Integration with Partial Context Switching

consumidor que tendrían varios escenarios energéticos propuestos es su coste ambiental en términos de emisiones contaminantes a largo plazo. A pesar de que típicamente no es un factor que se haya incluido en la planificación energética de un país, ya es una herramienta que se está empezando a utilizar en Europa. De hecho, el borrador del Plan Nacional de España publicado en noviembre de 2018 (PNIEC) incluye este análisis.

Para ello, se ha creado un segundo modelo que calcula las emisiones que tendrán las plantas térmicas convencionales (gas y carbón) en base a sus emisiones históricas reportadas y a su generación futura, extraída del modelo de casación marginalista del sistema eléctrico (capítulo 4).

5.1 Estructura del modelo

En la ilustración 11 se muestra un esquema simplificado de la metodología de cálculo de los indicadores ambientales, que a continuación se detalla paso a paso:

Extracción de los datos históricos de emisiones por planta Simulación de la casación histórica para extraer la generación por planta Estimación del factor de emisión medio de cada planta (por contaminante) y asignación de un factor genérico a plantas de nueva instalación Multiplicación de la generación extraída de los escenarios de casación futuros por el factor de emisión de cada central

1. Extracción de los datos históricos de las emisiones por planta

Estos valores se han obtenido a partir de dos fuentes diferentes. En primer lugar, todos los estados miembros de la UE están obligados a publicar anualmente las emisiones contaminantes totales de sus principales plantas de generación de energía; en la LCPD (‘Large Combustion Plants Directive’; la directiva de grandes plantas de emisión) se establece que se han de presentar estos números, que a su vez se hacen públicos en la ‘European Environment Agency’ (Agencia Europea del Medioambiente). De esta forma, se han obtenido las emisiones totales en toneladas de: NOx, SOx y PM (Environmental Energy Agency, 2018) para todo el periodo disponible; 2007-2016.

Sin embargo, las emisiones reportadas se corresponden con el total de vertidos a la atmósfera de cada contaminante. La mayor parte de las plantas de generación de electricidad en Polonia sirven también para generar calor (son plantas de cogeneración). Por esta razón, para conseguir el dato de las emisiones únicamente relacionadas con su generación de electricidad, se ha tenido que realizar una simplificación: se ha asumido que las emisiones y generación totales de cada planta se reparten proporcionalmente en base sus MW térmicos y eléctricos.

Por otro lado, también se han obtenido las emisiones totales de CO2 de cada planta a partir de los datos publicados por ‘Europe Beyond Coal’, en las que también se ha hecho el ajuste entre la generación térmica y eléctrica, ya que en esta base de datos recoge el dato de emisiones totales (Europe Beyond Coal: European Coal Plant Database, 2018).

En la gráfica 30 se recogen las emisiones históricas de las centrales térmicas de Polonia (las emisiones directamente relacionadas con su sistema eléctrico)

Gráfica 30. Emisiones históricas del sistema eléctrico polaco.

50 55 60 65 70 0 100 200 300 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 CO 2 Mi lli on s (S O x, NOx , P M ) Thous an ds

Como se puede observar, las emisiones de los principales contaminantes en Polonia han caído mucho desde 2007, y esto es debido a varios factores:

- Por un lado, la penetración renovable ha ido en aumento, habiendo apostado el país por biomasa y por la eólica terrestre sobre todo. Esto ha hecho que la cuota de generación del carbón en el mix cayera desde un 96% en 2007 hasta un 88% en 2016. Dado que la energía renovable no tiene emisiones en generación (exceptuando la biomasa, que se considera que tiene emisiones netas nulas (en CO2) y las centrales térmicas de gas tienen unos factores de emisión mucho menores que el carbón (sobre todo de SOx), las emisiones totales han caído mucho.

- Otro factor que ha afectado a la caída de las emisiones son las imposiciones establecidas en el IED (‘The Industrial Emissions Directive’; La Directiva de Emisiones Industriales), que impuso unos estándares de emisión más estrictos en las centrales de generación de Europa, y a los cuales se adaptó la mayor parte de las centrales de Polonia con instrumentos más modernos de control de emisiones (filtros, sistemas de desulfuración, etc.)

