Diagnosi ambiental de l’energia nuclear mitjançant tècniques d’avaluació del cicle de vida, ACV
Francesc Castells
Departament d’Enginyeria Química
Universitat Rovira i Virgili
1
Universitat Rovira i Virgili
V Jornades Risc i Anàlisi del territori
Risc Nuclear
Reus, 2 d’abril de 2009
Index
1.1.-- Origen de l’energiaOrigen de l’energia2.2.-- L’energia al mónL’energia al món
3.3.-- L’energia a EspanyaL’energia a Espanya
4.4.-- L’energia nuclear com a font d’electricitat a L’energia nuclear com a font d’electricitat a
2
4.4.-- L’energia nuclear com a font d’electricitat a L’energia nuclear com a font d’electricitat a EspanyaEspanya
5.5.-- Avaluació de Cicle de vida com a eina de Avaluació de Cicle de vida com a eina de diagnòsi ambientaldiagnòsi ambiental
6.6.-- Diagnosi ambiental de l’electricitat d’origen Diagnosi ambiental de l’electricitat d’origen nuclearnuclear
Origen de l’energia (1)
I CalorI Calor
II ElectricitatII Electricitat
3
II ElectricitatII Electricitat
Origen de l’energia (2)
CalorCalor
Combustió de combustibles fóssils Combustió de combustibles fóssils i d’ hidrocarburs: Carbó, lignit, gas i d’ hidrocarburs: Carbó, lignit, gas natural, fraccions de petroli.natural, fraccions de petroli.
4
natural, fraccions de petroli.natural, fraccions de petroli.
Combustió de biomassaCombustió de biomassa
Centrals solars, Geotèrmiques, ...Centrals solars, Geotèrmiques, ...
Origen de l’energia (3)
ElectricitatElectricitat (1)(1)
Centrals tèrmiques:Centrals tèrmiques:LignitLignitCarbóCarbó
5
CarbóCarbóFuelFuelGas natural (Cicle combinat)Gas natural (Cicle combinat)
NuclearNuclearSolar tèrmicaSolar tèrmica
Origen de l’energia (4)
ElectricitatElectricitat (2)(2)
Centrals hidràuliques:Centrals hidràuliques:D’aigua fluint i embassamentD’aigua fluint i embassamentDe bombeigDe bombeig
6
De bombeigDe bombeig
Centrals eòliquesCentrals eòliques
Centrals solars fotovoltaiquesCentrals solars fotovoltaiques
Origen de l’energia (7)
Central tèrmica de gas (cicle combinat)Central tèrmica de gas (cicle combinat)
9
Origen de l’energia (8)
Central nuclearCentral nuclear
Circuit
secundari
Circuit
primari
10
Reactor
Turbina Generador
Torrede
refrigeració
Transformador
Condensador
Aire
Aigua
Origen de l’energia (14)
Central nuclearCentral nuclear
Circuit
secundari
Circuit
primari
16
Reactor
Turbina Generador
Torrede
refrigeració
Transformador
Condensador
Aire
Aigua
Index
1.1.-- Origen de l’energiaOrigen de l’energia
2.2.-- L’energia al mónL’energia al món3.3.-- L’energia a EspanyaL’energia a Espanya
4.4.-- L’energia nuclear com a font d’electricitat a L’energia nuclear com a font d’electricitat a
17
4.4.-- L’energia nuclear com a font d’electricitat a L’energia nuclear com a font d’electricitat a EspanyaEspanya
5.5.-- Avaluació de Cicle de vida com a eina de Avaluació de Cicle de vida com a eina de diagnòsi ambientaldiagnòsi ambiental
6.6.-- Diagnòsi ambiental de l’electricitat d’origen Diagnòsi ambiental de l’electricitat d’origen nuclearnuclear
L’energia al món
19
Quanta energia? Quanta energia? 10,579,000,000 tep (tonelades equivalents de petroli)10,579,000,000 tep (tonelades equivalents de petroli)12,169,000,000 tep (dades de 2008)12,169,000,000 tep (dades de 2008)
L’energia al món
Energia consumida al món (2008)Energia consumida al món (2008)
12,169,000,000 tep12,169,000,000 tep (tonelades equivalents de petroli)(tonelades equivalents de petroli)
1 tep Calor de combustió de 1000 kg de petroli de1 tep Calor de combustió de 1000 kg de petroli de
10000 kcal/kg10000 kcal/kg
20
10000 kcal/kg10000 kcal/kg
1 tep = 11622 kWh (kilowats.hora)1 tep = 11622 kWh (kilowats.hora)
És a dirÉs a dir
12,169,000,000 x 1162212,169,000,000 x 11622 = 141,428,118,000,000 141,428,118,000,000 kWhkWh
I això és molt??I això és molt??
