¿Qué impacto tiene la generación de energía con gas natural en el medio ambiente?
Las emisiones son una preocupación importante para la mayoría de los sectores públicos. Las preocupaciones sobre el calentamiento global, la destrucción de la capa de ozono y, más recientemente, factores ambientales como la lluvia ácida han llevado a los gobiernos de todo el mundo a promulgar leyes que limiten las emisiones. Las regulaciones se crearon para cubrir una amplia gama de emisiones de hornos naturales a la atmósfera, pero en realidad se refieren a todas las emisiones, incluidas las emisiones al suelo, al agua y al aire. Las emisiones al aire son más fáciles de ver, principalmente provenientes de los sectores público e industrial, pero las emisiones a la tierra y al agua también están ampliamente señalizadas por ley.
El tipo de emisiones de una central eléctrica depende del combustible utilizado en la central. De los combustibles convencionales utilizados, el carbón es el más emisor y el más utilizado para la generación de energía. Además, el carbón es abundante y relativamente barato de comprar, transportar y quemar. Estas son claras ventajas del uso del carbón. Sin embargo, sus beneficios económicos se están viendo limitados por una enmienda a la Ley de Aire Limpio que limita las emisiones de las centrales eléctricas. Debido a que la mayoría de las emisiones son causadas por la quema de carbón, las centrales eléctricas alimentadas con carbón deben utilizar equipos que cumplan con los requisitos legales para reducir las emisiones. Esto aumenta considerablemente el costo de utilizar carbón como combustible (Figura 11.8).
Las disposiciones legales del gobierno federal no solo significan la interpretación de la ley, sino que también incluyen algunos contenidos recientemente promulgados, que requieren que las empresas dediquen tiempo a implementarlas y prestarles mucha atención. Se está reconociendo la naturaleza confusa, mal informada y compleja de los textos legales como palabras, el gobierno quiere que la gente los entienda correctamente y eliminar las multas por incumplimiento es un paso poderoso para acelerar la adopción de leyes limpias.
Emisiones de SO2 y Óxidos de Nitrógeno
En 1990, las instituciones públicas prepararon con éxito la orden de fase IV-1 de Enmiendas a la Ley de Aire Limpio. El programa de lluvia ácida de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) ha reducido las emisiones de SO2 y óxido de nitrógeno en aproximadamente un 40%, cifra que ya está por debajo de los estándares legales. Según el informe de la EPA, las 445 plantas cumplieron el 100% de los requisitos para controlar ambas emisiones. Estos resultados se obtuvieron dos años después de la promulgación del Artículo IV - SO2 y un año después de la promulgación del Artículo IV - Óxidos de Nitrógeno.
La importancia de estas reducciones de emisiones proviene de una variedad de estadísticas. Para 2010, según las leyes vigentes del Título IV, las emisiones de SO2 de Estados Unidos alcanzarán sus niveles más bajos en casi 100 años. Durante 1995, la cantidad de SO2 emitida por 1kWh de electricidad generada por todas las industrias de generación de energía se redujo en un 65% en comparación con 1970. Para el año 2000, bajo las actuales restricciones legales del Artículo 4, las emisiones de óxido de nitrógeno se reducirán en 200×104t. En 1995, la cantidad de NOx emitida por todas las centrales eléctricas por kW·h de generación de energía fue un 35% menor que en 1970.
Figura 11.8 Historia y previsión de emisiones de carbono de las centrales eléctricas
La segunda fase se implementó en el año 2000, y se redujeron y restringieron las centrales eléctricas que emitían SO2 definidas en la primera fase. quedando sólo 1.000 centrales eléctricas de 2.500 calderas. Con la implementación de una serie de medidas restrictivas, las emisiones de proyectos financiados por bancos regularmente subsidiados disminuyeron de 11.160×104t en 2000 a 1.020×104t en 2000. Según los requisitos de la CAAA, las emisiones de SO2 deberían seguir disminuyendo hasta 895×104t/año. Una vez que se utiliza LC, es posible que se requieran modificaciones en el colector húmedo para lograr este estándar (Figura 11.9).
