La Energía Nuclear y la Disminución de Gases de Efecto Invernadero

La Energía Nuclear y la Disminución de Gases de Efecto Invernadero

Dr. Juan Luis François Lacouture Dra. Cecilia Martín del Campo Márquezp q

Facultad de Ingeniería – UNAM M. en C. Juan Arellano Gómez Instituto de Investigaciones Eléctricas

Comisión de Especialidad de Ingeniería Nuclear Seminario

Cambio Climático, el Caso de México 5 de Septiembre de 2007

Palacio de Minería

Contenido

• Antecedentes

Contenido

• Estado actual de la energía nucleoeléctrica

• Emisiones de las fuentes de generación eléctrica

• Emisiones evitadas por el uso de la energía nuclear

• Emisiones evitadas por el uso de la energía nuclear

• Futuras emisiones que evitará la energía nuclear

• Propuesta

Antecedentes

• La energía es un recurso esencial para todas las actividades de desarrollo social y económico.

• El consumo de energía mundial ha ido creciendo desde la revolución industrial en el siglo XIX, creció treinta veces durante el siglo XX

durante el siglo XX.

• La electricidad es la forma de energía más versátil.

• Los países con un alto nivel de desarrollo económico tienen niveles de consumo de energía y electricidad altos.

• Todos los procesos de producción de energía generan desechos que deben ser tratados o guardados

adecuadamente para causar el menor impacto sobre el medio

adecuadamente para causar el menor impacto sobre el medio

ambiente.

Antecedentes

Crecimiento de la Población Crecimiento de la Población

• En 1800 se inicia el crecimiento acelerado

• En los últimos 200 años ha crecido seis veces

• Continua creciendo con 90 millones de personas cada año

• Alcanzará la cifra de 10 mil millones de personas para el

año 2050

Necesidad de Energía vs Población

Necesidad de Energía vs Población

Correlación del Índice de Desarrollo Humano con el Consumo de Electricidad

Fuente: Organización de las Naciones Unidas 2006. Human Development Reports, 2005-2006.

Demanda Mundial de Energía Primaria, por Región

Fuente: World Energy Outlook 2004, OECD/IEA, 2004.

Demanda Mundial de Energía Primaria, por Combustible

OECD/IEA World Energy Outlook 2004

Demanda Mundial de Energía Primaria, por Sector g , p

Fuente: World Energy Outlook 2004, OECD/IEA, 2004.

Emisiones de CO2 por Sector

Satisfacción de la Demanda Eléctrica del 2003 al 2030

Fuente: Energy Information Administration 2006. International Energy Outlook 2006. Chp. 6 Electricity

Emisiones Globales de CO

por Tipo de Combustible

ricas

2

p p

eladas Métres de Tonede milloneMiles

Fuente: Energy Information Administration (EIA), “International Energy Outlook 2006”, DOE/EIA-0484, June 2006.

Efecto Invernadero y Calentamiento Global

Variación de la temperatura global promedio de la superficie ^oC

Promedio anual Promedio de 5 años

El Calentamiento Global es de 0.6 ^oC en las últimas tres décadas y 0 8 ^oC en el último siglo

Referencia: http://data.giss.nasa.gov/gistemp/2005/

y 0.8 C en el último siglo

Consecuencias del Calentamiento Global

-- SE CALIENTAN LOS OCEANOSSE CALIENTAN LOS OCEANOS --SE DERRITEN LOS GLACIARESSE DERRITEN LOS GLACIARES --SUBE EL NIVEL DEL MARSUBE EL NIVEL DEL MAR

-- ADELGAZA EL HIELO MARINOADELGAZA EL HIELO MARINO -- SE DESHIELA EL PERMAFROSTSE DESHIELA EL PERMAFROST --MAS INCENDIOS DEVASTADORESMAS INCENDIOS DEVASTADORES -- ENCOGEN LOS LAGOSENCOGEN LOS LAGOSENCOGEN LOS LAGOSENCOGEN LOS LAGOS