L’energia al món
Quan és Quan és 141,428,118,000,000141,428,118,000,000 kWh??kWh??
A quan toquem per cap?A quan toquem per cap?
Suposem 6,738,020,000 habitantsSuposem 6,738,020,000 habitants
http://www.census.gov/ipc/www/popclockworld.htmlhttp://www.census.gov/ipc/www/popclockworld.html
21
http://www.census.gov/ipc/www/popclockworld.htmlhttp://www.census.gov/ipc/www/popclockworld.html
141,428,118,000,000141,428,118,000,000 kWh/ kWh/ 6,738,020,0006,738,020,000 = 20990 = 20990 kWh/habitantkWh/habitant
Quant és això per hora?Quant és això per hora?1 any = 8760 hores1 any = 8760 hores
20990/ 8760 = 2,4 kWh/h = 20990/ 8760 = 2,4 kWh/h = 2,4 Kw2,4 KwI això és molt?? I això és molt?? Doncs síDoncs sí
Index
1.1.-- Origen de l’energiaOrigen de l’energia
2.2.-- L’energia al mónL’energia al món
3.3.-- L’energia a EspanyaL’energia a Espanya4.4.-- L’energia nuclear com a font d’electricitat a L’energia nuclear com a font d’electricitat a
22
4.4.-- L’energia nuclear com a font d’electricitat a L’energia nuclear com a font d’electricitat a EspanyaEspanya
5.5.-- Avaluació de Cicle de vida com a eina de Avaluació de Cicle de vida com a eina de diagnòsi ambientaldiagnòsi ambiental
6.6.-- Diagnòsi ambiental de l’electricitat d’origen Diagnòsi ambiental de l’electricitat d’origen nuclearnuclear
L’energia a Espanya (1)
ORIGEN DE L’ENERGIA CONSUMIDA A ESPANYA (2006)ORIGEN DE L’ENERGIA CONSUMIDA A ESPANYA (2006)
Font d’energiaFont d’energia % respecte al total% respecte al totalPetroliPetroli 4949Gas naturalGas natural 2121CarbóCarbó 1313
UraniUrani 1111
23
UraniUrani 1111RenovablesRenovables 77
BiomassaBiomassa 2,92,9HidràulicaHidràulica 1,61,6EòlicaEòlica 1,31,3BiocarburantsBiocarburants 0,40,4Residus s. urbansResidus s. urbans 0,30,3BiogàsBiogàs 0,20,2Solar tèrmicaSolar tèrmica 0,050,05Solar fotovoltaicaSolar fotovoltaica 0,030,03GeotèrmicaGeotèrmica 0,010,01 Font: IDAE (2007)Font: IDAE (2007)
L’energia a Espanya (2)
ORIGEN DE L’ENERGIA CONSUMIDA A ESPANYA (2006)ORIGEN DE L’ENERGIA CONSUMIDA A ESPANYA (2006)
11%
7%
Petróleo
Gas natural
24
21%
13% 49%
Gas natural
Carbón
Uranio
Renovables
L’energia a Espanya (3)
CONSUM D’ENERGIA FINAL A ESPANYA PER SECTORS (2004)CONSUM D’ENERGIA FINAL A ESPANYA PER SECTORS (2004)
SectorSector % respecte al total% respecte al totalTransportTransport 3939IndústriaIndústria 3131
25
IndústriaIndústria 3131LlarLlar 1717ServeisServeis 1010Agricultura i altresAgricultura i altres 33
Font: IDAE (2007)Font: IDAE (2007)
L’energia a Espanya (4)
CONSUM D’ENERGIA FINAL A ESPANYA PER SECTORS (2004)CONSUM D’ENERGIA FINAL A ESPANYA PER SECTORS (2004)
26
Index
1.1.-- Origen de l’energiaOrigen de l’energia
2.2.-- L’energia al mónL’energia al món
3.3.-- L’energia a EspanyaL’energia a Espanya
4.4.-- L’energia nuclear com a font L’energia nuclear com a font
27
4.4.-- L’energia nuclear com a font L’energia nuclear com a font d’electricitat a Espanyad’electricitat a Espanya
5.5.-- Avaluació de Cicle de vida com a eina de Avaluació de Cicle de vida com a eina de diagnòsi ambientaldiagnòsi ambiental
6.6.-- Diagnòsi ambiental de l’electricitat d’origen Diagnòsi ambiental de l’electricitat d’origen nuclearnuclear
Distribució de demanda elèctrica (1)
Evolució diaria de la demanda electrica peninsular, 25/3/09 4hEvolució diaria de la demanda electrica peninsular, 25/3/09 4h
28
https://demanda.ree.es/demanda.html
25/3/094h
Nuclear: 20,2%Hidràulica: 0,7%
Distribució de demanda elèctrica (2)
25/3/09
