derecha|miniaturadeimagen|203x203px|La intensidad de carbono de la electricidad mide la cantidad de gases de efecto invernadero emitidos por unidad de electricidad producida. Las unidades están en gramos de equivalentes de CO₂ por kilovatio-hora de electricidad. derecha|miniaturadeimagen|203x203px|Intensidad de emisiones de carbono de las economías en kg de CO₂ por unidad de PIB (2016)
La intensidad de emisión (también llamada intensidad de carbono, C.I. por sus siglas en inglés, cuando lo que se emite es dióxido de carbono) es el ritmo de emisión de un determinado contaminante durante una actividad concreta, o un proceso de producción industrial. Por ejemplo gramos (g) de dióxido de carbono liberado por megajulio de energía producido, o la cantidad de gases de efecto invernadero (GEI) emitida por unidad monetaria del producto interior bruto (PIB). Las intensidades de emisión se utilizan para calcular estimaciones de contaminación atmosférica o GEI basadas en la cantidad de combustible quemado, en el número de animales de ganadería, en los niveles de producción industrial, en las distancias viajadas o en datos similares de actividad. Las intensidades de emisión también pueden emplearse para comparar el impacto medioambiental de diferentes actividades o combustibles. En algún caso los términos relacionados factor de emisión e intensidad de carbono se emplean indistintamente. Diferentes sectores industriales también pueden utilizar estos términos con sentidos distintos. Normalmente el término "carbono" (que en este contexto suele aludir al compuesto CO2 más que al elemento químico C) excluye otros contaminantes, como las partículas. Una variable comúnmente utilizada es la intensidad de carbono por kilovatio-hora (CIPK por sus siglas en inglés), con la cual se compararan emisiones de distintas fuentes de energía eléctrica.
Metodologías Pueden usarse diferentes metodologías para evaluar la intensidad de carbono de un proceso. Entre las más utilizadas se encuentran:
El análisis de ciclo de vida (LCA por sus siglas en inglés): incluye no solo las emisiones de carbono durante un proceso concreto, sino también las originadas por la producción previa y posterior reciclaje (o desecho) de los materiales, las maquinarias y los edificios utilizados para dicho proceso. El LCA es por tanto un método bastante complejo que requiere un gran conjunto de variables. El índice WTW, siglas en inglés "del pozo [de petróleo] a las ruedas [del vehículo que consume el combustible refinado de ese petróleo]", se emplea habitualmente en los sectores de energía y transporte. El WTW es un LCA simplificado considerando solo las emisiones del proceso en sí mismo más las emisiones debidas a la extracción y refinado del material (o combustible) utilizado en el proceso (llamadas también "emisiones aguas arriba"), pero excluyendo las emisiones debidas a la producción y reciclaje de edificios y maquinarias. Los modelos GREET en Estados Unidos y JEC WTW en Europa emplean la metodología WTW. Métodos híbridos WTW-LCA que intentan llenar las lagunas entre ambos sistemas. Por ejemplo, para un vehículo eléctrico, un método híbrido que considere también los GEI debidos a la fabricación y el reciclaje de la batería da unas emisiones de GEI del 10 al 13% más altas que las del WTW. Métodos que no consideran todo el ciclo de vida, sino solo las emisiones durante un proceso concreto; i.e. solo la quema de un combustible en una central eléctrica, sin considerar las emisiones aguas arriba.This method is used by the International Energy Agency in the annual report: CO2 emissions from fuel combustion .
Los diferentes métodos de cálculo pueden llevar a distintos resultados. Estos resultados también pueden variar ampliamente para regiones geográficas diferentes y distintos marcos temporales. Véase, por ejemplo, abajo, en Enlaces externos, cómo la intensidad de carbono de la electricidad varía para diferentes países europeos, y cómo cambió en unos cuantos años: de 2009 a 2013 cayó de media un 20% en la Unión Europea. Así que, cuando se comparan diferentes valores de intensidad de carbono, es importante a considerar correctamente todas las condiciones de contorno (o hipótesis iniciales) para los cálculos. Por ejemplo, los yacimientos chinos de petróleo emiten entre 1,5 y más de 40 g de CO2eq (dióxido de carbono equivalente) por megajulio (MJ) de energía extraído, con aproximadamente el 90% de todos estos yacimientos emitiendo entre 1,5 y 13,5 g de CO2eq por MJ. Para entender esta elevada dispersión de intensidades de carbono es necesaria una desagregación de actividades emisivas aparentemente homogéneas y una consideración apropiada de muchos factores.