--COLAPSO DE LAS PLATAFORMAS DE HIELOCOLAPSO DE LAS PLATAFORMAS DE HIELO -- SEQUIAS PROLONGADASSEQUIAS PROLONGADAS

-- AUMENTAN LAS PRECIPITACIONESAUMENTAN LAS PRECIPITACIONES

-- SE SECAN LOS ARROYOS DE MONTAÑASE SECAN LOS ARROYOS DE MONTAÑA LA PRIMAVERA SE ANTICIPA

LA PRIMAVERA SE ANTICIPA -- LA PRIMAVERA SE ANTICIPALA PRIMAVERA SE ANTICIPA -- EL OTOÑO SE RETRASAEL OTOÑO SE RETRASA

-- LAS PLANTAS FLORECEN ANTESLAS PLANTAS FLORECEN ANTES -- LAS AVES ANIDAN ANTESLAS AVES ANIDAN ANTES

--BLANQUEAMIENTO DE LOS ARRECIFES DE CORALBLANQUEAMIENTO DE LOS ARRECIFES DE CORAL -- INVASIÓN DE ESPECIES EXÓTICASINVASIÓN DE ESPECIES EXÓTICAS

-- DESAPARECEN LOS ANFIBIOSDESAPARECEN LOS ANFIBIOS -- EROSIÓN DE LAS COSTASEROSIÓN DE LAS COSTAS

-- AUMENTO REPENTINO DE LAS TEMPERATURAS EN LATITUDES ALTASAUMENTO REPENTINO DE LAS TEMPERATURAS EN LATITUDES ALTAS -- ……

Nucleoelectricidad Nucleoelectricidad

• El primer reactor nuclear inició operación comercial en la

dé d d 1950 á d 12 000 ñ d

década de 1950 más de 12,000 años-reactor de experiencia.

• 438 reactores nucleares comerciales en 30 diferentes

países, con una capacidad instalada de 371,258 MW y que produjeron 2658 TWh en 2006.

• Actualmente hay 32 nuevos reactores en construcción con una capacidad adicional de 25,073 MW.

• Además, 56 países operan un total de 284 reactores de investigación y 220 barcos y submarinos nucleares. g y y

Fuente: Reactor data, a julio de 2007, World Nuclear Association, http://www.world-nuclear.org/info/reactors.html, (2007)

16% de la Energía Eléctrica Mundial

Generación Eléctrica Mundial – 2006

Otros

Generación Eléctrica Mundial 2006

carbón 39%

Nuclear

Gas 15%

Otros 1%

16%

petróleo 10%

Hidro 19%

Fuente: Nuclear Power in the World today, julio de 2007, World Nuclear Association, http://www.world-nuclear.org/info/reactors.html, (2007)

Electricidad en México

L ió l ñ 2006 f d 221 9 TWh

La generación en el año 2006 fue de 221.9 TWh

Fuente: Comisión Federal de Electricidad

Para el 2016 México necesita aumentar en un

2005 2016

Para el 2016, México necesita aumentar en un 43% su capacidad instalada actual

2005

46,534 MW 2016

69,024 MW

Hidroeléctrica 22.6%

Combustibles fósiles 72.4%

Combustibles fósiles 66.3%

Hidroeléctrica 20.6%

Eólica 0.005%

Nuclear 2 9%

Geotermia 2.1%

Geotermia 2.9% 1.5%

1/ Tecnología aún no definida

Eólica Libre 0.9%

Nuclear 8.7%

2.0%

1.5%

1/

Fuente: POISE 2007-2016, CFE

Central Nucleoeléctrica Laguna Verde

• U-1: 29 de julio de 1990

de 1990

• U-2: 10 de abril de 1995

Al i l d

• Altos niveles de

desempeño

Factor de Capacidad, CNLV

Factor de Capacidad, CNLV

Índice WANO

90 100

Promedio WANO AC 127 Promedio Laguna Verde Promedio INPO 103 Unidades

88.58 86.30 88.50

70 80

ce ejor

Promedio WANO AC 127

40 50 60

valor del índic Me

Peer review: Dic 2004

20 30 40

Peer review: Dic 2002

Visita Técnica TUV: Dic 2001

Peer review: Sep 2006

0 10

20 Visita Técnica TUV: Dic 2001

0

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 ₂₀₀₇^JUN

WANO: Asociación Mundial de Operadores Nucleares

Generation and Installed Capacity Laguna Verde Power Plant

Laguna Verde Power Plant

4 90 5.20

5.00 4 90

6

%

4.30 4.50

4.90

4.50

5.00 4.90

3 81 4

5

3.81 3.62

3.38 3.12 2.99 2.99 2.85

2 3

0 1

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

% National Generation % Installed capacity

Aumento de Potencia Æ 20% de potencia adicional (2010)

