Intensywność emisji - Emission intensity
Emisyjność (również emisyjność , Cl ) jest poziom emisji danej zanieczyszczeń w stosunku do natężenia specyficznej aktywności lub procesu produkcji przemysłowej; na przykład w gramach z dwutlenku węgla uwalnianego na Megajoule wytwarzanej energii, albo stosunek emisji gazów cieplarnianych przedłożonych PKB (PKB). Intensywności emisji wykorzystuje się do oszacowania zanieczyszczenia powietrza lub emisji gazów cieplarnianych na podstawie ilości spalanego paliwa , liczby zwierząt w hodowli zwierząt , poziomów produkcji przemysłowej, przebytych odległości lub podobnych danych dotyczących działalności. Intensywności emisji można również wykorzystać do porównania wpływu na środowisko różnych paliw lub działań. W niektórych przypadkach powiązane terminy współczynnik emisji i intensywność węgla są używane zamiennie. Stosowany żargon może być różny, dla różnych dziedzin/sektorów przemysłowych; zwykle termin „węgiel” wyklucza inne zanieczyszczenia, takie jak emisje cząstek stałych. Jedną z powszechnie stosowanych wartości jest intensywność węgla na kilowatogodzinę ( CIPK ), która służy do porównywania emisji z różnych źródeł energii elektrycznej.
Metodologie
Do oceny intensywności emisji dwutlenku węgla w procesie można stosować różne metodologie. Wśród najczęściej stosowanych metodologii znajdują się:
- Ocena całego cyklu życia (LCA): obejmuje nie tylko emisje dwutlenku węgla spowodowane konkretnym procesem, ale także te wynikające z produkcji i końca życia materiałów, instalacji i maszyn wykorzystywanych w rozważanym procesie. Jest to dość złożona metoda, wymagająca dużego zestawu zmiennych.
- Well-to-wheels (WTW), powszechnie stosowane w sektorach energii i transportu: jest to uproszczona LCA uwzględniająca emisje samego procesu, emisje wynikające z wydobycia i rafinacji materiału (lub paliwa) używanego w proces (również „emisje upstream”), ale z wyłączeniem emisji związanych z produkcją i wycofaniem z eksploatacji instalacji i maszyn. Metodologia ta jest stosowana w USA w modelu GREET, aw Europie w JEC WTW .
- Metody hybrydowe WTW-LCA, próbujące wypełnić lukę pomiędzy metodami WTW i LCA. Na przykład, w przypadku pojazdu elektrycznego, metoda hybrydowa uwzględniająca również GHG ze względu na produkcję i koniec żywotności baterii daje emisje GHG o 10-13% wyższe w porównaniu z WTW
- Metody nie uwzględniające aspektów LCA, a jedynie emisje występujące podczas określonego procesu; tj. tylko spalanie paliwa w elektrowni, bez uwzględniania emisji Upstream.
Różne metody obliczeń mogą prowadzić do różnych wyników. Wyniki mogą się znacznie różnić również dla różnych regionów geograficznych i ram czasowych (patrz na przykład, jak IK energii elektrycznej różni się w różnych krajach europejskich i jak zmieniała się w ciągu kilku lat : od 2009 do 2013 r. IK energii elektrycznej w Unii Europejskiej spadła średnio o 20%, więc porównując różne wartości Intensywności Węgla, ważne jest, aby poprawnie uwzględnić wszystkie warunki brzegowe (lub hipotezy początkowe) brane pod uwagę w obliczeniach.Na przykład chińskie pola naftowe emitują od 1,5 do ponad 40 g CO 2 równoważniki na MJ, przy czym około 90% wszystkich pól emituje 1,5–13,5 g ekwiwalentu CO 2 . Takie wysoce wypaczone wzorce intensywności węgla wymagają dezagregacji pozornie jednorodnych działań emisyjnych i właściwego uwzględnienia wielu czynników w celu zrozumienia.