El plan de reducción de emisiones de óxido de nitrógeno consta de dos fases. La Fase 1 (1996-1999) adopta tecnología de control factible para calderas de encendido con pared de tubo de fondo seco y calderas de combustión horizontal (Grupo 1). La segunda fase hace hincapié en limitar las emisiones anuales de las grandes centrales eléctricas de altas emisiones en la Fase 1, al tiempo que limita las emisiones de las centrales eléctricas más pequeñas y más limpias que utilizan carbón, petróleo y gas natural como combustible. El plan de reducción de emisiones de segunda etapa propuesto logrará un plan para reducir las emisiones de óxido de nitrógeno en 82×104t por año (en total, la reducción anual de las emisiones de óxido de nitrógeno es de 150×104t). Según las normas actuales, aunque se espera que las emisiones de óxido de nitrógeno disminuyan durante 1995-2000, se prevé que cerca de 70×104t de nuevas emisiones de NO se generarán mediante el uso de carbón para 2020 (Figura 11.10).
Figura 11.9 Emisiones de SO2 de las centrales eléctricas
Figura 11.10 Las centrales eléctricas de óxido de nitrógeno emiten ozono y partículas finas.
De acuerdo con el programa de Estándares Nacionales de Calidad del Aire Ambiental (NAAQS), la EPA propuso límites para la capa de ozono y las partículas finas (PM) y estándares de emisión para SO2 y óxidos de nitrógeno en 1997. Esta nueva norma entró en vigor en 2005, lo que resultó en que muchos países, excepto Estados Unidos, diseñaran áreas sin terminar con respecto al ozono o las partículas finas, o ambas. El estándar de capa de ozono propuesto agrega un estándar de límite de concentración de 8 horas al estándar de límite de 1 hora existente. El estándar de PM implementado por primera vez incluye partículas finas (partículas con un diámetro inferior a 2,5 μm, PM2,5). pueden aparecer restricciones en el aire.
Aún existe cierta controversia sobre los estándares para la capa de ozono, porque todavía hay cierta incertidumbre en la calibración de la "migración de ozono". La migración del ozono ocurre cuando las emisiones se mueven a favor del viento desde un área y las ondas precursoras del ozono se mezclan con las emisiones locales. En este momento, aparecerán importantes concentraciones de ozono en la dirección del viento. Por ejemplo, los estados del noreste de Estados Unidos recibirán inmigrantes de plantas de energía ubicadas en el valle de Ohio y los estados del Medio Oeste, lo que provocará excedentes de ozono allí.
En 1997, la EPA propuso reducir las emisiones de NO en un 85 por ciento en los 22 estados al este del río Mississippi para el verano de 2003 para aumentar las concentraciones de ozono allí. Estas reducciones se logran a través de programas nacionales que implementan las disposiciones de estas leyes. La EPA afirma que esta medida reduce la cantidad total de contaminantes que migran al noreste de Estados Unidos.
La Asociación para una Política Constructiva del Aire (ACAP) y la Asociación de Suministro de Energía Eléctrica (EPSA) objetaron la solicitud de la EPA. Argumentan que la Agencia de Protección Ambiental tiene un excelente conocimiento de los impactos económicos del plan propuesto y que algunas regulaciones especiales pueden ser violadas debido a la prohibición de centrales eléctricas de combustibles más limpios. ACAP también presentó su Cuarto Plan de Reducción, que proporciona un plan más pequeño pero significativo para reducir los óxidos de nitrógeno, dando a los científicos más tiempo para detectar la migración del ozono.
