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IMPACTO ECONÓMICO Y AMBIENTAL DEL ABASTECIMIENTO ESTABLE DE GNL EN EL
SECTOR INDUSTRIAL DEL CONCEPCIÓN METROPOLITANO
Dra. Claudia Ulloa Tesser
Dr. Jorge Jiménez del Río
Dr. Cristian Mardones Poblete
Universidad de Concepción
14 de Agosto de 2014
Percentil 98 MP10
0
25
50
75
100
125
150
175
200
Co
nce
ntr
ació
n M
P1
0 (
µg/
m3)
MP10 178.0 152.6 164.5 148.5 129.3 129.8 129.6 120.3 106.1 113.1 145.3 123.9 117.6
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Límite norma
D.S. N°41/2006 Ministerio Secretaría General de la Presidencia: Declara Zona latente por Material Particulado Respirable a las Comunas de Lota, Coronel, San Pedro de la Paz, Hualqui, Chiguayante, Concepción, Hualpén, Talcahuano, Penco y Tomé.
Anteproyecto Plan de Prevención Atmosférico (Res. Exenta N°1612/2011 MMA)
Evolución del promedio anual de MP10 . Talcahuano. Período 2001-2013
Evolución del percentil 98 de MP10 de los promedios diarios. Talcahuano. Período 2001-2013
Evolución del promedio anual de MP2,5. Talcahuano. Período 2001-2013
Evolución del percentil 98 de MP2,5 de los promedios diarios. Talcahuano. Período 2001-2013
• Norma de calidad Primaria del Aire para MP2.5
• Próxima Declaración de Zona saturada por MP2.5
• Plan de Descontaminación Atmosférica
Emisiones Totales MP10:18676 Ton/año Fuentes fijas industriales: 8582 Ton/año Combustión Biomasa: 8781 Ton/año
¿Cuáles son las emisiones actuales del sector industrial? ¿Cuál es el aporte actual del sector industrial a la concentración ambiental de MP10, MP2.5 y sus precursores? ¿De qué manera impactaría la introducción de GNL en el sector industrial a los niveles de emisión del sector industrial y su aporte a la concentración ambiental de MP2.5? ¿Qué impacto económico tendría en el sector industrial un futuro Plan de Descontaminación, en escenario de abastecimiento estable de GN vs su ausencia?
Categorización de fuentes de combustión. Potencial máximo de reducción de emisiones por efectos del recambio de combustibles a GN
Categorización de fuentes según factibilidad de recambio
Cálculo de potencial de reducción de emisiones por categoría de fuente.
Actualización de Inventario de emisiones (año 2013)
Identificación de combustibles actuales. Cálculo de requerimientos energéticos
Emisiones actuales (MP10, MP2.5, SO2)
Identificación de fuentes industriales emisoras actuales
Fuentes de Combustión Fuentes de Proceso
Actualización de Inventario de Emisiones. Potencial de reducción de emisiones por sustitución de combustibles actuales por GN.
Comuna MP10
(ton/año) MP2,5
(ton/año) SO2
(ton/año)
Chiguayante 0,0 0,0 0,0 Concepción 1,0 0,7 0,0 Coronel 1.517 838 10.404 Hualpén 172,0 137,0 3.508 Lota 286,0 218,0 742
Penco 205,0 200,0 720 San Pedro de la Paz 50,0 26,0 11,5 Talcahuano 1.210 666 1.923 Tomé 38,0 15 345,0
Total 3.479,0 2.100,7 17.653,5
Emisiones industriales para distintas comunas del Concepción Metropolitano. Inventario actualizado año 2013
Procesos de Combustión
MP10 (ton/año)
MP2,5 (ton/año)
SO2 (ton/año)
2542 (73%)
1652 (79%)
17624 (99,8%)
Aporte directo del sector industrial a la concentración ambiental de MP10, MP2.5 y SO2
Comuna MP10 (μg/m3) promedio anual
MP2.5 (µg/m3) promedio anual
SO2 (µg/m3) promedio anual
Concepción 4,05 2,24 9,25
Coronel 5,37 2,56 27,34
Chiguayante 2,15 1,19 7,33
Hualpén 3,40 1,86 7,90
San Pedro de la Paz 4,04 2,38 6,63
Talcahuano 4,62 2,44 12,53
Tomé 2,87 1,30 8,37
Hualqui 0,84 0,49 2,17
Penco 1,47 0,82 3,45
Lota 4,71 1,89 53,23
Aporte a concentración promedio anual de MP10, MP2.5, SO2
en la comuna i
Emisiones de MP10 + MP2.5 + SO2
Límite máximo anual: 50 µg/m3 20 µg/m3 80 µg/m3
Clasificación de fuentes de combustión en función de potencial de sustitución de combustibles por GN
CATEGORÍA 1: Procesos que actualmente utilizan gas natural. CATEGORÍA 2: Procesos duales. Hoy utilizan parcialmente gas natural (si existe disponibilidad), combustibles líquidos o GLP. En un escenario de abastecimiento estable de gas natural estos procesos podrían verificar el cambio de combustibles en forma inmediata sin introducir cambios sustanciales en sus procesos.