Szacowanie emisji
Współczynniki emisji zakładają liniową zależność między intensywnością działalności a emisją wynikającą z tej działalności:
Emisja zanieczyszczenia = aktywność * czynnik emisji zanieczyszczenia
Intensywności są również wykorzystywane w prognozowaniu możliwych przyszłych scenariuszy, takich jak te stosowane w ocenach IPCC , wraz z prognozowanymi przyszłymi zmianami w populacji, działalności gospodarczej i technologiach energetycznych. Wzajemne relacje tych zmiennych traktowane są w ramach tzw. tożsamości Kayi .
Poziom niepewności otrzymanych oszacowań zależy w znacznym stopniu od kategorii źródła i zanieczyszczenia. Kilka przykładów:
- Emisje dwutlenku węgla (CO 2 ) ze spalania paliwa można oszacować z dużą dozą pewności niezależnie od sposobu wykorzystania paliwa, ponieważ emisje te zależą prawie wyłącznie od zawartości węgla w paliwie, co jest ogólnie znane z wysokim stopniem precyzji. To samo dotyczy dwutlenku siarki (SO 2 ), ponieważ zawartość siarki w paliwach jest również ogólnie dobrze znana. Zarówno węgiel i siarka są prawie całkowicie utlenione podczas spalania i wszystkie atomami węgla i siarki w paliwie będzie obecne w gazach spalinowych , jak CO 2 i SO 2 , odpowiednio.
- W przeciwieństwie do tego, poziomy innych zanieczyszczeń powietrza i emisji gazów cieplarnianych innych niż CO 2 ze spalania zależą od precyzyjnej technologii stosowanej podczas spalania paliwa. Emisje te są zasadniczo spowodowane albo niepełnym spalaniem niewielkiej części paliwa ( tlenek węgla , metan , niemetanowe lotne związki organiczne ) albo skomplikowanymi procesami chemicznymi i fizycznymi podczas spalania oraz w kominie lub rurze wydechowej. Przykładami są cząstki NO x , mieszaniny tlenek azotu NO i dwutlenek azotu , NO 2 ).
- Emisje podtlenku azotu (N 2 O) z gleb rolniczych są wysoce niepewne, ponieważ w dużym stopniu zależą od dokładnych warunków glebowych, stosowania nawozów i warunków meteorologicznych .
Wytwarzanie energii elektrycznej
Przegląd literatury dotyczący wielu źródeł energii w całym cyklu życia CO
2emisje na jednostkę wytworzonej energii elektrycznej, przeprowadzone przez Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu w 2011 r., wykazały, że CO
2wartość emisji, która mieściła się w 50. percentylu wszystkich badań emisji w całym cyklu życia, była następująca.
Technologia | Opis | 50. percentyl (g CO 2-eq/kWh e ) |
---|---|---|
Hydroelektryczny | zbiornik | 4 |
Wiatr | na brzegu | 12 |
Jądrowy | różne typy reaktorów II generacji | 16 |
Biomasa | różny | 230 |
Słoneczna termiczna | paraboliczne koryto | 22 |
Geotermalna | gorąca sucha skała | 45 |
Fotowoltaika słoneczna | Krzem polikrystaliczny | 46 |
Gazu ziemnego | różne turbiny o cyklu kombinowanym bez płukania | 469 |
Węgiel | różne typy generatorów bez szorowania | 1001 |
Paliwo/ Zasób |
Termiczne g(CO 2 -eq)/MJ th |
Intensywność energii (oszacowanie min. i maks.) W·h th /W·h e |
Elektryczny (oszacowanie min. i maks.) g(CO 2 -eq)/kW·h e |
---|---|---|---|
drewno | 115 | ||
Torf |
106 110 |
||
Węgiel |
B: 91,50–91,72 Br: 94,33 88 |
B: 2,62–2,85 Br: 3,46 3,01 |
B:863-941 Br:1175 955 |
Olej | 73 | 3.40 | 893 |
Gazu ziemnego |
cc:68,20 oc:68,40 51 |
cm3:2,35 (2,20 – 2,57) ok :3,05 (2,81 – 3,46) |
ok.: 577 (491–655) ok : 751 (627–891) 599 |
geotermalnej energii |
3 ~ |
T L 0–1 T H 91–122 |
|
Uran Energia jądrowa |
szer. dł. 0,18 (0,16~0,40) szer. wys. 0,20 (0,18~0,35) |
W L 60 (10 ~ 130) W H 65 (10 ~ 120) |
|
Elektryczność wodna | 0,046 (0,020 – 0,137) | 15 (6,5 – 44) | |
Stęż. Energia słoneczna | 40 ±15# | ||
Fotowoltaika | 0,33 (0,16 – 0,67) | 106 (53–217) | |
Moc wiatru | 0,066 (0,041 – 0,12) | 21 (13-40) |
Uwaga: 3,6 MJ = megadżul(y) == 1 kW·h = kilowatogodzina(-y), zatem 1 g/MJ = 3,6 g/kW·h.
