DEPARTAMENTO DE SISTEMAS ENERGÉTICOS

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DE UNA CENTRAL TÉRMICA

ROSA M. SÁNCHEZ GRACIA NOVIEMBRE DE 2001

RESUMEN

Este Proyecto de Fin de Carrera tiene como objetivo valorar y comparar los impactos ambientales generados por el funcionamiento de una Central Térmica en dos situaciones: actual, considerando como tal el trienio que comprende los años 1997, 1998 y 1999, y prevista, para el año 2005, tras las modificaciones actualmente en proceso.

El método utilizado ha sido el Análisis de Ciclo de Vida (ACV), una herramienta potente, que permite, de forma objetiva y sistemática, clasificar y cuantificar las cargas contaminantes y los recursos materiales y energéticos asociados a un producto, tomando en consideración su "Ciclo de Vida" completo.

Los resultados obtenidos facilitan la valoración de los impactos ambientales para poder tenerlos en cuenta a la hora de facturar la energía eléctrica.

En este proyecto en el que se comparan dos situaciones de operación, se manifiesta que la carga ambiental que genera la situación propuesta para el año 2005 es mucho menor que para el periodo actual, por lo que el supuesto es recomendable para preservar la calidad del entorno.

ABSTRACT

The aim of this Project is to evaluate and to compare the environmental impacts of the electrical power generation in an internal combustion Power Plant during two different terms: the current term, which covers the years 1997, 1998 y 1999 and, in the other hand, as a foresight situation the year 2005, after the modifications are nowadays taking place.

The procedure used is the "Life Cycle Assessment" (LCA), which is a powerful tool, that allows, in an objective and systematic way, the classification and the quantification of the contaminant loads and the material and energetic sources associated with a product, considering the total Life Cycle.

The results obtained, make easy to evaluate the impacts on the environment whenever you need to fill up the electricity bill.

In this project, where two situations of operation are been compared, it is been revealed that the environment loads generate in the year 2005 are less important that in the actual period, from what the hypothesis is worthy to preserve the quality of the environ.

SÍNTESIS

Este Proyecto de Fin de Carrera tiene como objetivo comparar los impactos ambientales generados por el funcionamiento de una Central Térmica en dos situaciones: actual, considerando como tal el trienio que comprende los años 1997, 1998 y 1999, y prevista, para el año 2005, tras las modificaciones actualmente en proceso.

Entre las herramientas existentes para la identificación de las cargas ambientales, en el caso de sistemas tecnológicos tan complejos como los procesos de generación de energía eléctrica, destaca el Análisis de Ciclo de Vida (ACV), que constituye la metodología adoptada en el presente estudio. El ACV es una herramienta de gestión ambiental que se basa en la recopilación y evaluación, conforme a un conjunto sistemático de procedimientos, de las entradas y salidas de materias primas, de energía y de emisiones residuales; de tal manera que puedan identificarse los impactos ambientales atribuibles al proceso o producto analizado, a lo largo de todo su ciclo de vida.

Las ventajas del uso de esta técnica de gestión ambiental radican en que permite, de forma objetiva y sistemática, clasificar y cuantificar las cargas contaminantes y los recursos materiales y energéticos asociados a un producto, tomando en consideración su "Ciclo de Vida" completo. Todas las acciones desarrolladas dentro del ACV han tenido como objetivo el análisis y la comparación de las repercusiones ambientales asociadas al Ciclo de Vida de 1 kWh, con la finalidad de demostrar si las modificaciones redundarán en una mejora del comportamiento ambiental de la Central Térmica.

El estudio se ha llevado a cabo bajo las directrices de la norma ISO 14 040 (Gestión Ambiental. Análisis de Ciclo de Vida. Principios y Estructura) cubriéndose las etapas fijas en ellas.

El estudio realizado se extiende a todas las categorías de impacto consideradas, por lo que se inicia con un exhaustivo inventario de sustancias contaminantes contabilizadas en kg/año. Y posteriormente sometidas a un proceso de homogeneización en términos de impactos relativos, mediante etapas sucesivas de clasificación, caracterización y evaluación.