Evolució diaria de la demanda electrica peninsular, 25/3/09 21hEvolució diaria de la demanda electrica peninsular, 25/3/09 21h
29
https://demanda.ree.es/demanda.html
25/3/0921h
Nuclear: 14,1 %Hidràulica: 16,1 %
Distribució de demanda elèctrica (3)
Demanda anual d’energia electrica peninsular (REE 2006)Demanda anual d’energia electrica peninsular (REE 2006)
30
Distribució de demanda elèctrica (4)
Demanda anual d’energia electrica peninsular (REE 2007)Demanda anual d’energia electrica peninsular (REE 2007)
31
Distribució de demanda elèctrica (5)
Demanda anual d’energia electrica peninsular (REE 2008)Demanda anual d’energia electrica peninsular (REE 2008)
32
Distribució de demanda elèctrica (6)
Demanda total electrica peninsular (REE)Demanda total electrica peninsular (REE)
AnyAny GWhGWh % respecte% respecte
any anteriorany anterior
20042004 235.999235.999 4,54,520052005 246.183246.183 4,34,320062006 253.445253.445 3,03,020072007 261.395261.395 3,13,1
33
20072007 261.395261.395 3,13,120082008 263.961263.961 1,01,0
Actualment el consum d’energia en forma d’electricitat Actualment el consum d’energia en forma d’electricitat representa aproximadament el 22% del total d’energia representa aproximadament el 22% del total d’energia final consumidafinal consumida..Si l’electricitat d’origen nuclear és aproximadament un Si l’electricitat d’origen nuclear és aproximadament un 20% de la total hom pot afirmar que aquesta 20% de la total hom pot afirmar que aquesta representa un 4,4 % de l’energia final total.representa un 4,4 % de l’energia final total.
Index
1.1.-- Origen de l’energiaOrigen de l’energia
2.2.-- L’energia al mónL’energia al món
3.3.-- L’energia a EspanyaL’energia a Espanya
4.4.-- L’energia nuclear com a font d’electricitat a L’energia nuclear com a font d’electricitat a
34
4.4.-- L’energia nuclear com a font d’electricitat a L’energia nuclear com a font d’electricitat a EspanyaEspanya
5.5.-- Avaluació de Cicle de vida com a Avaluació de Cicle de vida com a eina de diagnòsi ambientaleina de diagnòsi ambiental
6.6.-- Diagnòsi ambiental de l’electricitat d’origen Diagnòsi ambiental de l’electricitat d’origen nuclearnuclear
Index Cicle de Vida
1.1.-- Concepte de Cicle de VidaConcepte de Cicle de Vida
2.2.-- Cicle de Vida i sostenibilitatCicle de Vida i sostenibilitat
35
2.2.-- Cicle de Vida i sostenibilitatCicle de Vida i sostenibilitat
3.3.-- Anàlisi de Cicle de Vida de productes i Anàlisi de Cicle de Vida de productes i activitatsactivitats
Cicle d’una rentadora
Producció UsReproce-ssamentExtracció Disposició
Transportfi de vidaDistribució
Què és el Cicle de Vida d’un producte? (3)
38
(Referència : Document de Projecte europeu SEES)
DesmuntatgeNetejaInspecció
Muntatge
Què és el Cicle de Vida d’un producte? (4)
Recursosnaturals
A incineració o abocador
Extracciómatèries primeresRecuperació
Reciclatgematerials Disseny iFinal de vida
39
materials Disseny iProducció
Reutilització
Envasament iDistribució
Us iManteniment
Final de vida
(Referència : “Life Cycle Management: A business guide to sustainability”, UNEP, ISBN: 978-92-807-2772-2,http://www.unep.fr/scp/publications/details.asp?id=DTI/0889/PA)
Què és el Cicle de Vida d’un producte? (5)
Fabricació de bossa de plàsticFabricació de bossa de plàsticFabricació de bossa de paperFabricació de bossa de paper
40
ElEl CicleCicle dede VidaVida d’und’un producteproducte ésés lalasevaseva història,història, desdes deldel seuseu origenorigen comcomaa matèriamatèria primeraprimera finsfins lala sevaseva fífí comcomaa residuresidu..