Legenda: B = węgiel kamienny (nadkrytyczny)–(nowy podkrytyczny) , Br = węgiel brunatny (nowy podkrytyczny) , cc = obieg mieszany , oc = obieg otwarty , T L = obieg niskotemperaturowy/zamknięty (dublet geotermalny) , T H = wysokotemperaturowy/otwarty obwód , W L = Reaktory na lekką wodę , W H = Reaktory na ciężką wodę , # Oszacowanie wykształcone .
Intensywność węgla w regionach
Poniższe tabele przedstawiają emisyjność PKB w rynkowych kursach wymiany (MER) i parytetach siły nabywczej (PPP). Jednostki to tony metryczne dwutlenku węgla na tysiąc dolarów w 2005 roku . Dane pochodzą z US Energy Information Administration . Dane roczne z lat 1980-2009 są uśrednione dla trzech dekad: 1980-89, 1990-99 i 2000-09.
1980-89 | 1990-99 | 2000-09 | |
---|---|---|---|
Afryka | 1.13149 | 1.20702 | 1,03995 |
Azja i Oceania | 0,86256 | 0,83015 | 0,91721 |
Ameryka Środkowa i Południowa | 0,55840 | 0,57278 | 0,56015 |
Eurazja | Nie dotyczy | 3,31786 | 2,36849 |
Europa | 0,36840 | 0,37245 | 0,30975 |
Bliski Wschód | 0,98779 | 1,21475 | 1,22310 |
Ameryka północna | 0,69381 | 0,58681 | 0,48160 |
Świat | 0,62170 | 0,66120 | 0,60725 |
1980-89 | 1990-99 | 2000-09 | |
---|---|---|---|
Afryka | 0,48844 | 0.50215 | 0,43067 |
Azja i Oceania | 0,66187 | 0,59249 | 0,57356 |
Ameryka Środkowa i Południowa | 0,30095 | 0,30740 | 0,30185 |
Eurazja | Nie dotyczy | 1.43161 | 1.02797 |
Europa | 0,40413 | 0,38897 | 0,32077 |
Bliski Wschód | 0,51641 | 0,65690 | 0,65723 |
Ameryka północna | 0,66743 | 0,56634 | 0,46509 |
Świat | 0,54495 | 0,54868 | 0,48058 |
W 2009 r. intensywność CO 2 PKB w krajach OECD zmniejszyła się o 2,9% i wyniosła 0,33 kCO 2 /$05p w krajach OECD. („$05p” = dolary amerykańskie z 2005 r., przy użyciu parytetów siły nabywczej). Stany Zjednoczone odnotowały wyższy wskaźnik 0,41 kCO 2 / $05 pensów, podczas gdy Europa wykazała największy spadek intensywności CO 2 w porównaniu z poprzednim rokiem (-3,7%). Intensywność emisji CO 2 nadal była z grubsza wyższa w krajach spoza OECD. Pomimo niewielkiej poprawy, Chiny nadal notowały wysoką intensywność emisji CO 2 (0,81 kCO 2 / $05 pensów). Intensywność emisji CO 2 w Azji wzrosła w 2009 roku o 2%, ponieważ zużycie energii nadal rosło w szybkim tempie. Istotne wskaźniki zaobserwowano także w krajach WNP i na Bliskim Wschodzie.