C t Ni l d d G ió Costo Nivelado de Generación

Dólares/MWh

Gas Nuclear Geotermia Carbón Combustóleo Inversión 8.39 31.87 23.23 27.14 19.33 C b tibl 47 85 6 57 21 34 16 43 49 79

Combustible 47.85 6.57 21.34 16.43 49.79

O. y M. 3.78 8.96 7.56 7.35 5.76

Total 60.02 47.40 52.13 50.92 74.88

Fuente COPAR Generación 2006, CFE

Tasa de descuento de 12%

Los costos de las hidroeléctricas varían mucho de central a central

teniéndose el costo más bajo de 69.76 Dól/MWh en La Amistad y el más alto de 164 77 Dól/MWh en Agua Prieta

alto de 164.77 Dól/MWh en Agua Prieta.

Fuente: International Committee on Nuclear Technology (IKL) Statement on Sustainability Evaluation of Nuclear Energy and other Electricity Supply Technologies. January 2004.

Emisión de Gases de Efecto Invernadero

Spadaro, et al. “Assessing the Difference: Greenhouse Gas Emissions of Electricity Generating Chains”, IAEA Bulletin, Vol. 42, No. 2, Vienna, Austria, 2000.

Emisión de Gases de Efecto Invernadero (Cont.)

Spadaro, et al. “Assessing the Difference: Greenhouse Gas Emissions of Electricity Generating Chains”, IAEA Bulletin, Vol. 42, No. 2, Vienna, Austria, 2000.

Fuente: S. Hirschberg et al. Sustainability of Electricity Supply, Technologies under German Conditions:

A Comparative Evaluation. Paul Scherrer Institute. December 2005.

Emisiones Evitadas por el Uso de la Energía Nuclear

CARBÓN PETRÓLEO GAS NUCLEAR HIDRO OTRAS RENOVABLES

TOTAL

p g

GENERACIÓN

ELÉCTRICA, IEA (TWh)

5,989 1,241 2,676 2,586 2,650 249 15,391

EMISIONES DE CARBONO POR LA

1,712 271 461 0 0 0 2,444

8961 3 CARBONO POR LA

GENERACIÓN

ELÉCTRICA, IEA (MtC)

8961.3 (CO₂) INTENSIDAD EN

CARBONO (MtC/TWh)

0.286 0.218 0.172 0 0 0 0.159

MEZCLA POSTULADA SIN NUCLEAR (TWh)

7,514 1,557 3,357 0 2,650 312 15,391

EMISIONES DE CARBONO POR LA

2,148 340 578 0 0 0 3,066

CARBONO POR LA MEZCLA POSTULADA (MtC)

EMISIONES EVITADAS POR LA ENERGÍA NUCLEAR (MtC)

436 69 117 0 0 622

2280.6 NUCLEAR (MtC)

(CO₂) Referencia: Hans-Holger Rogner, NUCLEAR POWER AND CLIMATE CHANGE (IAEA), 2003.

Emisiones Globales de CO Evitadas por la Energía Emisiones Globales de CO

Evitadas por la Energía

Nuclear en el Sector Eléctrico (WEO 2002)

10000 12000

11238.33

25.4% Mayor

as de CO2

6000

8000 8961.33

adas Métrica

4000

es de Tonela

0 2000

Millon

Emisiones de CO de la Sin Energía Nuclear Emisiones de CO₂ de la

Industria de Generación Eléctrica

Sin Energía Nuclear

Emisiones de NO

, SO

y CO

Evitadas por la Industria Nuclear en EUA

AÑO NO_X

(Millones Toneladas)

SO₂

(Millones Toneladas)

CO₂

MTm MTm: Millones de toneladas métricas

1995 2.03 4.19 670.6

1996 1.89 4.16 645.3

1997 1.76 3.97 602.4

1998 1.76 4.08 646.4

1999 1.73 4.13 685.3

2000 1.54 3.6 677.2

2001 1.43 3.41 664

2002 1.39 3.38 694.8

2003 1.24 3.36 679.8

2003 1.24 3.36 679.8

2004 1.12 3.43 696.6

2005 1.05 3.32 681.92

2006 0 99 3 12 681 18

2006 0.99 3.12 681.18

TOTAL 17.93 44.15 8,025.5

Fuente: Nuclear Energy Institute, “Quantifying Nuclear Energy's Environmental Benefits”, 2007.

