En contra de lo que se puede oír por ahí, la huella de
carbono de las energías renovables no es cero. Vamos a dedicar una serie de
post a ver en qué parte del ciclo de vida se encuentra la parte más importante
de su huella de carbono y cuáles son las diferencias más relevantes con la
energía producida a partir de los recursos fósiles.
En las centrales eléctricas alimentadas por
combustibles fósiles, la mayor parte de la huella de carbono son emisiones
directas que se producen durante su funcionamiento. Las emisiones indirectas
que se originan durante otras fases del ciclo de vida, como las procedentes de
la extracción de las materias primas (carbón, combustibles, gas natural, etc.)
y la construcción de las plantas, son relativamente menores.
A continuación, se muestra un esquema con el alcance del sistema de la
operación de una central de generación de electricidad a partir de carbón.
Para hacernos una idea de los órdenes de
magnitud, la huella de carbono de una central de carbón convencional suele ser
superior a 1.000 gCO2eq/kWh. En cambio, una central
de gas natural tiene una huella de carbono del orden de 500 gCO2eq/kWh.
Por el contrario, las emisiones de Gases de Efecto
invernadero de los sistemas de energía renovable son sobre todo “indirectas”,
es decir, se producen en las etapas del ciclo de vida que no son la propia
generación de energía.
La generación de electricidad en centrales de biomasa se considera
generalmente como “carbono neutral”, debido a que el CO2 liberado en la combustión es equivalente al CO2 absorbido por las plantas durante su
crecimiento. Sin embargo, hay otros consumos de materia y energía, a lo largo
de su ciclo de vida, que hacen que realmente no sea “carbono neutral”; por
ejemplo, las emisiones procedentes de:
·
La producción de los fertilizantes
empleados en los cultivos cultivos energéticos.
·
La huella de carbono que se le asigna a
los subproductos agrícolas o industriales, que se emplean como fuente de
biomasa, como los subproductos agrícolas y los restos de madera.
·
La cosecha de los productos agrícolas y la
explotación forestal.
·
El secado y el transporte de la biomasa.
Por otro lado, los combustibles
procedentes de la biomasa tienen menos densidad y poder calorífico que los
combustibles fósiles. Esto hace necesario cultivar y recoger grandes cantidades
de biomasa para disponer de suficiente combustible para este tipo de centrales.
El transporte de grandes cantidades de materia prima aumenta las emisiones de
CO2 del ciclo de vida; esto hace que la generación
de electricidad a partir de biomasa sea más adecuada para las instalaciones de
generación locales, a pequeña escala, o para cogeneraciones que producen calor
y electricidad.
Para tener una visión general, resumimos a continuación el ciclo de vida
de la operación de una central de biomasa, en el que no contemplamos la fase de
construcción de la propia central.
La huella de carbono de la electricidad
generada a partir de biomasa depende también del tipo de biomasa y la forma en
que se realiza la combustión. La biomasa de baja densidad tiene unas emisiones
de GEI más altas a largo de su ciclo de vida, por lo que su huella de carbono
es del orden de 93 gCO2eq/kWh; mientras
que la gasificación de astillas de madera de alta densidad tiene una huella de
carbono en torno a 25 gCO2eq/kWh.
La biomasa también puede ser empleada en mezcla con
combustibles fósiles, en las centrales eléctricas convencionales. De esta
manera, la sustitución de una parte del combustible fósil por biomasa reduce
las emisiones globales de GEI de este tipo de centrales eléctricas.
En resumen, la huella de carbono de un kWh
producido en una planta de biomasa es mucho menor que la de un 1 kWh producido
en una central térmica que emplee combustibles fósiles, pero no es cero; y
depende, en una parte importante, de la necesidad de transportar mayores
cantidades de biomasa para producir la misma cantidad de electricidad.
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Maybe we can
afford to suck CO2 out of the sky after all
A new analysis shows that air capture could cost less than $100 a ton.
·
by James
Temple June 7, 2018
While avoiding the worst dangers of
climate change will likely require sucking carbon dioxide out of the sky,
prominent scientists have long dismissed such technologies as far too
expensive.
But a detailed new analysis published today in the
journal Joule finds that direct air capture may be
practical after all. The study concludes it would cost between $94 and $232 per
ton of captured carbon dioxide, if existing technologies were implemented on a
commercial scale. One earlier estimate, published in Proceedings of the National Academies,put that figure
at more than $1,000 (though the calculations were made on what’s known as
an avoided-cost basis, which would add about 10 percent to the new study’s
figures).
Crucially, the lowest-cost design, optimized to produce and sell
alternative fuels made from the captured carbon dioxide, could already be
profitable with existing public policies in certain markets (see “The carbon-capture era may finally
be starting”). The higher cost estimates are for plants that would
deliver compressed carbon dioxide for permanent underground storage.
