Estimación de Reducción de Emisiones en Proyectos MDL

Ing. Oscar Coto, Ph.D.

Curso Internacional ¨ Desarrollo de Proyectos de Reforestación y de Bioenergía bajo el Mecanismo de

Desarrollo Limpio”

Ecuador Marzo 2004

Valoración de Reducción de Emisiones de GEI en Proyectos MDL

0

50

100

150

200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15Años de operación del proyecto MDL

Em

isio

nes

en

ktC

O2 é

qu

ival

ente Nivel de emisiones de la línea base

Nivel de emisiones del proyecto MDL

Volumen de Redución deEmisiones (CREs)

Requerimientos

• E1. Fórmulas y algoritmos usados para estimar emisiones por fuentes de GEI de la actividad de proyecto dentro de la frontera de proyecto.

• E2. Fórmulas y algoritmos para la estimación de fugas definidas como el cambio neto de emisiones por fuentes de GEI que ocurren fuera de la frontera de proyecto y que son atribuidas a la actividad de proyecto.

• E3. Fórmulas y algoritmos usados para estimar emisiones por fuentes de GEI de la línea base

• E1+ E2 son las emisiones debidas a la actividad de proyecto.

• La reducción de emisiones del proyecto son E3-(E1+E2)• Presentación de tabla con estimaciones por años de

consideración

Emisiones en la Línea Base

• Emisiones de la generación en la red eléctrica del país.

• Emisiones de una tecnología de generación aislada o captiva.

• Emisiones debidas a la descomposición natural de un residuo o la quema a cielo abierto

• Emisiones debidas a la fuga de GEI

Emisiones de Proyecto

• Emisiones debidas a transporte de residuos al punto de procesamiento.

• Emisiones debidas a combustión de gases residuales de la actividad de proyecto.

• Emisiones debidas a deposición de subproductos generados por el proyecto.

• Emisiones debidas a almacenamiento /descomposición de producto.

Fugas

• Emisiones debidas a usuarios que usaban un residuo que ya no fuera a estar disponible se pasan a usar un producto energético diferente.

Estimación de emisiones

• Paso 1: Definir límites del proyecto, ¨boundaries¨

• Paso2: Proyectar niveles de actividad futura para la línea base y el proyecto

• Paso 3: Usar intensidad energética para proyectar usos futuros de energía

• Paso 4: Usar factores de emisión/procedimientos de cálculo para estimar las emisiones

Paso 1: Definición de Límites de Proyecto

• Límites físicos y dominio de monitoreo se definen durante la formulación y validación del proyecto MDL

• Definida en forma que permita considerar la fugas posibles de GEI e identifique las fuentes y sumideros de GEI afectados por el proyecto

Paso 2: Definir Niveles de Actividad

• Que niveles de actividad van a ocurrir con y sin el proyecto MDL?

• Cúanta agua caliente, bombeo de efluentes, generación eléctrica, transporte de productos o personas?

• Cambios en niveles de actividad pueden ser debidos a crecimiento de población, aumento del ingreso, cambios en las políticas, aumento de demanda de servicios

• Tendencias históricas pueden ser útiles pero el desarrollador deberá mostrar entendimiento y ser capaz de estimar cambios en niveles de actividad

Paso 3: Determinar Intensidad Energética

• Cantidad de energía usada por unidad de producto, en caso de generación eléctrica será MJ/kWh generado

• Requiere entendimiento de cómo varía la tecnología.

• Será que se dará reemplazo de tecnologías?

• Uso de valoraciones sectoriales,o de comportamiento histórico de inversión tecnológica son adecuados

Paso 4: Usar Factores de Emisión

• Expresado en toneladas de CO2 por unidad de actividad (energía generada, m3 de agua residual generada, ton de residuo no usado, etc).

• En el caso de electricidad, pueden haber pérdidas de energía primaria debido a conversión o ineficiencias de trasmisión que deberán ser tomadas en cuenta

• En el caso de proyectos de sustitución de combustibles, los combustibles de la linea base y del proyecto serán diferentes y por ende se usarán distintos factores de emisión.