CATEGORÍA 3: Procesos que utilizan combustibles líquidos . Para introducir gas natural en sus procesos requieren de cambios tecnológicos o adaptaciones menores, y en consecuencia inversiones de relativamente baja magnitud.
CATEGORÍA 4: Procesos que utilizan combustibles sólidos y que requerirían de inversiones mayores para efectuar recambio de combustibles. CATEGORÍA 5: Procesos que utilizan gases residuales de sus propias operaciones y que en principio no tienen incentivos económicos para el recambio.
CATEGORÍA 6: Procesos que por sus características tecnológicas de diseño y operación no pueden efectuar recambio de combustibles (ej. centrales a carbón).
• Total fuentes fijas industriales 404
•Categoría 1: 20 fuentes
•Categoría 2: 22 fuentes
•Categoría 3: 141 fuentes
•Categoría 4: 54 fuentes
•Categoría 5: 38 fuentes
•Categoría 6: 12 fuentes
287
Fuentes Combustión
• 162 calderas industriales
• 29 calderas FO N°2
• 59 calderas FO N°6
• 41 Calderas biomasa
Cat. 3 y 4
195 fuentes
Procesos de Combustión. Emisiones actuales por categoría de fuente.
1652 Ton/año 2542 Ton/año
17624 Ton/año
Cat. (2+3+4)= 52,2% Cat. (2+3+4)=53,3%
Cat. (2+3+4)=34,2%
Potencial máximo de consumo de Gas Natural por categoría de fuente (MM m3/año)
Potencial máximo de consumo: 500 MM m3/año
PROCESO MP10 (ton/año) MP2.5 (ton/año) SO2 (ton/año)
CATEGORÍA 2
CALDERAS 110,04 35,83 534,83
HORNOS 31,99 10,57 132,53
OTROS PROC. COMBUSTIÓN 6,08 0,00 2,42
SUBTOTAL 148,06 46,40 669,78
CATEGORÍA 3
CALDERAS 335,58 95,23 3.457,23
HORNOS 192,95 190,80 721,80
OTROS PROC. COMBUSTIÓN 7,29 2,14 76,89
SUBTOTAL 535,87 288,16 4.255,92
CATEGORÍA 4
CALDERAS 602,39 474,19 1.083,95
HORNOS 2,46 1,65 20,65
OTROS PROC. COMBUSTIÓN 5,38 4,60 0,69
SUBTOTAL 610,33 480,44 1.105,29
TOTAL 1.294,26 815,00 6.030,99
Potencial de reducción máximo de emisiones por efectos de sustitución de combustibles por GN.
50,9% Red. 49,3% Red. 34,2% Red.
0
100
200
300
400
500
600
700
Fuel Oil
Nº2
Fuel Oil
Nº5
Fuel Oil
Nº6
GLP Otros
gases
Fuel Oil
Nº2
Fuel Oil
Nº5
Fuel Oil
Nº6
GLP Biomasa Carbon
Mineral
Coke
2 3 4
Categoría - Combustible Actual
Pote
ncia
l de r
educció
n (
ton/a
ño)
Total
Vigencia SI Tipo cliente Industrial
Sum of MP10_reducción
Potencial de recambio a GN Combustible III
Drop Series Fields Here
Potencial de reducción en función de la categoría y combustible actual
0
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Fuel Oil
Nº2
Fuel Oil
Nº5
Fuel Oil
Nº6
GLP Otros
gases
Fuel Oil
Nº2
Fuel Oil
Nº5
Fuel Oil
Nº6
GLP Biomasa Carbon
Mineral
Coke
2 3 4
Categoría - Combustible Actual
Pote
ncia
l de r
educció
n (
ton/a
ño)
Total
Vigencia SI Tipo cliente Industrial
Sum of MP2,5_reducción
Potencial de recambio a GN Combustible III
Drop Series Fields Here
0
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400
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CA
HO
RN
O
Otr
os p
roceso
con
com
bustión CA
HO
RN
O
Otr
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roceso
con
com
bustión CA
HO
RN
O
Otr
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roceso
con
com
bustión
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Categoría - Equipos combustión
Pote
ncia
l de r
educció
n (
ton/a
ño)
Total
Vigencia SI Tipo cliente Industrial
Sum of MP10_reducción
Potencial de recambio a GN Clase fuente
Drop Series Fields Here
Potencial de reducción de emisiones según categoría y proceso
0
50
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250
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CA
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con
com
bustión CA
HO
RN
O
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os p
roceso
con
com
bustión CA
HO
RN
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os p
roceso
con
com
bustión
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Categoría - Equipos combustión
Pote
ncia
l de r
educció
n (
ton/a
ño)
Total
Vigencia SI Tipo cliente Industrial
Sum of MP2,5_reducción
Potencial de recambio a GN Clase fuente
Drop Series Fields Here
Potencial de reducción de emisiones de MP2,5 según categoría y comuna
Total
0
50
100
150
200
250
300
Chig
uayante
Coro
nel
Hualp
en
Talc
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Chig
uayante
Concepció
n
Coro
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Lota
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e
Chig
uayante
Concepció
n
Coro
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Tom
e
2 3 4
Potencial de recambio - Comuna
Pote
ncia
l de r
educció
n (
ton/a
ño)
Total
Vigencia SI Tipo cliente Industrial
Sum of MP2,5_reducción
Potencial de recambio a GN Comuna
Drop Series Fields Here
¿De qué dependerá la decisión de cambio de combustibles actuales por parte del sector industrial a Gas Natural?