Making direct air capture as cheap as possible is critical because a
growing body of work finds it’s going to be nearly impossible to prevent global
temperatures from rising more than 1.5 ˚C without rolling out some form of
the technology on a huge scale. By some estimates, the world
will emit enough greenhouse gases to lock in that level of warming within a few
years. At that point, one of the only ways to reverse the effects is to
remove carbon dioxide from the atmosphere, where it otherwise persists for
thousands of years.
David Keith, a Harvard physics professor and lead author of the paper, says
the findings should shift the perception of direct air capture from “vaporware”
to “something that can be built with current industrial technologies now.”
Keith is also the founder of Carbon Engineering, a Calgary-based startup
that has spent the last nine years designing, refining, and testing a direct
air capture pilot plant in Squamish, British Columbia. (See “Go inside an industrial plant that
sucks carbon dioxide straight out of the air.”) The study, partially
funded by the US Department of Energy, simulates a scaled-up version, based on
the facility’s actual performance and cost data.
The demonstration facility is already
producing small amounts of synthetic fuels.
CARBON ENGINEERING
“I hope it’s a real change in the community’s view of the technology,”
Keith says.
In 2011, a pair of influential papers all but sounded the death knell
for direct air capture, concluding that the approach would cost nearly an order
of magnitude more than capturing the greenhouse gas from power-plant stacks.
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“It’d be such a great solution—if it were real,” MIT Energy Initiative
senior researcher Howard Herzog, who coauthored the study that found costs
could top $1,000 a ton, said at the time.
In an interview this week, Herzog complimented the detailed analysis in the
new study, but said he remains skeptical of some of its financial assumptions.
He expects that Carbon Engineering will face higher costs and challenges than
it anticipates as the company moves to build larger plants.
“Until you really can confirm the costs and performance at scale, you’ve
always got to take those costs with a grain of salt,” he says. “I still think a
final number could be several times as much.”
The cost differences from the earlier studies arise mainly from different
design choices. Those include the use of horizontally rather than vertically
stacked structures, lower energy demands due to improved heat integration in
the process, and the power sources selected to run the plant.
Carbon Engineering plans to combine the carbon captured at its plants with
hydrogen to produce carbon-neutral synthetic fuels, a process the pilot
facility has already been performing. Such fuels are more expensive than
standard gasoline and diesel, so the size and stability of the market for them
will depend largely on whether subsidies are in place.
Following successful tests at the pilot
plant, Carbon Engineering is now planning to build a larger facility to sell
fuels.
CARBON ENGINEERING
Carbon Engineering has secured $30 million to date. It’s currently seeking
additional funds to build a larger facility that will begin selling fuels,
though still on a relatively small scale.
But those carbon-neutral fuels won’t directly help to reduce carbon in the
atmosphere (unless they’re used in systems that capture carbon as well). To
make real gains in removing greenhouse gases, the world may eventually need to
permanently store massive amounts of captured carbon dioxide, rather than
releasing it again when synthetic fuels burn. Doing that on a large scale would
almost surely require significant cost reductions, a high price on carbon, or
other public policy support.
Keith says producing synthetic fuels offers a sustainable business model
that could help companies scale up and reduce the costs of the technology,
easing the path to that eventual goal.
But Herzog, who has also studied the
challenges of converting carbon dioxide into fuel, remains skeptical that the
numbers will work even for that initial business model.
“It’s very tough, and
even tougher if the CO2 is from your most expensive
source, which is the air,” he says.
Articulo de https://www.technologyreview.com/s/611369/maybe-we-can-afford-to-suck-cosub2sub-out-of-the-sky-after-all/
“traducción aproximada”
Energía sostenible
Tal vez podamos permitirnos absorber el CO2 del cielo
después de todo
Un nuevo análisis muestra que la captura de aire podría
costar menos de $ 100 por tonelada.
• por James Temple 7 de junio de 2018
Mientras que evitar los peores peligros del cambio climático
probablemente requerirá la extracción del dióxido de carbono del cielo,
científicos prominentes han descartado estas tecnologías por demasiado tiempo.
Pero un nuevo análisis detallado publicado hoy en la revista
Joule encuentra que la captura directa de aire puede ser práctica después de
todo. El estudio concluye que costaría entre $ 94 y $ 232 por tonelada de
dióxido de carbono capturado, si las tecnologías existentes se implementaran a
escala comercial. Una estimación anterior, publicada en Proceedings of the
National Academies, situó esa cifra en más de $ 1,000 (aunque los cálculos se
realizaron en lo que se conoce como una base de costo evitado, que agregaría
aproximadamente un 10 por ciento a las cifras del nuevo estudio).
De manera crucial, el diseño de menor costo, optimizado para
producir y vender combustibles alternativos hechos del dióxido de carbono
capturado, ya podría ser rentable con las políticas públicas existentes en
ciertos mercados (ver "La era de la captura de carbono podría
comenzar"). Las estimaciones de costos más altos son para plantas que
entregarían dióxido de carbono comprimido para almacenamiento subterráneo
permanente.