Intensywność węgla w Europie
Całkowite emisje CO 2 związane ze zużyciem energii były o 5% niższe od poziomu z 1990 r. w 2007 r. W latach 1990–2007 emisje CO 2 związane ze zużyciem energii zmniejszyły się średnio o 0,3% rocznie, chociaż aktywność gospodarcza (PKB) wzrosła o 2,3% /rok. Po spadku do 1994 r. (-1,6%/rok), emisje CO 2 stale rosły (średnio 0,4%/rok) do 2003 r. i od tego czasu powoli spadały (średnio o 0,6%/rok). Całkowite emisje CO 2 na mieszkańca spadły z 8,7 t w 1990 r. do 7,8 t w 2007 r., czyli o 10%. Prawie 40% zmniejszenia intensywności CO 2 wynika ze zwiększonego wykorzystania nośników energii o niższych współczynnikach emisji. Całkowite emisje CO 2 na jednostkę PKB, „ intensywność CO 2 ”, spadały szybciej niż energochłonność: odpowiednio o 2,3%/rok i 1,4%/rok, średnio w latach 1990-2007.
Commodity Exchange Bratysława (CEB) został obliczony intensywności emisji dwutlenku węgla do emisji dobrowolne zmniejszenie intensywności projekty węgla w 2012 roku za 0,343 tn / MWh.
Współczynniki emisji dla raportowania inwentaryzacji gazów cieplarnianych
Jednym z najważniejszych zastosowań współczynników emisji jest raportowanie krajowych wykazów gazów cieplarnianych w ramach Ramowej konwencji Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu (UNFCCC). Tak zwane strony załącznika I do UNFCCC muszą corocznie zgłaszać swoje krajowe całkowite emisje gazów cieplarnianych w sformalizowanym formacie sprawozdawczym, definiując kategorie źródeł i paliwa, które należy uwzględnić.
UNFCCC zaakceptowała zrewidowane wytyczne IPCC z 1996 r. dotyczące krajowych wykazów gazów cieplarnianych , opracowane i opublikowane przez Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu (IPCC) jako metody szacowania emisji, które muszą być stosowane przez strony konwencji w celu zapewnienia przejrzystości, kompletności i spójności , porównywalność i dokładność krajowych inwentaryzacji gazów cieplarnianych. Niniejsze wytyczne IPCC są głównym źródłem domyślnych współczynników emisji. Niedawno IPCC opublikował Wytyczne IPCC 2006 dotyczące krajowych wykazów gazów cieplarnianych . Te i wiele innych wskaźników emisji gazów cieplarnianych można znaleźć w bazie danych wskaźników emisji IPCC. Komercyjnie obowiązujące organizacyjne wskaźniki emisji gazów cieplarnianych można znaleźć w wyszukiwarce EmissionFactors.com.
Szczególnie w przypadku emisji innych niż CO 2 często występuje wysoki stopień niepewności związany z tymi współczynnikami emisji, gdy stosuje się je do poszczególnych krajów. Ogólnie rzecz biorąc, zastosowanie współczynników emisji dla poszczególnych krajów zapewniłoby dokładniejsze szacunki emisji niż zastosowanie domyślnych współczynników emisji. Według IPCC, jeśli działalność jest głównym źródłem emisji dla danego kraju („źródło kluczowe”), „dobrą praktyką” jest opracowanie współczynnika emisji specyficznego dla danego kraju.
Współczynniki emisji dla raportowania inwentaryzacji zanieczyszczeń powietrza
Komisji Gospodarczej Organizacji Narodów Zjednoczonych dla Europy i UE dyrektywa krajowych poziomów emisji (2016) kraje wymagają, aby produkować roczne krajowe spisy Zanieczyszczenie powietrza emisji zgodnie z postanowieniami Konwencji o dalekie transgranicznego zanieczyszczania powietrza (CLRTAP).
