emisiones de los GEI directos (CO2, CH4 y N2O) así como los GEI indirectos. En esta categoría de fuente, las emisiones de los combustibles utilizados en bunkers internacionales marítimos son calculadas, pero excluidas de los totales nacionales de emisiones y reportadas de forma separada.
Las GR (IPCC-OECD-IEA, 1997) presentan dos metodologías (Tier 1 y Tier 2) para estimar las emisiones. Ambas se basan en el mismo enfoque analítico que consiste en aplicar factores de emisión a datos de consumo de combustibles. Para el Tier 1 se requiere consumo de combustibles y factores de emisión por tipos de combustibles y características de los equipos de navegación. El Tier 2, presenta una variedad de factores de emisión que están basados en investigaciones desarrolladas en los Estados Unidos y Europa y para su aplicación requiere algunas informaciones adicionales al método Tier 1. Una "buena práctica" es utilizar el Tier 1 para el CO2 y el Tier 2 para el CH4 y el N2O (GBP: IPCC, 2000).
En el árbol de decisión correspondiente (Fig. 2.6 de las GBP) se verifica que se dispone de datos de consumo de combustibles por tipos y diferenciados para viajes domésticos e internacionales. Por otra parte, no se dispone de factores de emisión para esta categoría de fuente que no ha sido clasificada como clave en el inventario. Bajo esta situación, el árbol de decisión recomienda estimar las emisiones de CO2 utilizando los contenidos de carbono por defecto del IPCC, así como estimar las emisiones de CH4 y N2O utilizando los factores de emisión por defecto del IPCC (GBP: IPCC, 2000). Hay muy poca información internacional acerca de los factores de emisión para el CH4 y el N2O para los equipos de navegación marina. Las GR (IPCC-OECD-IEA, 1997) proporcionan factores para los EE. UU, la Unión Europea al igual que factores desarrollados por el Registro Lloyd.
Dada la carencia de estudios y metodologías en el país para el cálculo de las emisiones en los equipos de navegación se emplean los factores propuestos para estos equipos en los Estados Unidos (Tabla I-47 del Manual de Referencia de las GR (IPCC-OECD-IEA, 1997). Esta metodología clasifica los FE. tomando como base la potencia, el desplazamiento y las características de navegación de los equipos marítimos, para lo que establece las categorías de barcos grandes - graneleros, portacontenedores, tanqueros, ferries, etc- y equipos de poco desplazamiento - botes, lanchas, etc.
Los barcos grandes se caracterizan por ser de potencias elevadas, grandes desplazamientos y motores de medias y bajas revoluciones. En estos equipos las emisiones de compuestos orgánicos volátiles (COV) pueden ser despreciadas y, en general, las emisiones se consideran similares e independiente de la potencia de los motores y de las especificaciones técnicas de los combustibles utilizados.
Los factores de emisión seleccionados sobre la base de las categorías de equipos de navegación marítima, se muestran en la Tabla 1.14.
Tabla 1.14. Factores de emisión seleccionados para equipos de navegación marítima.
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87.0 | - | - | 1.9 | 0.08 | 3212.0 |
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67.5 | 0.23 | 4.9 | 21.3 | 0.08 | 3188.0 |
Los consumos de combustibles se captaron mediante la resolución No. 121/99 de la ONE y de precisiones realizadas con los diferentes organismos, empresas y dependencias explotadoras de estos medios de transporte. La información obtenida fue agrupada según las categorías de barcos establecidas para los FE, considerando en la clasificación de barcos a los consumos de las embarcaciones de la Marina Mercante, y de la Corporación CIMEX; mientras que se incluyeron en la categoría de botes a las correspondientes al turismo y operaciones de cabotaje. El resultado final de la agrupación de los consumos se corresponde con lo siguiente (Tabla 1.15).
Tabla 1.15. Consumo de combustible por tipo de equipos de navegación. Cuba, año 1996.
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Diesel | 40.7 | 29.2 |
Fueloleo | 56.8 | 96.9 | |
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97.5 | 126.1 | |
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Diesel | 1.6 | - |
Fueloleo | 0.2 | - | |
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1.8 | - |
Las emisiones procedentes del consumo de combustible de las embarcaciones marítimas en viajes nacionales se presentan en la Tabla 1.16 y las correspondientes a los viajes internacionales en la Tabla 1.17 - no se adicionan en el total del inventario y se reportan en "depósitos internacionales".
Tabla 1.16. Emisiones de G.E.I. por equipos de navegación marítima en viajes nacionales. Cuba, año 1996.
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8.48 | - | - |
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0.12 | 0.0 | 0.00 |
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8.60 | 0.0 | 0.00 |
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Tabla 1.17. Emisiones de G.E.I. por equipos de navegación marítima en viajes internacionales. Cuba, año 1996.
