RESUMEN DE LA LEGISLACIÓN APLICABLE A LAS EMISIONES

Al igual que se mencionó antes, se hará a continuación una exposición breve de los acuerdos internacionales y legislación que aplica a las emisiones antes descritas. Un análisis más profundo se puede encontrar en el documento [19] del anexo 3

Los principales acuerdos internacionales que regulan las emisiones antes descritas son las siguientes:  Protocolo de Gotemburgo, de 1999: para la reducción de la acidificación, eutrofización y ozono

en la baja atmósfera. Es uno de los ocho protocolos que desarrolla el convenio de Ginebra que surgió a raíz de que los científicos demostrasen en los años 60 la relación entre las emisiones de azufre en Europa continental y la acidificación de los lagos escandinavos. Se conoce como Protocolo multicontaminante - multiefecto.

Este protocolo regula las emisiones de SO2, NOX, compuestos orgánicos volátiles y NH3. En la

reglamentación de la UE fue desarrollado, en lo que atañe a las grandes instalaciones de combustión, por las Directivas GIC que quedará sustituida por la DE, y por la TNE, antes mencionadas.

 Convención marco de Naciones Unidas para el cambio climático y Protocolo de Kioto, de 1997. Aunque Kioto fue sólo una de las reuniones de la Conferencia de las Partes, que es la máxima

autoridad de la Convención, marcó un hito por la adopción de la senda del protocolo y la fijación de objetivos. El protocolo entró en vigor en 2005 tras la ratificación por parte de Rusia.

Establecía límites de emisiones para los países industrializados jurídicamente vinculantes. Los países del anexo I (países de la OCDE más las economías en transición) debían reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (en adelante GEI) para el periodo de compromiso 2008-2012, y los del anexo II (países de la OCDE) debían financiar reducciones en países en vías de desarrollo. Europa se comprometió a reducir un 8% respecto a 1990 e internamente se hizo un acuerdo de reparto de esa carga, por el que España en plena expansión, podía aumentar un 15 las emisiones de GEI para ese periodo.

El protocolo proponía básicamente tres métodos para contribuir a las reducciones y justificar las emisiones: el comercio internacional de derechos de emisión, los proyectos de aplicación conjunta (proyectos comunes de países del anexo II) y los mecanismos de desarrollo limpio, por el que un país del anexo I realiza un proyecto que reduce emisiones en un país en vías de desarrollo, contribuyendo a la transferencia tecnológica y justificando reducciones en su contabilidad. La unidad del comercio de derechos de emisión es la tonelada de CO2.

En Europa este protocolo se estableció como ley marco por medio de la Directiva 2003/87/CE [24]; posteriores directivas y regulaciones la han ido complementando y actualizando. En esa ley se estableció un régimen para el comercio de derechos de emisión de gases de efecto invernadero en la Unión Europea y las instalaciones GIC de generación eléctrica que aquí se van a simular están incluidas en el ámbito de esta directiva.

En 2009 la UE ha establecido la continuidad de sus objetivos para 2020 decidiendo seguir en la línea y planteando una reducción de sus emisiones del 14% respecto a los valores de 2005. A España le correspondió disminuir un 10% en el reparto de carga.

Resumiendo y concretando, los grupos térmicos objeto de este estudio están afectados por las siguientes directivas y reglamentación medioambiental:

 Directiva de comercio de emisiones GEI, antes citada, traspuesta a la legislación española por la Ley 1/2005 de 9 de Marzo. Básicamente las instalaciones se ven asignadas unos derechos anuales de emisión. Si los grupos emiten más toneladas de CO2 que los derechos que poseen, tendrán

que adquirir derechos en el mercado de emisiones y, si son excedentarios, podrán venderlos. De este modo el derecho se convierte en un coste de oportunidad, pues si no se usa se puede obtener un beneficio de él.

Las emisiones se deben justificar por medición o cálculo y cancelar tantos derechos como toneladas emitidas, siendo sancionadas las instalaciones en caso contrario. En los últimos periodos de compromiso se permitía la agrupación de instalaciones para que cada empresa optimice el funcionamiento conjunto.

 Directiva GIC traspuesta por el RD 430/2004 de 12 de Marzo, que quedará derogada por la directiva DEI a partir de 2016. La DEI ya fue traspuesta al ordenamiento jurídico español por el RD/815/2013 del 18 de Octubre. Impone valores límites de emisión (en adelante VLE), en términos de concentración (mg/m3), de SO2, NOx y partículas, en función del tipo de combustible,

antigüedad y potencia de la instalación y establecía excepciones para las unidades que se acogían a un plan de cierre o producción limitada anual y, para casos particulares, como el uso de combustibles nacionales. Un análisis detallado de la directiva GIC, de los valores que imponía y de cómo afectaba a las centrales se puede ver en el documento [19] del anexo 3.