Grupa Zadaniowa Europejskiego Programu Monitorowania i Oceny (EMEP) Europejskiej Agencji Środowiska opracowała metody szacowania emisji i związanych z nimi wskaźników emisji dla zanieczyszczeń powietrza, które zostały opublikowane w przewodniku EMEP/CORINAIR dotyczącym inwentaryzacji emisji TFEIP.
Cele intensywne
Węgiel, będący głównie węglem, emituje dużo CO
2po spaleniu: ma wysoki poziom CO
2intensywność emisji. Gaz ziemny, będący metanem (CH4), ma 4 atomy wodoru do spalenia na każdy węgiel, a zatem ma średni CO
2 intensywność emisji.
Źródła wskaźników emisji
Gazy cieplarniane
- Wytyczne IPCC z 2006 r. dotyczące krajowych wykazów gazów cieplarnianych
- Zmienione wytyczne IPCC z 1996 r. dotyczące krajowych wykazów gazów cieplarnianych (podręcznik) .
- Baza danych współczynników emisji IPCC
- Raport z Krajowej Inwentaryzacji: Źródła i Zlewy Gazów Cieplarnianych w Kanadzie .
- Baza danych współczynników emisji Zjednoczonego Królestwa .
Zanieczyszczenia powietrza
- AP 42, Zestawienie czynników emisji zanieczyszczeń powietrza Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska
- EMEP/CORIMAIR 2007 Przewodnik po inwentaryzacji emisji .
- Emisje niezorganizowane wyciekają z zakładów produkujących etylen i innych chemikaliów .
Odwiert do rafinerii CI wszystkich głównych aktywnych pól naftowych na świecie
W artykule opublikowanym 31 sierpnia 2018 r. przez Masnadi et al, opublikowanym przez Science , autorzy wykorzystali „narzędzia modelowania CI sektora naftowego o otwartym kodzie źródłowym” do „modelowania CI od odwiertu do rafinerii wszystkich głównych aktywnych pól naftowych na całym świecie – i do zidentyfikować główne czynniki powodujące te emisje”. Porównali 90 krajów o największym śladzie naftowym. Badanie Science , przeprowadzone przez Uniwersytet Stanforda, wykazało, że kanadyjska ropa naftowa jest „czwartym pod względem intensywności emisji gazów cieplarnianych (GHG) na świecie” za Algierią, Wenezuelą i Kamerunem.
Zobacz też
- Intensywność zasobów
- Energochłonność
- Ślad węglowy
- Gospodarka niskoemisyjna
- Niskoemisyjny standard paliwa
- Inwentaryzacja emisji
- Zanieczyszczenie powietrza
- AP 42 Zestawienie czynników emisji zanieczyszczeń powietrza
- Norma emisji pojazdu
- Gaz cieplarniany i efekt cieplarniany
- Lista gazów cieplarnianych IPCC
- Mobilny kredyt redukcji emisji
- Wymuszanie radiacyjne
- Tożsamość Kayi
Bibliografia
Linki zewnętrzne
- Artykuł w Washington Post z przykładem zmiany intensywności emisji dwutlenku węgla
- Uwaga dotycząca zmian natężenia CO 2 w sieci elektrycznej w Wielkiej Brytanii wraz z upływem czasu
- Sprawozdanie specjalne IPCC na temat scenariuszy emisji
- Statystyczny Przegląd Energetyczny 2012
- Światowa Rada Energetyczna: Baza danych Odyssee
- Międzynarodowa Agencja Energii: Emisja CO2 ze spalania paliw
- Intensywność emisji dwutlenku węgla w energii elektrycznej w państwach członkowskich UE: wpływ na emisje gazów cieplarnianych z pojazdów elektrycznych
- Hybrydowa metoda LCA-WTW do oceny śladu węglowego pojazdów elektrycznych
- Intensywność emisji dwutlenku węgla z różnych regionów