Tipo de equipo | Volumen de emisiones (Gg) | ||||||
NOx | CH4 | COVDM | CO | N2O | CO2 | Total | |
Barcos | 10.97 | - | - | 0.24 | 0.01 | 405.03 | 416.25 |
1.4.4. Equipos de Navegación Aérea en la Aviación Civil
La categoría de fuente del IPCC "aviación civil" incluye a las naves aéreas destinadas a las transportaciones de pasajeros y mercancías – nacionales e internacionales- al transporte privado y a la aviación agrícola. Las emisiones de la aviación civil se producen por la quema del keroseno en los aviones de reacción y de la gasolina de aviación en otros tipos de naves. Las emisiones varían de acuerdo al tipo de combustible, la localización de los gases de escape (altura), tipo y eficiencia de los motores, y la longitud de los viajes. Las aeronaves emiten dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), y óxido nitroso (N2O), al igual que monóxido de carbono (CO), compuestos orgánicos diferentes del metano (COVDM), dióxido de azufre (SO2), partículas de materia (PM) y óxidos de nitrógeno (NOx).
En las GR (IPCC-OECD-IEA, 1997) se dispone, para la estimación de las emisiones, de un método Tier 1 y dos métodos Tier 2 - designados como Tier 2 a y Tier 2b. Todos los métodos, están basados en la distinción entre el uso doméstico y el uso internacional de los combustibles. El método Tier 1 está basado en el consumo de combustibles, mientras que los métodos Tier 2 dependen del número de ciclos de aterrizaje despegue (ciclos CAD) y el uso de los combustibles (GBP: IPCC, 2000). La elección del método de cálculo, depende de las circunstancias nacionales, especialmente la disponibilidad de datos.
El método simple Tier 1 está basado en el consumo agregado de combustible en la aviación civil multiplicado por factores de emisión promedios. Los factores de emisión han sido promediados para todas las fases de vuelo sobre la base de la asunción de que el 10% del combustible es utilizado en la fase CAD de los vuelos (Oliver, 1995). Las emisiones son calculadas de acuerdo a la ecuación:
El método Tier 2, es solo aplicable al turbocombustibles utilizado en los aviones de reacción. En la actualidad los equipos que emplean la gasolina de aviación se circunscriben a naves pequeñas que representan alrededor del 1% del consumo de combustible de aviación, mientras que los aviones que utilizan turbocombustible presentan una amplia gama de características y consumen la inmensa mayoría de los combustibles utilizados en esta categoría de fuente.
En el método Tier 2 se establece un FE. en función del tipo de actividad –aviación doméstica e internacional- , tipo de operación –ciclos de aterrizaje y despegue (CAD) y crucero- , y el envejecimiento tecnológico de las flotas –envejecidas y modernas.
La actividad domestica comprende las emisiones producidas por las aeronaves - independientemente de la nacionalidad del transportista- , durante la realización de las transportaciones de carga y pasajeros en el territorio de cada país, mientras que la internacional abarca, en general, las que realizan los aviones al partir del país donde se realiza el inventario y arribar a otro país.
En el método Tier 2, se hace la distinción entre las emisiones que ocurren por debajo y por encima de los 914 m para aumentar la seguridad de los estimados de factores de emisión y los usos de combustibles, pues estos varían en las fases CAD y crucero de los vuelos. El envejecimiento de las naves se establece en dependencia del año de fabricación y de la marca de los equipos, aunque también puede realizarse en función del estado técnico y tiempo de trabajo de los aviaciones.
A los efectos de realizar el inventario 1996, en las condiciones cubanas, se empleó el método Radian – 1990 para el cálculo de las emisiones en los aviones de gasolina (Tabla 1.18) y el método Tier 2 en los aviones de reacción (Tabla 1.19).
Tabla 1.18. Factores de emisión estimados para los aviones de gasolina.
Combustible | Factores de emisión (g/kg) | |||||
NOx | CH4 | COVDM | CO | N2O | CO2 | |
Gasolina | 3.52 | 2.64 | 24 | 1034 | 0.04 | 3172 |
Las metodologías para el cálculo de las emisiones de los aviones a reacción permite realizar estimaciones de mayor precisión mediante el empleo de FE específicos por marca y tipo de avión, tipo de actividad y por CAD. Además, posibilita efectuarlas utilizando factores de emisión promedio para una "flota integrada" que se aplica en los casos que existan aeronaves cuyos FE. no hayan sido determinados de forma particular.