Los VLE se deben demostrar por medición y su cumplimiento se pide según varios estadísticos: valores medios mensuales, valores medios diarios y percentiles de valores medios horarios. La fijación de objetivos por parte de la directiva GIC se basa en estudios de las mejores técnicas disponibles dentro de la viabilidad [7].

 Directiva TNE, cuyo plan de cumplimiento fue adoptado en España por resolución de 11 de Septiembre de 2003 y que imponía una reducción para 2010 en las emisiones de SO2, NOX,

compuestos orgánicos volátiles y NH3 a nivel nacional.

 Por último, las centrales de generación eléctrica estarán sujetas, al igual que el resto de actividades industriales con alto potencial de contaminación, a la Directiva IPPC (antigua directiva 2008/1/CE, derogada por la directiva DEI, que refunde sus medidas regulatorias). La ley marco en España es la Ley 16/2002 de 1 de Julio.

Esta ley persigue evitar, o en su caso, reducir y controlar la polución en su conjunto mediante sistemas de prevención y control que eviten su transmisión de un medio a otro. Para poder operar una instalación deberá obtener la Autorización Ambiental Integrada (AAI), que integra y coordina procedimientos y autorizaciones existentes relativos a todos los posibles impactos a la atmósfera, suelo y agua y otros aspectos como la eficiencia. La AAI especificará los VLE a los que está sujeta la instalación, para lo cual la administración se basará en las mejores técnicas disponibles.

En la Tabla 4 se resumen las exigencias de valores límites de emisión de la Directiva GIG, que dejará de estar vigente en 2016, y la directiva DEI que la sustituirá. Los valores de VLE se piden referidos a una concentración de oxígeno del 6% para combustibles sólidos, del 3% para líquidos y del 15% para gases. Las directivas tienen mucha casuística, por lo que aquí se ha plasmado únicamente lo que aplica a centrales grandes, y en el caso del gas, al ciclo combinado. Se puede observar cómo se va haciendo más estricta la legislación medioambiental. Todas las centrales que se modelizan en este trabajo corresponderían a la de la tabla, ya que son centrales de una potencia térmica superior a 500 MW, en el caso de la GIC, o 300 MW en el caso de la DEI. En cada directiva aplican unos u otros valores dependiendo del periodo de puesta en marcha del grupo.

Dir. Pth

MW

Tipo instalación Combustible SO2

(mg/Nm3) NOx (mg/Nm3) Partículas (mg/Nm3) G IC _>500 Nuevas Puesta en marcha: 1987/07-2005/03 Sólido 400#1 500#2 50 Líquido 400#3 400 50 Gas 35 200 5 Recientes Puesta en marcha: Posterior a 2005/03 Sólido 200#1 200 30 Líquido 200 200 30 Gas 35 100 5 DEI >300 Nuevas Puesta en marcha: 2003/11-2014/01 Sólido 200#4 200 20 Líquido 200 150#5 20 Gas 35 50 5 Recientes Puesta en marcha: Posterior a 2014/01 Sólido 150#4 _{150 10} Líquido 150 100#5 10 Gas 35 50 5

#1 Si no se puede conseguir ese VLE en centrales nacionales, se admite desulfuración mínima del 94% para las nuevas o del 95% para las recientes

#2 Para combustibles con contenido en volátiles < 10%, el VLE de NOx era de 1200 mg/Nm 3

#3 Para potencias térmicas < 300 MW (por ejemplo pequeños grupos de fuel o diésel de las islas) el límite de SO2 era

significativamente mayor, de 1700 mg/Nm3.

#4 Si no se puede conseguir ese VLE en centrales de combustible nacional, se admite desulfuración mínima del 96% para las nuevas o del 97% para las recientes.

#5 Si se utilizan combustibles líquidos en turbinas de gas el VLE de NOx es de 90 mg/Nm3 para nuevas, y de 50 mg/Nm3 para

recientes.

Tabla 4. Valores límites de emisión exigidos por las Directivas GIC y DEI para los grupos de generación más grandes. (Elaboración propia a partir de las Directivas).

Para las centrales cuya puesta en marcha es anterior a las denominadas nuevas, que corresponde al caso de muchas centrales, las directivas dan dos alternativas a los Estados Miembros. La primera es asimilarlas a centrales catalogadas como nuevas. La segunda es: para la directiva GIC, hacer un plan nacional de reducción de emisiones, y la directiva DEI ofrece la posibilidad de hacer un plan nacional transitorio hasta 2020. España, como se verá a continuación, optó por esta segunda alternativa con la directiva GIC, y está en vías de hacerlo para la directiva DEI. En el caso de la directiva GIC, cuando entró en vigor prácticamente todas las centrales térmicas clásicas existentes (excluyendo el ciclo combinado) eran anteriores a las denominadas nuevas.