2. Simulación de la casación histórica

Además, para conocer las emisiones futuras hubo que establecer un ratio de emisión por cada planta en toneladas/GWh. Para ello, dado que no está publicada la generación por planta en la directiva de emisiones ni la muestra el operador de electricidad polaco, se ha tenido que estimar a partir de la simulación de la casación histórica con el modelo marginalista. Dado que éste es capaz de replicar el precio de la electricidad con un error pequeño, se asume que el despacho de generación que devuelve también es cercano a la realidad. De esta forma, se extraído la generación histórica de cada planta del modelo de casación (periodo 2007-2016).

3. Estimación del factor medio de emisión de cada planta

En primer lugar, se han calculado los factores de emisión históricos al cruzar las emisiones por contaminante de cada planta (punto 1) con su generación (punto 2). Además, para el

resto del periodo simulado (2018-2050) se ha utilizado el valor medio por planta de todo el histórico obtenido (2007-2016).

El factor de emisión medio del carbón y el gas está recogido en la tabla 9 (aunque en la modelación se han utilizado valores por planta). Como resumen, salvo algún punto aislado con valores muy elevados, la mayor parte de las plantas está dentro de lo razonable. Excepto

Konin, Zeran y Patnow I (a las que se aplicóel valor genérico), se considera que el resto está dentro de un rango aceptable en base a la información publicada por la universidad de Florida del Sur, donde se muestran índices de emisión en torno a 33 g/kWh de SOx, 8 g/kWh de NOx y 1000 g/kWh de CO2en algunas plantas de carbón de India18 (Moti L. Mittal, 2012).

Además, debido a que algunas de las plantas incluidas en el modelo de casación no están recogidas en las bases de datos de contaminantes hay un pequeño factor de error en las emisiones futuras. Para estos casos se ha tomado un valor de emisión genérico para plantas operativas de cada tecnología (gas y carbón). Este valor se ha obtenido a partir de distintas fuentes: de RTE para los valores de CO2 (RTE, 2018), y del Global ‘CCS Institute’ (Instituto global de captura y secuestro de carbono) para las centrales de gas. Debido a lo particulares que son las centrales de carbón polacas, su factor de emisión genérico se ha obtenido a partir de los valores medios de la modelación.

Finalmente, se asume que las plantas de nueva instalación mejorarán en un 10% el factor de emisión de las genéricasbajo la hipótesis de que la tecnología va a evolucionar con el tiempo y las plantas irán adaptándose a estándares de emisión más estrictos.

Tabla 9. Conclusiones principales factores de emisión. Contaminante (g/kWh) Factor de emisión histórico medio Factor de emisión plantas genéricas carbón Factor de emisión plantas genéricas gas NOx 2.89 2.89 0.10 SOx 2.13 2.13 0.10 PM 0.47 0.46 0.05 CO2 1244 960 350

18Estos valores sólo se han de tomar como una guía, dado que las emisiones totales dependen de la

No se ha hecho una separación entre las centrales de gas de ciclo abierto y de ciclo combinado, sino que se las ha considerado como una sola tecnología. Su diferencia de emisiones estará en la generación de cada tecnología, que estará introducida dentro de su factor de eficiencia (menor en el caso de las centrales de ciclo abierto).

4. Multiplicación de los factores medios de emisión por la generación futura en los

cuatro escenarios simulados

Por último, se ha obtenido un agregado de los efectos ambientales de las cuatro rutas energéticas analizadas en este proyecto y se han calculado de las emisiones totales del sistema eléctrico polaco para cada uno de esos casos.

5.2 Back-testing

de las emisiones históricas de su sistema eléctrico

Finalmente, para testar la capacidad del modelo para estimar las emisiones futuras, se muestra en la tabla 10 el error entre las emisiones históricas reportadas (punto 1) y las emisiones totales que tendría su generación utilizando los factores de emisión medios por planta. Como el error medio para todos los contaminantes analizados es inferior al 6% se considera que el análisis suficientemente robusto como para estimar las emisiones del sistema eléctrico polaco a futuro.

Tabla 10. Back-testingdel error incurrido por contaminante para todo el espectro histórico.

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Error Medio SOx 0.0% -0.7% -5.2% -3.6% -4.5% -5.1% -1.3% -3.4% -3.6% -10.1% -3.7% NOx 0.0% -1.0% -6.3% -4.7% -5.5% -6.2% -1.3% -3.8% -6.4% -13.1% -4.8% PM 0.0% -0.6% -6.0% -4.9% -6.6% -7.8% -1.8% -5.1% -5.0% -14.0% -5.2% CO2 0.0% -1.0% -6.9% -5.1% -6.0% -6.4% -0.7% -2.2% -5.2% -6.0% -4.0%