Figura 1. Diagrama de flujo de APDR
LÍNEA
BASE
PROYECTO
MODERNIZACIÓN DE LA INDUSTRIA
SIDERURGICA INTEGRADA
ACERIAS PAZ DEL RÍO S.A.
INFORME FINAL
Presentado a:
UPME
Por:
ACADEMIA COLOMBIANA DE
CIENCIAS EXACTAS, FÍSICAS Y NATURALES
(ACCEFYN)
Bogotá, Julio de 2003
TABLA
DE CONTENIDO
4.1.3 Tiempo de vida del proyecto
4.2 Metodología para el cálculo de las emisiones de
la Línea Base
5. Emisiones de los escenarios
5.1 escenario base. calculo de emisiones
5.2 ESCENARIO BASE. PROYECCIÓN DE EMISIONES
5.3.1 Escenario 1. Emisiones del proyecto
5.3.2 Escenario 2. Emisiones del proyecto
5.4 Cálculo de la reducción de emisiones
5.5 Proyección de la reducción anual de emisiones
TABLAS
Tabla 1. Producción del Alto Horno de APDR..
Tabla 2.
Escenario Base. Producción, energía consumida y emisiones totales de CO2
Tabla 3.
Escenario Base: Energía y emisiones de los combustibles.
Tabla 4.
Escenario Base. Índices
de energía y de emisiones.
Tabla 5.
Escenario 1. Producción, energía consumida y emisiones totales.
Tabla 6.
Escenario 1. Cálculo de Energía y Emisiones de los Combustibles Consumidos
Tabla 7. Índices de energía y de
emisiones para el primer escenario.
Tabla 8.
Escenario 2. Producción, energía consumida y emisiones totales.
Tabla 9.
Escenario 2. Cálculo de Energía y Emisiones de los Combustibles Consumidos
Tabla 10.
Escenario 2. Índices de
energía y de emisiones
Tabla 11. Calculo
de la reducción de emisiones en los dos escenarios
FIGURAS
Figura 1. Diagrama de flujo de APDR
Figura 2.
Escenario Base. Flujo de Masa dentro de la planta de producción.
Figura 3.
Escenario Base. Consumo de
energía en la planta de producción
Figura 4.
Escenario Base. Producción de
gas de coque en la planta de coquización.
Figura 5. Todos
lo escenarios. Flujos de
energía en la planta de fuerza.
Figura 6.
Escenario Base. Flujos de
energía y cálculo de emisiones de todo el sistema.
Figura 7.
Escenario 1. Flujos de masa dentro de la planta de producción.
Figura 8.
Escenario 2. Flujos de masa dentro de la planta de producción
Figura 9.
Escenario 1. Consumos de
energía para cada uno de los procesos en la planta de producción
Figura 10.
Escenario 2. Consumos de
energía para cada uno de los procesos en la planta de producción
Figura 11.
Escenarios 1 y 2. Producción
de gas de coque en la planta de coquización.
Figura 12.
Escenario 1. Flujos de energía
y cálculo de emisiones de todo el sistema.
Figura 13.
Escenario 2. Flujos de energía
y cálculo de emisiones de todo el sistema.
En la formulación de Proyectos para el MDL, es necesario
desarrollar Líneas Base específicas para cada proyecto, y Procedimientos de
Monitoreo y Verificación de la Reducción de Emisiones que genera el Proyecto.
El cálculo de la reducción de emisiones depende fundamentalmente
de la denominada Línea Base, la cual es el escenario de emisiones de CO2 que
ocurrirían en ausencia del proyecto. El proyecto MODERNIZACIÓN DE LA INDUSTRIA
SIDERURGICA INTEGRADA ACERIAS PAZ DEL RIO S.A desarrolla una serie de transformaciones de tipo
tecnológico que conllevan ahorro de energía, mejora de la productividad de la
planta y por ende, reducción de emisiones de CO2 tanto globales para
la planta como por unidad de producto terminado. En el presente documento se
desarrollan los lineamientos generales para la formulación de la línea base de
emisiones del mismo y para la estimación de reducción de emisiones durante la
vida del proyecto.