• En el caso de proyectos de mejoramiento de la eficiencia los factores serán los mismos y lo que cambia es la intensidad de uso de la energía

Fuentes para cálculo de factores de emisiones

• IPCC.• Criterios específicos de país.• Modelos internacionales.• Criterios específicos de sectores

industriales.• Etc.

Ejemplos...

Sistemas Solares Rurales (SHS)

• Proyecto: instalación de sistemas SHS en zonas rurales.

• Enfoque de LB puede ser comparar el sistema SHS con casas que consumen candelas, kerosene (para iluminación) y carga de baterías (de una red eléctrica para satisfacer energía para uso de TV y radio).

Comparar con usos tradicionales (cont)

• Estimar cuanto kerosene, candelas y carga de baterías es usada y determinar que porcentaje de este uso será evitado por el uso de sistemas SHS.

• En el lugar se midió y concluyó que se usan 6.7 l/mes de kerosene y 15 candelas/mes en los hogares rurales. Baterías se cargan usando pequeñas plantas de diesel o gasolina o con energía de la red eléctrica o simplemente se usan pilas secas?

• Entonces...se parte de la base de que la actividad de proyecto no genera emisiones debido que la energía solar es limpia? Qué pasa si no se sustituye todo el uso energético, es decir si permanece un uso de combustibles tradicionales?

Emisiones (cont)

• Emisiones del kerosene = 6.7 l/mes X 37 MJ/litro X 0.07 kg CO2/MJ X 12 meses = 212 kg CO2/ año (2.63 kg CO2/l)

• Emisiones de las candelas = 15 cand/mes X 3.45 MJ/cand X 0.07 Kg CO2/MJ X 12 meses/ año = 44 Kg CO2/año (0.24 kg CO2/cand)

• La componente de carga de baterías debería entregar la energía equivalente dada por el sistema SHS para la TV y la radio del hogar rural. Suponiendo 11 kWh/año para la radio y 22 kWh/año para la TV. Las baterías son cerca de 85% eficientes es decir se requieren cerca de 39 kWh/año de la energía de la red.

• Si se suponen pérdidas de trasmisión y distribución de la red de cerca de un 20%, entonces la parte de carga de baterías requiere un 20% adicional es decir unos 48 kWh/año. Suponiendo una red con un factor de emisión de 0.84 kg de CO2/kWh generado, implica que las emisiones por la carga de baterías = 40Kg de CO2/año

• Por suerte se han definido criterios estandarizados!!!!

La LB nos indicaría que...la reducción de emisiones

son...• Las emisiones a ser sustituidas

serían iguales a la suma de emisiones del desplazamiento del kerosene (212) más emisiones reducidas de las candelas (44) más emisiones de la carga de baterías (40), es decir 296 kg CO2/año.

• Comentarios......?

Generación Eléctrica con Biomasa

• Proyecto: Generación a partir de biomasa para reemplazar generación en sitio en una planta agro-industrial así como exportar energía excedentaria la red eléctrica del país.

• Capacidad instalada será de 10 MW de los cuales se reeplaza 1 MW en sitio y 9 MW irán a la red eléctrica

• Otras supocisiones son: 80% de factor de uso de planta, actividad de proyecto sobre un período de creditaje de 10 años, rendimiento uniforme sobre todo el período

Proyecto biomasa (cont)

• Reemplazo de la planta térmica existente en la fábrica (en sitio)

• Desplazamiento de emisiones de la red nacional

Reemplazo de generación in-situ (cont)

• Actividad reemplaza una alternativa (Generador con Motor de CI).

• Basado en cambio de una planta existente y no en el cambio de una actividad.

• Establecer LB basándose en una tecnología de generación existente en el sitio.

• Proceder a calcular la reducción de emisiones de esta componente del proyecto MDL.

Reemplazo generación in-situ

• Planta actual es un motor diesel con un Factor de Emisiones de 0.92 t CO2/MWh.

• La generación anual es de 1 MW x 24 h/día x 365 días x 0.8 = 7,000 MWh.

• Emisiones LB = 7,000 MWh x 0.92 tCO2/MWh = 6,440 t CO2/año.