Emisiones Evitadas por el Uso de la Energía Nuclear

Las dos unidades de la Central Laguna Verde evitaron en 2005 la emisión de 10 millones de toneladas métricas de CO

World Nuclear Association, “Global Warming - the science”, 2007. http://www.world-nuclear.org/info/inf59.html

Emisiones Evitadas por el Uso de la Energía Nuclear

Emisiones de CO

en Francia

Futuras Emisiones que Evitaría el Uso de la Energía Nuclear

año año

MtC por a MtC por a

PROYECCIÓN DE EMISIONES EVITADAS ANUALMENTE POR LA ENERGÍA NUCLEAR PARA LA MEZCLA ENERGÉTICA OBTENIDA PARA CUATRO ESCENARIOS SRES (IZQUIERDA) Y SU VARIANTE NUCLEAR AGRESIVA

Referencia: Hans-Holger Rogner, NUCLEAR POWER AND CLIMATE CHANGE (IAEA), 2003

ESCENARIOS SRES (IZQUIERDA) Y SU VARIANTE NUCLEAR AGRESIVA (DERECHA).

VER ESCENARIOS SRES

Futuras Emisiones que Evitaría el Uso de la Energía Nuclear

de la Energía Nuclear

PROYECCIÓN DE EMISIONES DE CARBONO ACUMULADAS EVITADAS POR LA ENERGÍA NUCLEAR PARA CUATRO ESCENARIOS SRES (IZQUIERDA) Y SU

Referencia: Hans-Holger Rogner, NUCLEAR POWER AND CLIMATE CHANGE (IAEA), 2003

VARIANTE NUCLEAR AGRESIVA (DERECHA).

Futuras Emisiones que Evitaría el Uso de la Energía Nuclear

Estudio The Future of Nuclear Power del Massachusetts de la Energía Nuclear

Estudio The Future of Nuclear Power, del Massachusetts Institute of Technology, 2003

E i l l id d l t i li

Escenario en el que la capacidad nuclear se triplica a un millón de MWe en el año 2050

Se evitan emisiones globales entre 0.8 y 1.8 miles de

millones (millardos) de toneladas de carbono por año,

dependiendo de si las plantas que se sustituyen con

dependiendo de si las plantas que se sustituyen con

nucleoeléctricas son de gas o de carbón.

Propuesta para México

– Un reactor (1300-1400 MWe) para el 2015 – Un segundo reactor 2 o 3 años después – Un segundo reactor 2 o 3 años después – Seis reactores más al 2026

8 reactores: 10,800 MWe al 2026 (12% de la capacidad)*

(12% de la capacidad)

* Fuente: POISE 2007-2016, CFE

Fuente: POISE 2007-2016, CFE. Anexo 3, Figura B.3.

Emisiones evitadas por un reactor nuclear de 1356 MW

(Emisiones del Ciclo de Vida)

( )

20 Combustóleo

C bó

16.9

12 16

das as / año)

Carbón

Gas

9.8 9.8

8.5

5.2

8 12

ones evitad e tonelada

0.6 3.1

5.2

1.9 3.7

2.2

0.1

0 4

Emisio millones de

-0.3

-4 0

CO2 SO2 NOx Partículas

(m

Elaborado con datos de: ExternE - Externalities of Energy. National Implementation in Germany; W. Krewitt et al; IER, Stuttgart; 1998.

UN report highlights nuclear for emissions reduction

31 August 2007 g

• A report from the United Nations Framework Convention on Climate Change (UN FCCC) states that more investment in nuclear energy will g ( ) gy be needed as part of efforts to return greenhouse gas emissions to current levels by 2030.

• The report was presented at UN climate change talks taking place in

Vienna, Austria, between 27-31 August. It examines how 14 billion tonnes of carbon dioxide equivalent (tCO₂eq) could be saved from the energy sector by 2030 cutting predicted emissions of 41 billion tCO₂eq to the sector by 2030, cutting predicted emissions of 41 billion tCO₂eq to the current 27 billion tCO₂eq emitted from the energy sector.

• The report concludes that 6 billion tCO₂eq could be saved through energy efficiency, 2.5 billion tCO₂eq would be avoided through the use of carbon capture and storage (CCS) technologies.

• Additional investment in nuclear renewables and hydropower would

• Additional investment in nuclear, renewables and hydropower would each save 1.6 billion tCO₂eq. Investment in advanced biofuels would avoid the emissions of 0.7 billion tCO₂eq.