El Análisis de Inventario se centra en la recopilación de los parámetros de entrada y salida asociados a las etapas en estudio, tanto de materias primas y productos como de emisiones al entorno. Los datos recopilados servirán de base para la etapa de "Evaluación de Impacto de Ciclo de Vida" en la que se asignará cada uno de los parámetros inventariados con la categoría de impacto ambiental al que contribuyen. Del conjunto de etapas incluidas en el proyecto, algunas se han tratado solo cualitativamente debido a la dificultad de conseguir datos reales de las mismas, se añade el hecho de que su influencia en los resultados finales se considera de menor significancia. En conjunto, las etapas que se han considerado, en el ámbito cualitativo y/o cuantitativo, son las siguientes:

ð Carga del carbón de importación para transporte. ð Transporte del carbón de importación desde origen hasta el puerto de España, primero en tren y después en barco. ð Descarga del carbón en el puerto español. ð Carga y transporte de la hulla a Central Térmica. ð Carga y transporte del carbón subbituminoso al parque de carbón nacional. ð Transporte de hulla y carbón subbituminoso desde el parque de carbón nacional hasta Central Térmica. ð Descarga del carbón en Central Térmica. ð Transporte de la hulla desde el punto de descarga hasta caldera. ð Proceso de combustión.

El carbón a considerar en estas etapas es de tres tipos diferentes obtenido en su totalidad en explotación de mina a cielo abierto:

ü Lignito pardo, de procedencia nacional. ü Carbón subbituminoso, procedente del estado de Wyoming, en Estados Unidos. ü Hulla bituminosa de Sudáfrica.

Los medios utilizados para transportar, cargar y descargar el carbón desde origen a destino final son marítimos (barco) y terrestres (ferrocarril, bulldozer, camión, locotractor, grúa, cintas transportadoras, etc.). Para cada uno de estos medios de transporte se calculan las emisiones atmosféricas consideradas, como el SO2, NOX, CO2, etc., teniendo en cuenta el modo de operar, actual o previsto.

La fase de Evaluación de Impacto de Ciclo de Vida relaciona los resultados del Análisis de Inventario con los efectos ambientales a que dan lugar, con el fin de valorar la importancia de los potenciales impactos que generan. En el contexto del Análisis de Ciclo de Vida, se define un impacto como la anticipación razonable de un efecto, ya que no se trata de determinar impactos reales, sino de ligar los datos obtenidos en el inventario con una categoría de impacto (calentamiento global, acidificación, niebla fotoquímica y generación de residuos principalmente) y cuantificar la contribución a esta de cada uno de ellos.

En resumen, se trata de un procedimiento de cálculo en el que cada parámetro del inventario generador de impacto se expresa en función de su contribución a un determinado efecto ambiental. La Evaluación de Impacto del Ciclo de Vida consiste, en definitiva, en el desarrollo de las siguientes acciones consecutivas:

ð Elaborar un inventario de categorías de impacto, esto es, de efectos finales a que pueden dar lugar las diversas cargas ambientales del sistema del producto (efecto invernadero, acidificación, eutrofización, generación de residuos, etc.).

ð Seleccionar, para cada sistema del producto en estudio, y en función de los compuestos detectados, las categorías de impacto que hay que considerar.

ð Calcular las contribuciones individuales de los parámetros inventariados a un determinado efecto. Posteriormente, se suman estas para obtener la contribución total a un efecto.

Con todos los datos obtenidos en la Evaluación se presenta una visión global de las emisiones que provoca la generación de energía eléctrica al entorno, así como su evolución en los dos periodos de tiempo considerados, i.e., el trienio 1997-1999 y el año 2005, y para cada etapa del proceso en estudio.

Por último, se realiza la valoración en términos ambientales, cuantitativos, de las contribuciones totales a las categorías de impacto ambiental de las distintas etapas y situaciones de operación que se han considerado en la generación de energía eléctrica en una Central Térmica. Se realiza mediante una unidad ambiental denominada ecopunto.

Adicionalmente, el Análisis de Ciclo de Vida constituye en sí mismo una herramienta de análisis extraordinariamente potente, de manera que, procediendo en sentido inverso a la agregación de impactos, permite identificar, con alto nivel de detalle, las acciones necesarias en cada fase del ciclo para minimizar un determinado impacto.