Los estándares PM2.5 también limitan las partículas más pequeñas, por lo que las centrales eléctricas también estarán en problemas. Para los generadores de energía, la atención se centra en las partículas finas involucradas: la mayoría de los estándares PM2.5 identifican las partículas de nitrato y sulfato emitidas a favor del viento desde sus chimeneas. En otras palabras, todos los dispositivos de control de partículas controlan eficazmente estas partículas finas primarias. Su única debilidad son las partículas "secundarias". Según los resultados de la encuesta, se revela la relación entre las partículas finas y la salud humana, así como la luminosidad de las PM2,5 (como el SO2 y los óxidos de nitrógeno).
La EPA instalará 65,438+0,500 monitores en áreas de todo el país durante los próximos años para recopilar datos, incluida información sobre las características y cantidades de partículas finas en los alrededores. El NAAQS sobre ozono y partículas ya se completó, por lo que los datos de estos monitores servirán como guía e influencia en el próximo NAAQS de rutina, que se requiere cada cinco años según las enmiendas a la Ley de Aire Limpio.
Contaminación por mercurio
A finales de 1997, la EPA presentó al Congreso de los Estados Unidos un tan esperado informe de agencia pública sobre los tóxicos del aire, argumentando que, aunque había incertidumbres en los resultados del análisis, en general decían El mercurio procedente de la quema de carbón en las instituciones públicas es el contaminante del aire más peligroso para la salud humana. Otros venenos preocupantes (aún no identificados y que requieren más estudios) incluyen dióxido, AS2O3 y Ni. La EPA señala que los incineradores de residuos combinados y de carbón del sector público emiten las concentraciones más altas de mercurio.
Una cantidad similar de mercurio estaba presente cuando se formó nuestro planeta, y el mercurio migró bajo la influencia de fuerzas naturales y factores humanos. Las actividades humanas (señaladas aquellas que liberan grandes cantidades de mercurio al aire) son la quema de combustibles y otras sustancias que contienen mercurio, así como los procesos industriales. Con el tiempo, el mercurio precipita del aire al agua y a la tierra.
El mercurio en el cuerpo humano proviene principalmente del consumo de pescado contaminado con mercurio. Aunque se ha confirmado que la acumulación de mercurio en el cuerpo humano puede causar grandes daños a los nervios, el nivel mínimo de mercurio que causa daño al cuerpo humano aún es controvertido. La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos anunció que el mercurio es el agregado más común en los peces y que alrededor del 60% de los organismos acuáticos contienen mercurio. Además, los organismos que contienen mercurio aumentaron un 28% en 1995-1996.
Incluso si aún no se ha encontrado una relación directa entre las emisiones industriales de mercurio y la salud humana, y aún no se ha encontrado ninguna tecnología de control relevante para las emisiones de mercurio de las centrales eléctricas alimentadas con carbón, la Agencia de Protección Ambiental todavía tiene una buena oportunidad para limitar las emisiones de mercurio en un futuro próximo. De hecho, las quejas de los ambientalistas (incluidos efectos sobre la salud como amenazas fatales, aprendizaje deficiente y pérdida de memoria) llevaron a la EPA a pedir a la administración del Valle de Tennessee que probara las emisiones de mercurio de 11 plantas de energía alimentadas con carbón ubicadas allí.
La EPA también solicitó recientemente el monitoreo de muestras de carbón de más de 400 centrales eléctricas alimentadas con carbón, todas con una capacidad de generación de más de 25 MW. Las plantas de energía informan datos de monitoreo semanalmente durante un año, lo que permitirá a la EPA determinar si sus emisiones de mercurio deben estar sujetas a los controles de la CAAA. La EPA estima que el costo de monitorear el carbón es de $23,000 por unidad. La EPA también planea seleccionar al azar 30 plantas de energía y probar sus emisiones de chimenea trimestralmente para determinar las características y cantidades de sus emisiones de mercurio. El costo de esta prueba se estima en $65.438+067.000 por dispositivo.