• Emisiones AP = 7,000 MWh x 0 t CO2/MWh = 0 t CO2/año• Reducción de Emisiones = 6,440 t CO2/año.

• Sobre todo el período de creditaje se darán 64,440 t CO2 para esta componente del proyecto MDL.

• Qué suposiciones hemos hecho?

Desplazamiento emisiones en la red eléctrica (cont)

• Trata de determinar cuales fuentes de generación serán desplazadas o sustituidas.

• Supongamos que un factor representativo de emisiones de la red es de 0.516 t CO2/MWh basado en adiciones marginales del sistema de dicho país.

• Por qué suponemos el factor?

Esperemos un poquito antes de abrir la caja de Pandora.

Emisiones de la red eléctrica (cont)

• Energía a ser interconectada = 9 MW x 24 h/día x 365 días x 0.8 = 63,000 MWh /año.

• Emisiones LB = 63,000 MWh x 0.516 t CO2/MWh = 32,508 t CO2.

• Emisiones AP = 63,000 MWh x 0 t CO2/MWh = 0 t CO2.

• Reducción de Emisiones = 32,508 t CO2

• En este caso se supone que se mantendrán condiciones de validez de factor de emisiones y por tanto sobre 10 años el total de emisiones de esta componente será de 325,080 t CO2

Proyecto Biomasa (cont)

• Se tiene un total de emisiones sobre el período de creditaje de 389,520 t CO2

• Validez de estimaciones realizadas sobre factor de emisiones de la componente de desplazamiento de la red eléctrica será clave para validar el proyecto.

Plantas de Generación Interconectadas

• El reto de estimación de reducciones de emisiones para proyectos interconectados está en determinar la “generación evitada”

• La pregunta fundamental es si la misma se da en el “márgen de adiciones”, reemplazo de una planta que se hubiese construido y/o en el “márgen de operación”, afectando la operación de un conjunto de plantas actuales o en el futuro

Cómo calcular en unaforma estandarizada?

• Tendencia a definir un “márgen combinado”, sacando un promedio de las emisiones de la base marginal de operación “MO” (promedio del sistema menos plantas de menor costo/despacho obligado); y la línea base de márgen de adición “MA” (seleccionando un conjunto del 20% de las plantas más recientes (en base de energía) o las 5 plantas más recientes en el sistema o bajo construcción). LEER CON CUIDADO!!!

• Puede trabajarse con un factor de emisiones ponderado de la operación del mix de generación

• También se puede optar por análisis de plantas al margen del sistema es decir adiciones de capacidad

• Pueden usarse modelos de despacho o de planificación de la expansión del sistema eléctrico

• Qué nos dice el lenguaje?

Proyecto Hidroeléctrico en un mix de generación

• Proyecto: planta hidroeléctrica de 12 MW que genera 47,000 MWh/año con un flujo de 13.5 m3/s de agua y una caída neta de 100 metros de altura.

• Emisiones de proyecto son cero debido a ser la hidroelectricidad una energía limpia.

• Emisiones de la LB son las debidas a lo que sería generar 47,000 MWh en el sistema interconectado del país anfitrión del proyecto.

Estimación del mix de operación (un país hipotético)

Tipo Comb % Mix Emisiones Combustib

le(kg

CO2/GJ)

Eficiencia

Factor Emisiones

(kg CO2/MWh

)

Ponderación

Diesel 28% 74.1 30% 0.997 0.279

Fuel Oil 28% 77.4 30% 0.937 0.262

Carbón 14% 94.6 35% 0.983 0.137

Hidros 30% 00.0 100% 0 0

Factor de emisiones en margen de operación

0.678Kg

CO2/MWh

Mix de operación (cont)

• Pudo haberse realizado conociendo factores de emision por cada tecnologia de generación, con información especifica de cada planta de generación, conociendo características de combustibles en el país

• Supone que todas las plantas de generación en cada categoría de combustible tienen la misma eficiencia?