Estimación de emisiones Los factores de emisión asumen una relación lineal entre la intensidad de la actividad y las emisiones resultantes de dicha actividad:
Emisióncontaminante = Actividad * Factor de emisióncontaminante
Las intensidades se utilizan también para proyectar posibles escenarios futuros, como los empleados en las valoraciones del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC por sus siglas en inglés), junto con la evolución previsible de población, cantidad de energía consumida, fuentes de esta energía y actividad económica. Las interrelaciones de estas variables se tratan con la llamada identidad de Kaya.
El grado de incertidumbre de las estimaciones resultantes depende significativamente de la categoría de la fuente y del contaminante. Algunos ejemplos:
Las emisiones de dióxido de carbono (CO2) producidas por la quema de un combustible pueden ser estimadas con un alto grado de certeza sin que influya cómo se usa concretamente este combustible, porque estas emisiones dependen casi exclusivamente del contenido de carbono (aquí sí se refiere al elemento químico C) del combustible, el cual generalmente se conoce con elevada precisión. En principio lo mismo ocurre para el dióxido de azufre (SO2), porque el contenido en azufre (S) de cada combustible también se conoce con bastante exactitud. Tanto el carbono como el azufre son casi completamente oxidados durante la combustión, por lo que sus contenidos en el combustible estarán presentes en los gases de combustión como CO2 y SO2 respectivamente. Pero así como el carbono es el componente principal del combustible, el azufre es una impureza, y se puede reducir el SO2 en los gases de combustión empleando un combustible de mejor calidad (con menos azufre) o utilizando tecnología de desulfuración. En cambio, los niveles de otros contaminantes atmosféricos y de gases de efecto invernadero (GEI) diferentes del CO2 dependen de qué tecnología de combustión se emplea. Estas emisiones son básicamente causadas por la combustión incompleta de una pequeña fracción del combustible (monóxido de carbono, metano, compuestos orgánicos volátiles diferentes del metano) o por complicados procesos químicos y físicos durante la combustión y en el humo de la chimenea o el tubo de escape. Ejemplos de dichas emisiones son las partículas en suspensión y los NOx, una mezcla de óxido nítrico, NO, y dióxido de nitrógeno, NO2). Las emisiones de óxido de nitrógeno (I) (N2O) de tierras agrícolas son altamente inciertas porque dependen mucho tanto de las condiciones exactas del suelo como del uso de abono y las condiciones meteorológicas.
Intensidad de carbono de diversas fuentes de energía El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC por sus siglas en inglés) llevó a cabo en 2011 una revisión de la literatura sobre emisiones de CO2 por unidad de energía de diversas tecnologías de generación de electricidad en todo su ciclo de vida. Aunque los resultados variaban mucho, se pudieron establecer las siguientes cifras representativas (el percentil 50):Moomaw, W., P. Burgherr, G. Heath, M. Lenzen, J. Nyboer, A. Verbruggen, 2011: Annex II: Methodology. In IPCC: Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation (ref. page 10)
+Emisiones de gases de efecto invernadero de las diferentes tecnologías de generación eléctrica en todo su ciclo vitalTecnologíaDescripción Gramos CO2eq/kWhe (percentil 50)Hidroelectricidadembalse4Vientoaerogenerador terrestre12Nuclearvarios tipos de reactor de segunda generación16Biomasavarios230Solar térmicaconcentrador solar22Gradiente geotérmicoroca seca caliente45Solar fotovoltaicasilicio policristalino46Gas naturalvarias turbinas de ciclo combinado sin captura de CO2469Carbónvarios tipos de generador sin captura de CO21001
La siguiente tabla muestra la emisión de C02 de algunos combustibles y recursos naturales. En la primera columna está el nombre del combustible o recurso. En la segunda, el CO2 equivalente que emite si se usa solo para producir calor. En algunos casos no procede (por ejemplo, el uranio no se usa para producir calor, al contrario que la madera). En la tercera columna se muestra la ratio energía térmica/energía eléctrica. Y en la cuarta, el CO2 equivalente por kWh eléctrico generado.