El árbol de decisión correspondiente (Fig. 2.7 de las GBP, IPCC, 2000) para la elección del método de estimación de las emisiones procedentes de los aviones a reacción recomienda que de existir datos acerca de los ciclos CAD, específicos para los aviones que operan en el país, se considere utilizar el método Tier 2 basado en los movimientos individuales de cada avión. Si no se dispone de estos datos por tipos de avión, y se cuenta con información agregada acerca del total de ciclos CAD que ocurrieron en el año, se recomienda utilizar el método Tier 2 a basado en los movimientos agregados de los aviones. Si no se dispone de información acerca de los ciclos CAD, se pueden estimar las emisiones a partir del método Tier 1. Un análisis cercano al anterior se realiza para los datos de actividad, en dependencia de la información estadística disponible acerca del consumo de combustibles en esta actividad. Ambos enfoques Tier 2 utilizan las siguientes ecuaciones para estimar las emisiones:
Para el Tier 2 a todos los aviones son incluidos y las
GR proporcionan factores de emisión agregados para los CAD. Considerando
que en las GR (IPCC- OECD-
IEA, 1997) no se recogen los FE específicos para una parte de las
naves aéreas que operaban en Cuba en 1996, se decidió realizar
el cálculo de las emisiones mediante el empleo de los FE agregados
por defecto que aparecen en la Tabla I-52 de Manual de Referencia de las
GR (IPCC-OECD-IEA,1997). En este cálculo se consideró como
"flotas modernas" a aquellas que tienen menos de 20 años de explotación.
Es una buena práctica utilizar los factores de emisión
de las GR (IPCC-OECD-IEA, 1997). Los factores de emisión nacionales
para el CO2, no deben desviarse mucho de los valores por defecto
debido a que la calidad del turbocombustible está bien definida.
Sin embargo, existe poca información acerca de los factores de emisión
para el CH4 y el N2O procedentes de los aviones y
los valores por defecto de las Guías del IPCC son similares a los
valores que se reportan en la literatura.
Tabla 1.20. Cantidad de combustible consumido y CAD por naves aéreas. Cuba, año 1996.
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Crucero (t) |
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Moderna |
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Envejecida |
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Moderna |
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Envejecida |
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Las emisiones totales, por tipo de actividad, integrando las fases CAD y crucero, aparecen en la Tabla 1.21.
Tabla 1.21. Emisiones totales de GEI procedentes de la aviación civil. Cuba, año 1996.
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Gasolina 1 |
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1)Las emisiones de los aviones de gasolina se realizan
dentro del territorio nacional por lo que se consideraron dentro de la
categoría doméstica.
2) Solo para información. No se incluyen en el
total nacional de emisiones
Evaluación de Incertidumbre
Con relación a los datos de actividad el reporte estará fuertemente influido por la seguridad de los datos colectados sobre la aviación doméstica separados de la aviación internacional. Con datos completos, la incertidumbre puede ser muy baja - menos que el 5%- , mientras que para el caso de datos incompletos, las incertidumbres pueden ser grandes - quizá un factor de dos para la parte doméstica. Con respecto a los FE, estos para el caso del CO2 deben estar dentro del rango de ± 5%, pues dependen solamente del contenido de carbono de los combustibles y la fracción oxidada. Con datos completos, incluso la incertidumbre puede ser menor que ese valor. Para el CH4 la incertidumbre puede ser tan alta como un factor de dos y para el N2O de varios órdenes de magnitud (un factor de 10, 100 o más).
En la Tabla 1.22 se ofrece un resumen de las emisiones procedentes de las fuentes móviles para aquellas actividades desarrolladas en el territorio nacional (viajes domésticos).
Tabla 1.22. Resumen de las emisionesT de GEI procedentes de las fuentes
móviles
en viajes domésticos. Cuba, año 1996.
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15.1
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0.39
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25.05
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126.69
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0.01
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1258.72
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-
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1425.96
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3.16
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0.01
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0.37
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0.87
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0.1
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248.1
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-
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252.61
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20.16
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0.1
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3.53
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18.58
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0.52
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1288.2
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1331.09
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1.83
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0.02
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0.62
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5.71
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0.05
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125.44
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-
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133.67
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8.60
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0.02
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0.00
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0.19
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0.01
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318.91
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-
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327.71
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4.13
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0.27
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2.97
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12.67
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0.03
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927.1
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0.28
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947.45
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52.98
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0.79
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32.54
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164.71
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0.72
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4166.47
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0.28
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4418.49
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1.5 Emisiones Fugitivas
1.5.1. Emisiones de Metano (CH4) y CO2 de las Actividades de Petróleo y Gas Natural
En esta categoría se incluyen todas las emisiones de metano (CH4) procedentes de la producción, procesamiento, transporte y usos del petróleo y el gas natural así como de la combustión no productiva. Se excluye el uso del petróleo y el gas, o de los productos derivados de los combustibles, para proporcionar energía para uso interno en el procesamiento y transporte de la producción de energía –se consideran quema de combustibles y ya fueron incluidas en un epígrafe anterior.