• Otras limitantes....Disponibilidad de información

Mix de generación (cont)

• Emisiones LB = 47,000 MWh/año x 0.678 t CO2/MWh = 31,866 t CO2/año

• Emisiones AP = 47,000 MWh/año x 0 t CO2/MWh = 0 t CO2/año

• Reducción de emisiones = 31,866 t CO2/año

• De acuerdo al período de creditaje seleccionadop será el total de reducciones, por ejemplo si se tienen 10 años, es factible pensar que la LB sea válida en un promedio de operación como el planteado, pero si es más tal vez resulte difícil probar que a largos plazos el mix de generación de un país permanece estático siendo que las decisiones de inversión, disponibilidad de tecnología y hasta las circunstancias nacionales del sector pueden cambiar.

• Por ende su uso es limitado... Desarrolladores de proyecto pueden sentir de que están siendo demasiado conservadores y por ende la reducción es por debajo de lo esperable.

Qué pasá si ponemos ese proyecto en el contexto de un país específico?

• Información relevante del entorno del sistema eléctrico.

• Criterios específicos para determinación de factores de emisión.

• Criterios representativos que ejemplifiquen el comportamiento del sistema en cuestión.

• Datos relevantes sobre plantas de generación y su rendimiento.

• Etc.

Procedimiento estandarizado de fast track del MDL para este tipo de proyectos

• La línea base son los Kwh producidos por la unidad generadora multiplicada por un factor de emisión (medido en in kg CO2 equivalentes/kWh), calculado de manera transparente y conservadora como sigue:

 • a)           El promedio entre la “operación marginal aproximada” (AOM: Approximate

Operating Margin) y la “construcción marginal ” (BM: Build Margin) en donde:

• (i)           La “operación marginal aproximada” es el promedio ponderado de las emisiones ( en kg CO2 equivalente/kWh) de todas las fuentes de generación que sirven al sistema, excluyendo hidro, geotérmicas, eólica, biomasa de bajo costo, nuclear y generación solar;

• (ii)          La “construcción marginal” es el promedio ponderado de las emisiones (en kg de CO2 equivalente /kWh) de las adiciones recientes de capacidad al sistema, que son definidas como el valor más grande (en Mwh) entre el más reciente 20% de las plantas existentes o las 5 más recientes plantas.

o• b)           El promedio ponderado de las emisiones (en kg CO2 equivalente /kWh) del parque

de generación actual.

Información Sistema Eléctrico

• Ver archivo adjunto.

Operación marginal aproximada

• Período de años considerado.• Uso del promedio ponderado.• Representatividad de período usado.• 2001-2002: el factor es de 0.571 ton

CO2/MWH

• 1995-2002: el factor es de 0.667 ton CO2/MWh

• Promedio: el factor es de 0.597 ton CO2/MWh

1995-2002 302 56.493.581 84.705 800 6671996-2202 270 47.743.926 74.902 777 6371997-2002 237 41.741.572 67.686 746 6171998-2002 199 31.946.028 54.717 714 5841999-2002 162 23.817.675 41.888 704 5692000-2002 127 17.904.001 31.590 692 5672001-2002 85 11.862.281 21.148 693 561

2002 43 5.919.550 10.365 693 571

Promedio 728 597

PROMEDIO ARITMETICO

Ton CO2/Gwh

PROMEDIO PONDERADO

ENERGIA Ton CO2/Gwh

PERIODOS Operación marginal

29a)i)

Total Plantas

TOTAL Gwh x F.E.

Ton CO2

TOTAL Gwh

Construcción marginal

• Se debe seguir procedimiento y calcular en base a energía dada por el top 20% de plantas más recientes o por las 5 últimas plantas.

• En este caso da más energía el top 20% de plantas.

• Se usa esa base de plantas y se cálcula el márgen de construcción marginal.