+Factores de emisión de combustibles comunesCombustible/recursoGramos de CO2-eq/MJtérmicoEstimaciones mínima y máxima de producción eléctricaW·htérmico/W·heléctricoEléctrico (est. mín. y máx.)gramos CO2-eq)/kW·heléctricoMadera115no procede (n.p.)n.p.Turba106 110n.p.n.p.CarbónB: 91,50–91,72Br: 94,3388B: 2,62–2,85 Br: 3,463,01B: 863–941Br: 1175955Petróleo733,40893Gas naturalcc: 68,20oc: 68,4051cc: 2,35 (2,20–2,57)oc: 3,05 (2,81–3,46)cc: 577 (491–655)oc: 751 (627–891)599Central geotérmica3~n.p.TL 0–1TH 91–122UranioEnergía nuclearn.p.WL 0.18 (0,16~0,40)WH 0,20 (0,18~0,35)WL 60 (10~130)WH 65 (10~120)Energía hidroeléctrican.p.0,046 (0,020–0,137)15 (6,5–44)Energía termosolar de concentraciónn.p.n.p.40±15#Energía solar fotovoltaican.p.0,33 (0,16-0,67)106 (53–217)Energía eólican.p.0,066 (0,041-0,12)21 (13–40) Nota: 3,6 MJ = 1 kW·h = kilovatio-hora, por lo que 1 g/MJ = 3,6 g/kW·hLeyenda: B = hulla (en caldera antigua supercrítica)–(nueva subcrítica), Br = lignito (nuevo subcrítica), cc = ciclo combinado, oc = ciclo abierto, TL = baja temperatura/circuito cerrado (doblete geotérmico), TH = alta temperatura/circuito abierto, WL = Reactores de agua ligera, WH = Reactores de agua pesada, estimación educada.
Intensidad de carbono de diversos medios de transporte La Agencia Europea de Medio Ambiente da las siguientes cifras:
+Emisiones de diferentes tipos de vehículosMedio de transporteNúmero de pasajeros para los que se hace el cálculo Gramos de CO2 por pasajero y km recorridoavión88285autobús12,768furgoneta455coche442tren15614
Intensidad de carbono por regiones alt=Refer to caption.|miniaturadeimagen|Intensidad de emisiones de gases de efecto invernadero en el año 2000, incluyendo los cambios de uso del suelo.alt=Refer to caption.|miniaturadeimagen|Intensidad de carbono por PIB (utilizando paridad de poder de compra) en diferentes regiones, 1982-2011.alt=Refer to caption.|miniaturadeimagen|Intensidad de carbono de PIB (utilizando MER) para regiones diferentes, 1982-2011. Las siguientes tablas muestran la intensidad de carbono del PIB en tipos de cambio de mercado (MER por sus siglas en inglés) y paridades de poder adquisitivo (PPA). Las unidades son toneladas métricas de dióxido de carbono por mil dólares estadounidenses de 2005. El dato está tomado de la Administración de Información Energética estadounidense. Los datos anuales entre 1980 y 2009 se promedian con la siguiente división: 1980-89, 1990–99, y 2000–09.
+Intensidad de carbono del PIB, medido en MERRegión1980-891990-992000-09África1,131491,207021,03995Asia y Oceanía0,862560,830150,91721América del Sur y Central0,558400,572780,56015EurasiaND3,317862,36849Europa0,368400,372450,30975Oriente Medio0,987791,214751,22310América del Norte0,693810,586810,48160Mundial0,621700,661200,60725