Las GR (IPCC-OECD-IEA, 1997) describen dos métodos para calcular las emisiones de CH4 tanto de la industria del petróleo como del gas (denominados Nivel 1 y Nivel 3) y un método adicional (denominado Nivel 2) solo para calcular las emisiones desde los sistemas del petróleo. El método de Nivel 3 es una evaluación rigurosa por fuentes que requiere inventarios detallados de la infraestructura existente y factores de emisión abajo – arriba detallados.
El método de Nivel 2 para la industria del petróleo, está basado en una estimación mediante balance de masa de la máxima cantidad de CH4 que puede ser emitido. El método de Nivel 1 utiliza factores de emisión agregados y datos nacionales de producción. Una buena práctica, es desagregar la industria en segmentos y subcategorías y evaluar las emisiones de forma separada para cada una de ellas. Para la elección del método, se siguen además las recomendaciones de los árboles de decisión representados en las Figs. 2.12-2.14 de las GBP (IPCC, 2000).
Con relación a los sistemas de gas natural, no se dispuso de mediciones o datos suficientes para estimar las emisiones utilizando modelos de emisión (Nivel 3). Además, como se considera que esta fuente no es clave, se procedió a estimar las emisiones utilizando el método de Nivel 1. Para el caso de la producción, transporte y refinación de petróleo crudo se tomó en cuenta que las emisiones desde estas actividades tampoco son una fuente clave por lo que también se estimaron las emisiones utilizando el método de Nivel 1.
Para la ejecución de los cálculos, se utilizaron los nuevos factores de emisión de Nivel 1 presentados en la Tabla 2.16 de las GBP basados en datos procedentes de Norteamérica. Estos factores de emisión fueron aplicados a datos de actividad locales. Aunque los factores citados pueden tener algunas diferencias para su aplicación fuera de la región para los que fueron obtenidos, se estima, que estos pueden proporcionar mejores resultados que los reportados en las GR (IPCC-OECD-IEA, 1997) y utilizados previamente en los inventarios de 1990 y 1994. Las emisiones desde esta categoría de fuente importaron un total nacional, para 1996, de 37,76 Gg de CH4 y 74,87 Gg de CO2. Las emisiones de N2O resultaron despreciables(Tabla 1.23).
Tabla 1.23. Emisiones de CH4 y CO2 de las actividades de petróleo y gas natural.
Categoría | Subcategoría | Tipo
de
Emisión |
Factores de emisión por defecto | Emisiones (Gg) | ||||
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Fugitivas |
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Antorchas |
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de petróleo |
pesados |
Fugitivas |
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Venteo |
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Antorchas |
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0.000000462 |
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Evaluación de Incertidumbre
Debido a la complejidad de la industria del petróleo y el gas, resulta difícil cuantificar las incertidumbres netas en el inventario general, los factores de emisión y los datos de actividad. Los factores de emisión sobre la base de la producción pueden alcanzar un error de un orden de magnitud.
1.5.2. Emisiones de Precursores del Ozono y de SO2 Procedentes de la Refinación de Petróleo.
En esta categoría se estiman las emisiones de monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NOx), los compuestos orgánicos volátiles diferentes del metano (COVDM) y el dióxido de azufre (SO2) procedentes de las actividades de refinación de petróleo. No incluye la síntesis de productos petroquímicos pues la fabricación de productos petroquímicos forma parte del Módulo 2 (Procesos Industriales).
Para la estimación de las emisiones (Fig. 1.10) se utilizó un método Tier 1 basado en el volumen de petróleo crudo elaborado por las refinerías del país. Se emplean los factores de emisión por defecto al no disponerse de factores locales. Este uso de los factores por defecto puede introducir grandes incertidumbres en los estimados especialmente para el caso de los COVDM. .
Figura 1.10. Emisiones de precursores del ozono y de SO2
procedentes de la refinación del petróleo.
Cuba, año 1996.
En la Tabla 1.24 se ofrece un resumen del total de las emisiones fugitivas procedentes de los combustibles y en la Tabla 1.25 aparece el total de las emisiones de GEI en el módulo energía.
Tabla 1.24. Total de emisiones fugitivas procedentes de los combustibles (Gg). Año 1996.
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Tabla 1.25. Emisiones totales de GEI procedentes de las actividades de la energía (Gg). Año 1996.
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A- Quema de Combustibles | |||||||
1-Método de Referencia |
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2-Método por Categorías de Fuentes (Sectores) |
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B- Emisiones Fugitivas | |||||||
1 Combustibles Sólidos |
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2 Petróleo y Gas Natural |
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TOTAL ENERGIA |
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