Controlar las emisiones de mercurio es un desafío para todos los organismos públicos porque una vez recogido este elemento químico, su volatilidad puede volver a emitirse. Las mediciones de emisiones de mercurio de lodos de depuradora complejos, terrenos y materiales de superficie confirmaron esta propiedad. El propio mercurio tiene riesgo de reevaporarse. La forma elemental del mercurio es más volátil, lo que hace imposible recolectar el mercurio en primer lugar.
Emisiones de gases de efecto invernadero
Actualmente, la mayor preocupación de las personas sobre el medio ambiente es la emisión de gases de efecto invernadero. "Cambio climático global" se ha convertido en un término familiar en el período 1997-12. En ese momento, muchos gobiernos firmaron el Protocolo de Kioto de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, cuyo objetivo era reducir las emisiones de dióxido de carbono en todo el mundo.
La Conferencia de Kioto hizo hincapié en los gases de efecto invernadero, especialmente el dióxido de carbono.
Esto incluye el llamado primer período de compromiso: un período de cinco años en el que las emisiones deben alcanzar el 55% del promedio de emisiones de CO2 en el año base 1990 (las emisiones estadounidenses tenían que alcanzar el 34% en el año base 1990). Si se firma, el proyecto tendrá efectos legales. Todos los países que firmaron el primer cronograma acordado deberían reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a al menos un 5% por debajo del nivel del año base de 1990 para el período 2008-2012. Los países que han fijado objetivos para reducir las emisiones por debajo del año base 1990 son: Estados Unidos 7%, la Unión Europea 8% y la Federación de Rusia 0%.
El brazo estadounidense implicado en el Protocolo de Kioto no está nada claro al respecto, y el Congreso no parece dispuesto a firmarlo. Además, el Edison Electric Institute (EEI) señaló que el borrador es inconsistente con dos estándares aplicables a la Resolución 98 de la Cámara de los Lores, que fue adoptada por unanimidad en julio de 1997, como sigue:
(1) Cualquier disposición Los acuerdos que establecen nuevos límites de gases de efecto invernadero aplicables a los países desarrollados también deben ser responsables de establecer nuevos límites de gases de efecto invernadero aplicables a los países en desarrollo durante el mismo período de cumplimiento. Como nueva cláusula del borrador, los países en desarrollo no tienen esta responsabilidad y los países desarrollados soportan la mayor parte de la carga. Desde 65438 hasta 0996, Estados Unidos, la Federación de Rusia y China produjeron el 40% de la energía mundial y consumieron el 42% de la energía mundial. Según el informe de la EIA, en 2015 las emisiones de gases de efecto invernadero de China, el mayor país en desarrollo, superarán las de Estados Unidos. Brasil, India, Indonesia, Corea del Sur y México son importantes competidores comerciales de Estados Unidos y también deberían ser responsabilizados por las emisiones de gases de efecto invernadero.
(2) Cualquier acuerdo no debe causar daños graves a la economía estadounidense. Para 2010, Estados Unidos tendrá que reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en casi un 30% para alcanzar el 7% requerido. La administración Clinton pronostica que el sector energético gastaría 30 mil millones de dólares en 2019 y hasta 52 mil millones de dólares en 2020.
La investigación realizada por WEFA Resource Data International y Consad Research respalda la opinión presentada por EEI de que Estados Unidos no sería posible sin aumentos significativos en los precios de la energía, pérdidas masivas de empleos y cambios significativos en los niveles de vida. disposiciones del Protocolo de Kioto. Según una investigación del CONSAD, la fuerza laboral estadounidense podría reducirse en 365.438+ millones de personas para 2065.438+00.
En 1996, las centrales eléctricas estadounidenses emitieron más de 26×108 toneladas de CO2, que procedían de 80 a 20 centrales eléctricas de instituciones públicas y no públicas. La gran mayoría del CO2 (alrededor del 73%) que se produce proviene de centrales eléctricas alimentadas con carbón, otro 15% de centrales eléctricas alimentadas con gas y el resto de centrales eléctricas alimentadas con petróleo e instalaciones que utilizan otros combustibles (Figura 11.11). .