• Disponibilidad de suministro estable!! • Precio del GN • Existencia de alguna regulación ambiental (ej. Exigencia de reducción de
emisiones en el marco del Plan de Descontaminación) • Modelo de optimización de costos intenta predecir el comportamiento del
sector:
En escenario regulatorio y en ausencia de regulación. En ambos casos simula abastecimiento estable de GN o ausencia de éste.
En un escenario sin regulación, la decisión de las industrias se basará en evaluar si es
conveniente en términos económicos sustituir el combustible actual por el gas natural. En un escenario regulatorio, las industrias deberán decidir, en función de los costos y
exigencias de reducción, entre:
• Instalar tecnologías de abatimiento de emisiones de Material Particulado • Cambiar combustible actual por GN para reducir sus emisiones (si hay abastecimiento) • Compensar sus emisiones.
Combustible USD/MMBtu USD/kcal
GLP 22,1 8,75E-05
Fuel Oil No 2 28,5 1,13E-04
Diesel 26,3 1,04E-04
Fuel Oil No 5 18,0 7,14E-05
Fuel Oil No 6 17,6 6,96E-05
GNL 16,5 6,54E-05
Carbón 5,2 2,07E-05
Biomasa forestal 3,3 1,31E-05
Precios promedio de combustibles en Concepción Metropolitano (Fuente: Elaboración propia con datos de ENAP y otras fuentes)
Aún en un escenario conservador de precios, el abastecimiento estable de Gas Natural al sector industrial derivaría en un beneficio en términos de disminución en los costos de la energía.
Estimación del beneficio Ambiental. Reducción de emisiones. Disminución de concentraciones ambientales de MP2,5
• Exigencia de reducción emisiones MP en un determinado %
Escenario Regulatorio
• Instalación de sistemas de abatimiento
• Cambio de combustibles
• Compensación
Medidas • Reducción de emisiones
industriales
• Disminución del aporte industrial a la concentración ambiental de MP
Beneficio Ambiental
La selección de las tecnologías de abatimiento es función de su costo y meta de reducción impuesta
Modelación de la situación bajo distintos escenarios regulatorios
• Escenario1: Situación con regulación ambiental y sin disponibilidad de gas.
– Metas de reducción de emisiones: 0% a 75%
• Escenario 2: Situación con regulación ambiental y disponibilidad de gas
– Metas de reducción de emisiones: 0% a 75%
Meta de Reducción de Emisiones 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 75%
Emisiones reducidas sin abastecimiento de gas (ton/año) 0 210 420 630 840 1050 1260 1470 1575
Emisiones reducidas con abastecimiento de gas (ton/año) 324 324 420 630 840 1050 1260 1470 1575
Reducción de emisiones de MP 2,5 según meta de reducción de emisiones
La sustitución de combustibles actuales por GN permitiría reducir el 15% de las emisiones actuales, incluso sin exigencias de reducción de emisiones. Metas mayores pueden ser logradas mediante una combinación de medidas en función de los costos asociados.
Costos de reducción?
Costos privados de cumplimiento regulatorio
Al existir abastecimiento estable de Gas Natural se generan reducciones significativas de los costos de cumplimiento. Se generan ahorros en el cumplimiento respecto del escenario sin gas, hasta metas de reducción del 60%. Incluso sin exigencias regulatorias existen ahorros agregados por MM$9.332, por efectos de la disminución de costos de la energía.
Conclusiones • El gas natural se presenta como una opción atractiva para disminuir los costos en
energía en las industrias, pero adicionalmente genera externalidades ambientales en términos de aportar a la reducción de las emisiones y concentraciones ambientales.
• Específicamente, de las 2.100 ton/año de MP2,5 emitidas actualmente por el total de las industrias en la zona se podrían reducir 324 ton/año simplemente por el efecto de la sustitución de combustible debido al menor precio relativo del gas natural.
• Al existir suministro estable de gas natural se genera una reducción significativa en los costos de cumplimiento de las regulaciones ambientales.
• Esto genera una oportunidad para la región, en término de volverla más atractiva a la inversión en comparación con otras regiones sujetas a regulaciones ambientales pero sin suministro de gas natural.