Què és el Cicle de Vida d’un producte? (6)
41
aa residuresidu..
Des del bressol ....
.... a la tomba
Index Cicle de Vida
1.1.-- Concepte de Cicle de VidaConcepte de Cicle de Vida
2.2.-- Cicle de Vida i sostenibilitatCicle de Vida i sostenibilitat
42
2.2.-- Cicle de Vida i sostenibilitatCicle de Vida i sostenibilitat
3.3.-- Anàlisi de Cicle de Vida de productes i Anàlisi de Cicle de Vida de productes i activitatsactivitats
Cicle de vida i sostenibilitat (1): Definició
…sense comprometre els
recursos i les necessitats de
les futures generacions.”
(Cimera de la Terra, Rio de Janeiro, 1992)
Desenvolupament sostenible:
“satisfer les necessitats del
present …
43
$
EFICÀCIAAMBIE"TALTRIA"GLE DE
SOSTE"IBILITAT
Cicle de vida i sostenibilitat (2)
44
ACCEPTACIÓSOCIAL
VIABILITATECO"OMICA
LaLa sostenibilitatsostenibilitat consideraconsidera trestres aspectesaspectes::
Econòmic: Econòmic: Necessitem creixement econòmic Necessitem creixement econòmic per aconseguir i assegurar el per aconseguir i assegurar el benestar.benestar.
AmbientalAmbiental:: ProteccióProtecció alsals humanshumansii alsals ecosistemesecosistemes
Cicle de vida i sostenibilitat (3)
45
ii alsals ecosistemesecosistemesSocialSocial:: MillorMillor distribuciódistribució delsdels recursosrecursos
mundialsmundials..
En un marc de En un marc de Cicle de Vida !!Cicle de Vida !!
Index Cicle de Vida
1.1.-- Concepte de Cicle de VidaConcepte de Cicle de Vida
2.2.-- Cicle de Vida i sostenibilitatCicle de Vida i sostenibilitat
46
2.2.-- Cicle de Vida i sostenibilitatCicle de Vida i sostenibilitat
3.3.-- Anàlisi de Cicle de Vida de productes i Anàlisi de Cicle de Vida de productes i activitatsactivitats
ElEl AnàlisiAnàlisi oo AvaluacióAvaluació dede CicleCicle dede VidaVida(ACV)(ACV) ésés unun procésprocés comptablecomptable enen elel queques’assignens’assignen efectesefectes ambientalsambientals aa unun
Anàlisi de Cicle de Vida ( ACV ) (1)
47
s’assignens’assignen efectesefectes ambientalsambientals aa ununproducte,producte, procésprocés oo activitatactivitat enen tottot elelseuseu ciclecicle dede vidavida..
Anàlisi de Cicle de Vida ( ACV ) (2)
48
ElsEls efectesefectes ambientalsambientals nono eses refereixenrefereixen nomésnomés aacontaminaciócontaminació d’aired’aire oo aigües,aigües, sinosino queque incloueninclouen accionsaccionsmésmés generalsgenerals queque tenentenen influènciainfluència aa l’entornl’entorn ii quequeanomenemanomenem CàrregaCàrrega AmbientalAmbiental..
EsEs podenpoden distingirdistingir lesles càrreguescàrregues ambientalsambientalssegüentssegüents ::
•Consum de matèries primeres•Consum d’energia i d’aigua
Anàlisi de Cicle de Vida ( ACV ) (3)
49
•Consum d’energia i d’aigua•Emissions a l’aire•Emissions a l’aigua•Emissions al sòl•Generació de residus•Radiacions i vibracions•Olors, etc…
Com s’assignen les càrregues ambientals?Com s’assignen les càrregues ambientals?
Energia fab. Energia ús
Matèries
Anàlisi de Cicle de Vida ( ACV ) (4)
50
Sòlids filtre Aigua residual
Rentat d’1kg de roba
Matèries primeres fab.