Estados Unidos representa el 5% de la población total del mundo, pero sus emisiones representan el 20% de las emisiones totales de dióxido de carbono del mundo. Sin embargo, como se señaló anteriormente, la participación de Estados Unidos en las emisiones globales de gases de efecto invernadero pronto disminuirá: algunos países en desarrollo, en particular India y China, tienen grandes flotas de centrales eléctricas alimentadas con combustibles fósiles para satisfacer sus necesidades de electricidad.
Hay muchas maneras de reducir las emisiones de CO2, incluida la mejora de la eficiencia y la captura de CO2. Si bien la eficiencia de las centrales eléctricas está mejorando mediante el uso de gas natural y turbinas de gas más limpios, esta eficiencia no puede compensar el aumento de las emisiones de CO2 causado por la construcción continua de centrales eléctricas debido a la mayor demanda de electricidad. Por ello, se está estudiando con gran detalle la separación y procesamiento del CO2. Se está probando el potencial de los océanos profundos, los lagos profundos, los yacimientos de gas agotados y los yacimientos de petróleo agotados para almacenar dióxido de carbono. También se están estudiando la tecnología y los costos necesarios para transportar dióxido de carbono a otros lugares. El Departamento de Energía de Estados Unidos también está financiando proyectos de secuestro de carbono que pueden resolver el problema a largo plazo.
Figura 11.11 Principales fuentes de emisión
Según los últimos datos de la EIA, Estados Unidos puede necesitar aumentar significativamente los precios de la energía para cumplir con los requisitos del Protocolo de Kioto para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. La EIA concluyó que el coste de las disposiciones del Protocolo de Kioto dependería de las emisiones permitidas: éstas podrían comprarse en el mercado internacional y los proyectos que ayudarían a reducir las emisiones o invertirse en otros países. Estos esfuerzos pueden reducir los costos al reducir las emisiones de carbono relacionadas con la energía.
Memorando sobre emisiones tóxicas
El Memorándum sobre emisiones tóxicas (TRI) es una base de datos establecida por la EPA para ayudar a los equipos de respuesta a emergencias creados para responder rápidamente a las emisiones y alentar a la industria a reducir las emisiones de forma voluntaria. Esta base de datos contiene información sobre la liberación, reducción y circulación de sustancias químicas tóxicas específicas de las plantas SET. En 1997, se añadió a la base de datos una central eléctrica alimentada con carbón y petróleo porque las sustancias químicas del TRI se crean durante el proceso de generación de energía. Excluye la generación de energía a gas natural y la generación de energía nuclear.
Desde 1998, las plantas de energía monitoreadas por esta base de datos deben informar las sustancias químicas que liberan a la atmósfera, el agua o la tierra. Estos informes cubrirán cada una de las plantas polivalentes o asociadas; también se incluirán los puntos de deposición de humos en las zonas afectadas. Aquellas fábricas que no presenten informes serán multadas con 25.000 dólares por día. Las empresas de servicios públicos a menudo anulan esta regla porque genera algunos costos adicionales. La industria cree haber logrado convencer a la Agencia de Protección Ambiental de que los gases de escape (especialmente el hollín) de las centrales eléctricas en los últimos años son seguros y estables.
Los servicios públicos y la industria también están regulados por la Ley de Agua Limpia (CWA) porque utilizan grandes cantidades de agua. Según la Agencia de Protección Ambiental, más del 92% del agua utilizada por el sector eléctrico estadounidense se utiliza para refrigeración. La CWA establece leyes y reglamentos relacionados con el desarrollo de agua de refrigeración para proteger a los peces y otras formas de vida acuática. Desde 1998, todas las centrales eléctricas de turbinas de vapor han completado los informes de datos de encuestas de acuerdo con los requisitos de la EPA. Sobre la base de estos resultados, algunas centrales eléctricas requerirán evaluaciones cuantitativas de sus impactos negativos en las comunidades de peces.