También dan ambas directivas exenciones en las emisiones para las centrales antiguas que se acogen a vida útil limitada (20000 horas desde el 2008 hasta el 2016 para la GIC, y 17500 entre 2016 y 2023 para la DEI).

Por otro lado, las directivas GIC y TNE tenían en común dos contaminantes, y además de la directiva de TNE se derivaban los techos anuales para el sector eléctrico. Debido a lo anterior, y dado que la directiva GIC permitía establecer un plan nacional de reducción de emisiones que consiguiera los mismos objetivos anuales de emisiones que aplicando los VLE individuales, el gobierno adoptó por orden PRE/77/2008, de 17 de Enero [25], el Plan Nacional de Reducción de Emisiones para las grandes instalaciones de combustión, en adelante PNRE.

En el PNRE, se detalla para cada central afectada por él, sus valores límites de emisión permitidos, y las emisiones máximas anuales en toneladas que les corresponde en su contribución a una burbuja conjunta. Es decir, las centrales objeto de este plan tienen impuesto un VLE en términos de

concentración de emisiones y además unas emisiones totales máximas anuales de su burbuja, para el SO2, NOx y partículas. Las centrales de ciclo combinado no formaron parte de este plan, puesto que

debían cumplir individualmente las exigencias de la directiva GIC.

También se detallaban en el plan las reducciones concretas que iban a alcanzar las centrales respecto al año 2000, base del cálculo, y las medidas concretas que iban a tomar cada uno de los grupos para conseguir cumplir los objetivos: desulfuración, cambio de combustibles, quemadores de bajo NOx,

mejoras en el control de partículas, etc.

En la práctica, los límites que impuso el PNRE a las centrales antiguas no difirieron en esencia de asimilarlas a centrales nuevas.

Para hacerse una idea de lo que suponían la exigencia de la GIC en relación a la práctica habitual, se incluyen en la Figura 16 y en la Figura 17 gráficos que representan las emisiones de SO2 y NOx de

varias centrales en 2003, tomados del informe medioambiental publicado por la compañía propietaria, en comparación con los VLE que exigía la directiva para 2008 considerándolas como nuevas. El salto en la exigencia es aún más alto si se tiene en cuenta que los datos de emisiones que se ilustran son medias anuales, y no valores puntuales. Para las centrales de bajo volátil se incluye en la Figura 17 su excepcionalidad a la exigencia general. Se representa, con una línea horizontal, la exigencia de esas mismas centrales si hubieran sido de reciente instalación. En el documento del anexo 3 se puede analizar esto mismo para otras emisiones.

Figura 16. Emisiones medias de SO2 de varias centrales en 2003, comparados con las exigencias

para las centrales nuevas, y con las recientes (línea). (Elaboración propia, a partir de [26]) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 SO 2 (mg /m 3) Central

SO2- Emisiones 2003 y VLE segun GIC

Emisiones SO2 VLE Dir GIC Nuevas

Figura 17. Emisiones medias de NOx de varias centrales en 2003, comparados con las exigencias

para las centrales nuevas, y con las recientes (línea). (Elaboración propia, a partir de [26])

Como conclusión a estas primeras secciones, conviene resaltar que las directivas tienen un enfoque de limitación de topes máximos de emisión, en el caso de la Directiva GIC a título individual de la instalación, y en el caso de las directivas de derechos de emisión de CO2 y TNE, de topes nacionales,

que los gobiernos acaban reasignando y distribuyendo a cada instalación.

Por consiguiente, para las emisiones que se van a simular en este estudio, las instalaciones se ven sometidas a:

SO2 y NOx, valores de concentraciones tope máximas instantáneas, y topes anuales si forman parte

de una burbuja nacional.

CO2: las instalaciones tienen cuotas anuales asignadas de derechos, y por tanto cuotas máximas de

emisiones anuales, debiendo adquirir derechos en el mercado si emiten o producen más de lo asignado, y pudiendo venderlos en caso contrario. El derecho se convierte así en un coste de oportunidad. Las instalaciones pueden agruparse.

Lo anterior quiere decir que en el caso de los gases acidificantes el cumplimiento de las directivas no significa la minimización de las emisiones. En el caso del CO2, el propio planteamiento cap and trade

de la misma invita a intentar gestionarlas por optimización del parque disponible.

En este estudio se tratará de encontrar los conjuntos de emisiones óptimos junto a otros objetivos, siendo el más claro de ellos el coste de operación. En las siguientes secciones se va a analizar la manera de modelizar los consumos energéticos horarios de los distintos tipos de centrales térmicas representativas, y su traducción a costes y emisiones.

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Emis iones NO x (mg/m3) Centrales

NOx- Emisiones 2003 y VLE segun GIC

Emisiones NOx VLE Dir GIC nuevas VLE GIC volatil <10%

3.

FUNCIONES CARACTERÍSTICAS DE LAS CENTRALES