Gracias por su atención

[email protected]

E i SRES Escenarios SRES

Los escenarios IPCC/SRES se agrupan en cuatro grandes

familias (A1, A2, B1 y B2) cada una representando un conjunto coherente y diferente de condiciones demográficas sociales coherente y diferente de condiciones demográficas, sociales, económicas, tecnológicas y ambientales.

Los objetivos económicos predominan en los escenarios tipo “A”

Los objetivos económicos predominan en los escenarios tipo A , mientras que los ambientales predominan en los escenarios tipo

“B”.

La variante “1” hace énfasis en políticas globales, mientras que la

variante “2” implica políticas de tipo regional.

Escenarios SRES

Treinta y cinco de los cuarenta escenarios reportan en sus resultados la necesidad explícita de la energía nuclear (no únicamente de tecnologías libres de carbón)

Los escenarios SRES no fueron explícitamente diseñados para explorar ninguna opción energética en particular, su objetivo de minimizar los costos totales en el largo plazo conduce a requerir g p q expansiones futuras de la energía nuclear.

Dependiendo del escenario, para el año 2050 podrían requerirse Dependiendo del escenario, para el año 2050 podrían requerirse desde 350 GWe (los actuales) hasta más de 5000 GWe (la

mediana es más de 1500 GWe) de capacidad de centrales nucleoeléctricas

nucleoeléctricas.

E i SRES

A1. Rápido crecimiento económico; la población global tiene un pico de

Escenarios SRES

crecimiento a mitad del siglo y después declina; rápida introducción de nuevas y más eficientes tecnologías. Convergencia entre regiones en los temas de mayor importancia; mayor interacción cultural y social entre

regiones; reducción substancial en la diferencia del ingreso per-capita entre regiones; reducción substancial en la diferencia del ingreso per capita entre regiones.

A1FI: Uso intensivo de los combustibles fósiles

A1T É f i f t d í fó il

A1T: Énfasis en fuentes de energías no fósiles A1B: Balance entre todas fuentes de energía

A2. Mundo muy heterogéneo. Domina la auto-confianza y preservación de A2. Mundo muy heterogéneo. Domina la auto confianza y preservación de identidades locales. Aumento continuo de la población. El crecimiento

económico es esencialmente regional; el crecimiento económico per-capita y el cambio tecnológico más fragmentados y lentos que en otros escenarios.

E i SRES

B1 Mundo convergente; la población global tiene un pico de crecimiento a

Escenarios SRES

B1. Mundo convergente; la población global tiene un pico de crecimiento a mitad del siglo y después declina, pero con rápido cambio en las estructuras económicas, con reducciones en la intensidad de lo material y la introducción de tecnologías limpias y eficientes en el uso de recursos. El énfasis es hacia soluciones globales en lo económico, social y sustentabilidad ambiental, incluyendo mayor equidad, pero sin iniciativas climáticas adicionales.

B2. Describe un mundo en el cual el énfasis es buscar soluciones locales en cuanto a lo económico, social y sustentabilidad ambiental. Un mundo con continuo incremento en la población mundial (pero a menor ritmo que A2);

continuo incremento en la población mundial (pero a menor ritmo que A2);

niveles intermedios de desarrollo económico; cambio tecnológico menos rápido pero más diverso que B1 y A1

La Evolución

• 26 Magnox y AGR, 11GWe (Reino Unido)

• 263 PWRs, 236 GWe (EU, Francia, Japón, Rusia)

• 38 Candu, 19 GWe (Canadá, India, Corea)

• 17 RBMK, 13 GWe (Rusia)

, ( , , p , )

• 90 BWRs, 79 GWe (EU, Japón, Suecia)

, ( )

• 3 ABWRs, 4 GWe (Japón)

Coal 70

Natural Gas 0

SULFUR DIOXIDE

EMISSIONS Natural Gas 0

Oil 30

EMISSIONS

from a 1000 Megawatt Power Plant

in Thousand Tons per

Year _{Nuclear 0}

Coal 25

Natural Gas 16

NITROGEN OXIDE EMISSIONS

uc ea 0

Natural Gas 16

Oil 14

EMISSIONS

from a 1000 Megawatt Power Plant

in Thousand Tons per

Year _{Nuclear 0}

Coal 6000

Natural Gas 3000 CARBON

DIOXIDE EMISSIONS

Nuclear 0

Natural Gas 3000

Oil 5000

EMISSIONS

from a 1000 Megawatt Power Plant

in Thousand Tons per

Year _{Nuclear 0}