RentadoraÚs: aigua i detergent
Estructura de l’ACV segons UNEEstructura de l’ACV segons UNE--EN ISO 14040 :EN ISO 14040 :
l’objetiu i l’abast
Definició de
Anàlisi de Cicle de Vida ( ACV ) (5)
51
l’inventariAnàlisi de
l’impacte
Avaluació de
AplicacióInterpretació
Es realitza un balanç per a calcular les càrregues ambientals assignades al rentat d’1kg de roba.
kg petrolikg gas natural Quantitat de
Anàlisi de Cicle de Vida ( ACV ) (6)
52
kg gas naturalkg ferrokg aigua, ...kg CO2
kg NOx, ...kg BODkg NO3
-, ...
Quantitat de matèries primeres
consumides i emissions generades per a rentar 1 kg de
roba.
Ara sabem la quantitat de matèries primeres i emissions assignades al procés de rentat d’1kg de roba:
kg petrolikg gas natural Però , quin tipus
Anàlisi de Cicle de Vida ( ACV ) (7)
53
kg gas naturalkg ferrokg aigua, ...
kg CO2
kg NOx, ...kg BODkg NO3
-, ...
Però , quin tipus d’impacte ambiental
causen aquestes càrregues?
ETAPAS EN LA EVALUACIÓN DE IMPACTO
Classificació i Classificació i
CaracteritzacióCaracterització
COCO22
CHCH44
CFCCFC
Canvi ClimàticCanvi Climàtic
Anàlisi de Cicle de Vida ( ACV ) (8)
54
SOSO22
NONOxx
NHNH44
......
......
......
AcidificacióAcidificació
......
Perfil ambientalPerfil ambiental
DIMENSIONES ESPACIALES
Tipus d’impactes ambientals considerats
globalCanvi Climàtic
Exhauriment de recursos abiòtics Consum d’aigua dolça
Destrucció de capa d’ozó
Anàlisi de Cicle de Vida ( ACV ) (9)
55
local
recursos abiòtics
Acidificació Eutrofització
Radiació ionitzant
Formació d’oxidants fotoquímics
Toxicitat humana
Consum d’aigua dolça
Index
1.1.-- Origen de l’energiaOrigen de l’energia
2.2.-- L’energia al mónL’energia al món
3.3.-- L’energia a EspanyaL’energia a Espanya
4.4.-- L’energia nuclear com a font d’electricitat a L’energia nuclear com a font d’electricitat a
56
4.4.-- L’energia nuclear com a font d’electricitat a L’energia nuclear com a font d’electricitat a EspanyaEspanya
5.5.-- Avaluació de Cicle de vida com a eina de Avaluació de Cicle de vida com a eina de diagnòsi ambientaldiagnòsi ambiental
6.6.-- Diagnòsi ambiental de l’electricitat Diagnòsi ambiental de l’electricitat d’origen d’origen nuclearnuclear
Impacte de la producció de 1 kWh d’electricitat procedent de diferents tipus de centrals (a la sortida de la central)
Tipus de Central
Canviclimàtic
Plujaàcida
Radiacióionitzant
[g CO2-Eq] [g SO2-Eq] [DALYs]
Antracita 1088,9 11,513 4,01E-10
Lignit 1082,1 34,274 2,22E-10
Fuel-oil 966,5 6,696 4,50E-10
Fuel-gas 1420,6 1,571 2,43E-10
57
Fuel-gas 1420,6 1,571 2,43E-10
Gas Natural 513,6 0,317 6,82E-11
Gas Natural cc 422,9 0,331 3,53E-11
Nuclear 7,8 0,072 2,54E-08Hidroelèctrica 3,3 0,013 1,60E-11
Biomassa 81,5 1,527 4,64E-10
Eòlica 11,2 0,064 6,67E-11
Fotovoltaica 72,5 0,369 6,00E-10
Composició del mix energètic espanyol
Tipus de Central Mix 2005 Mix 2008Antracita 20,74 11,53
Lignit 8,68 4,77
Fuel oil 4,91 1,72
Fuel gas 0,18 0,20
Gas natural 7,19 7,75
58
Gas natural 7,19 7,75
Cicle combinat 18,39 31,69
Nuclear 21,67 20,28Hidràulica 8,65 8,86
Biomassa 1,56 1,68
Eòlica 8,01 11,16
Solar 0,01 0,36
Total 100 100
Impacte d’electricitat de 2005 i 2008
Mix 2005 Mix 2008
Impacte de 1kWh d’electricitat(a la sortida de central)
59
Canvi climàtic [g CO2-Eq] 488,8 375,4
Pluja àcida [g SO2-Eq] 5,8 3,3
Radiació ionitzant [DALYs] 5,66E-09 5,25E-09