Hacer que la captura directa de aire sea lo más barata
posible es crítico porque un creciente trabajo encuentra que será casi
imposible evitar que las temperaturas globales aumenten más de 1.5 ° C sin
desplegar alguna forma de la tecnología a gran escala. Según algunas
estimaciones, el mundo emitirá suficientes gases de efecto invernadero para
bloquear ese nivel de calentamiento en unos pocos años. En ese momento, una de
las únicas formas de revertir los efectos es eliminar el dióxido de carbono de
la atmósfera, donde por lo demás persiste durante miles de años.
David Keith, profesor de física de Harvard y autor principal
del artículo, dice que los hallazgos deberían cambiar la percepción de la
captura de aire directa de "vaporware" a "algo que se puede
construir con las tecnologías industriales actuales ahora".
Keith también es el fundador de Carbon Engineering, una
startup con sede en Calgary que ha pasado los últimos nueve años diseñando,
refinando y probando una planta piloto de captura de aire directo en Squamish,
Columbia Británica. (Consulte "Ir dentro de una planta industrial que
aspira dióxido de carbono directamente del aire".) El estudio,
parcialmente financiado por el Departamento de Energía de EE. UU. simula una
versión ampliada, basada en el rendimiento real de la instalación y los datos
de costos.
La instalación de demostración ya está produciendo pequeñas
cantidades de combustibles sintéticos.
INGENIERIA DE CARBONO
"Espero que sea un cambio real en la visión de la
comunidad sobre la tecnología", dice Keith.
En 2011, un par de artículos influyentes casi sonaron la
sentencia de muerte para la captura directa de aire, concluyendo que el enfoque
costaría casi un orden de magnitud más que la captura del gas de efecto
invernadero de las pilas de centrales eléctricas.
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un calentamiento significativo
"Sería una gran solución, si fuera real", dijo el
investigador principal de MIT Energy Initiative, Howard Herzog, quien fue
coautor del estudio y descubrió que los costos podrían superar los $ 1,000 por
tonelada, en ese momento.
En una entrevista esta semana, Herzog elogió el análisis
detallado en el nuevo estudio, pero dijo que sigue siendo escéptico sobre
algunas de sus suposiciones financieras. Él espera que Carbon Engineering
enfrente costos y desafíos más altos de lo que anticipa a medida que la empresa
se mueve para construir plantas más grandes.
"Hasta que realmente puedas confirmar los costos y el
rendimiento a escala, siempre tienes que tomar esos costos con un grano de
sal", dice. "Todavía creo que un número final podría ser varias veces
más".
Las diferencias de costo de los estudios anteriores surgen
principalmente de diferentes opciones de diseño. Estos incluyen el uso de
estructuras apiladas horizontalmente en lugar de verticalmente, menores
demandas de energía debido a una mejor integración del calor en el proceso, y
las fuentes de energía seleccionadas para ejecutar la planta.
Carbon Engineering planea combinar el carbono capturado en
sus plantas con hidrógeno para producir combustibles sintéticos neutros en
carbono, un proceso que la instalación piloto ya ha estado realizando. Tales
combustibles son más caros que la gasolina estándar y diésel, por lo que el tamaño y la estabilidad
del mercado dependerán en gran medida de si existen subsidios.
Luego de exitosas pruebas en la planta piloto, Carbon
Engineering ahora planea construir una instalación más grande para vender
combustibles.
INGENIERIA DE CARBONO
Carbon Engineering ha asegurado $ 30 millones hasta la
fecha. Actualmente está buscando fondos adicionales para construir una
instalación más grande que comenzará a vender combustibles, aunque todavía en
una escala relativamente pequeña.
Pero esos combustibles neutros en carbono no ayudarán
directamente a reducir el carbono en la atmósfera (a menos que también se usen
en sistemas que capturan carbono). Para obtener ganancias reales en la
eliminación de gases de efecto invernadero, el mundo podría eventualmente tener
que almacenar permanentemente grandes cantidades de dióxido de carbono
capturado, en lugar de liberarlo nuevamente cuando se queman combustibles
sintéticos. Hacerlo a gran escala seguramente requeriría una reducción
significativa de los costos, un alto precio del carbono u otro apoyo de
políticas públicas.
Keith dice que la producción de combustibles sintéticos
ofrece un modelo de negocio sostenible que podría ayudar a las empresas a
aumentar y reducir los costos de la tecnología, facilitando el camino hacia ese
objetivo final.
Pero Herzog, que también ha estudiado los desafíos de
convertir el dióxido de carbono en combustible, se muestra escéptico de que los
números funcionarán incluso para ese modelo de negocio inicial.
"Es muy difícil, e incluso más difícil si el CO2
proviene de su fuente más costosa, que es el aire", dice.