• Se calcula entonces un factor ponderado de emisiones que es de 0.327 ton CO2/MWh

FECHA INGRESO COMERCIAL

CENTRAL GENERADORA

Ton C02 GwhFactor de emisión Ton CO2/GWh

2002 Miel I (8) 266 0

2001 Termosierrab 49.374 133 371

2001 Porce ii 1.380 0

2001 Puente Guillermo 8 0

2000 ZipaEmg 2 58.955 52 1.137

2000 Termocandelaria 2 44.814 78 575

2000 Termocentro 1 cc 17.027 41 416

2000 Termocandelaria 1 15.486 28 557

2000 TPIEDRAS 10.795 19 575

2000 Urrá 1.315 0

2000 Rio Piedras 126 0

1999 Paipa 4 652.347 676 966

1999 ZipaEmg 3 69.393 65 1.067

1999 Termoemcali 28.255 70 403

1998 TebsaB 1.906.069 4.616 413

1998 Flores 3 120.211 208 577

Total 2.972.727 9.080

Promedio Ponderado 327

Promedio Aritmetico 441

100% 45.242 Gwh20% 9.048 Gwh

Plantas Construidas 20% del total Gwh 2002

Total generado 2002

Ago-02 Miel I (8) 0 265,51

Mar-01 Porce ii 0 1.380,32

Ene-01 Termosierrab 49.374 133,22 371

Sep-00 Termocentro 1 cc 17.027 40,94 416

Jun-00 Termocandelaria 2 44.814 77,91 575

Total 111.216 1.898

Ton C02 Gwh

CINCO ULTIMAS PLANTAS

Factor de emisión Ton CO2/GWh

FECHA INGRESO

COMERCIAL

Datos 2002CENTRAL

GENERADORA

El factor de emisiones para un proyecto de pequeña escala

en el país hipotético...

• El promedio ponderado de los factores de operación marginal y de construcción marginal.

• Dicho factor es de 0.462 ton CO2/MWh.• Si se usara el mayor de los factores de

operación entonces sería de 0.497 ton CO2/MWh.

• Discutir implicaciones....

Volviendo a nuestro proyecto...

• Si se usa el factor más conservador..• Las emisiones de la línea base serán

dadas por : 47,000 MWh * 0.462 ton CO2/MWh = 21,714 ton CO2

• Las emisiones de proyecto son cero• La reducción de emisiones es de 21,714

ton CO2/año• La reducción total de emisiones

dependerá del período de años seleccionado.

Qué pasa en proyectos de mayor escala por encima de

15 MW?• Determinación de la energía evitada es

crítica así como su justificación.• No es posible simplemente excluir toda

la generación renovable del cálculo del marginal de operación, pues en algunos momentos del año, renovables podrían estar sustituyendo renovables.

• Debe considerarse otro tipo de análisis basado en modelos de despacho, etc.

Datos de despacho eléctrico: Colombia

Dispatch order (decreasing capacity factor)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24Hour (by order of decreasing demand)

Tota

l gen

erat

ion

(by

plan

t)

SANFRANCISCO

SANCARLOS

RIOMAYO

GUAVIO

FLORIDA2

TASAJ ER1

RIOGRANDE1

PLAYAS

GUATAPE

MBOGOTA1

SALVAJ INA

MIEL1

TEBSA

MCAUCAN1

GUAJ IR11

GUAJ IR21

BETANIA

GUATRON

CHIVOR

ALBAN

PAGUA

FLORES3

URRA

TPIEDRAS

RPIEDRAS

PRADO4

PRADO

MVALLEC1

MTULUA

MTOLIMA1

Datos de despacho eléctrico: Colombia

Dispatch order (increasing price)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24Hour (by order of decreasing demand)

Tota

l gen

erat

ion

(b

y p

lan

t)

FLORES1

DORADA1

TEBSA

FLORES3

TASAJER1

BETANIA

PORCE2

SANCARLOS

RIOGRANDE1

GUAVIO

GUATAPE

PLAYAS

MIEL1

GUATRON

JAGUAS

PAGUA

PAIPA4

URRA

PRADO4

PRADO

ALBAN

CHIVOR

LATASAJERA

TCENTRO1

ECUADOR24

ECUADOR23

ECUADOR22

ECUADOR21

ECUADOR14

ECUADOR13

ECUADOR12

ECUADOR11

SANFRANCISCO

RIOMAYO

Conclusiones

• Existen criterios para estimación de emisiones en proyectos MDL.

• Apropiación de métodos debe ser claramente respaldada.

• Recuerde que el proceso debe ser transparente y claro no sólo para el desarrollador de proyecto, si no para los actores del MDL.