El objetivo
de este documento es:
·
Desarrollar
la metodología para una Línea Base aplicable al proyecto de MODERNIZACION DE LA INDUSTRIA SIDERURGICA INTEGRADA ACERIAS
PAZ DEL RIO S.A. y similares.
El proyecto
de APDR es un proyecto de eficiencia energética, consistente en la
rehabilitación de la Industria Siderúrgica Integrada de Paz de Río, con los
siguientes componentes:
·
Cambio
de equipos viejos por unos más eficientes
·
Rediseño
de procesos con ahorros de energía.
·
Instalación
de sistemas automáticos de control de procesos que mejoran la eficiencia
energética.
·
Conversión
de procesos de tandas a procesos continuos.
·
Aumento
en la capacidad de producción con disminución de la intensidad energética por
unidad de producto.
El proceso
productivo en APDR (Siderúrgica Integrada Acerías Paz del Río), como se
describe en el documento descriptivo del proyecto[a],
se compone de cuatro grandes etapas: Minería, Fabricación Primaria
(Sinterización, Coquería y Alto Horno), Aceración (Convertidores y Horno
Eléctrico) y Laminación (Ver Figura 1). APDR es una empresa que opera en Colombia desde
hace más de 50 años y su capacidad de producción no ha variado de manera
significativa en los últimos años. La producción anual del Alto Horno se da en
la Tabla 1. En los
últimos 15 años su producción ha sido ligeramente superior a 300.000 ton/año. A pesar de las variaciones
en los precios de los combustibles y demás insumos, su disponibilidad y en
otros factores que afectan la producción de la planta, ésta se ha mantenido
prácticamente constantes. De acuerdo a lo anterior, se toma como escenario base
el promedio de la producción diaria de los últimos 16 meses (año 2002 mas 4
meses del 2003) multiplicado por 365 días para obtener el comportamiento de la
planta en un año en cuanto se refiere a su producción, consumos de materias primas,
combustibles, y otros insumos
Tabla 1. Producción del Alto
Horno de APDR
|
|
PRODUCCIÓN |
||||
|
Año |
Programado (ton) |
Obtenido (ton) |
Desviación (ton) |
Cumplido (%) |
Rendimiento Real (%) |
|
2003(Acum.) |
140,410 |
140,121 |
-289 |
100 |
94 |
|
2002 |
331,350 |
312,878 |
-18,472 |
94 |
96 |
|
2001 |
306,900 |
319,821 |
12,921 |
104 |
98 |
|
2000 |
325,573 |
287,384 |
-38,189 |
88 |
98 |
|
1999 |
333,900 |
265,603 |
-68,297 |
80 |
96 |
|
1998 |
298,820 |
260,367 |
-38,453 |
87 |
96 |
|
1997 |
320,400 |
323,680 |
3,280 |
101 |
97 |
|
1996 |
301,650 |
288,829 |
-12,821 |
96 |
96 |
|
1995 |
315,600 |
287,792 |
-27,808 |
91 |
98 |
|
1994 |
261,810 |
250,781 |
-11,029 |
96 |
93 |
|
1993 |
330,800 |
249,499 |
-81,301 |
75 |
93 |
|
1992 |
325,800 |
307,900 |
-17,900 |
95 |
97 |
|
1991 |
334,510 |
316,820 |
-17,690 |
95 |
96 |
|
1990 |
326,700 |
331,992 |
5,292 |
102 |
97 |
|
1989 |
301,300 |
303,134 |
1,834 |
101 |
89 |
La
producción en el Escenario Base del Alto Horno es de 319.740 ton/año, y la
producción de Terminados correspondiente es de 238.445 ton/año.
La frontera
del proyecto está definida por la planta de producción en Belencito incluyendo
todos los procesos que allí se realizan y se realizarán después de cambiados
los equipos y automatizados los procesos. Dentro de la frontera es necesario
considerar todos los flujos de masa y energía que ocurren dentro de ella en los
diferentes procesos, y los flujos que entran y salen al sistema como un todo.
Las fugas
del proyecto se producen cuando las reducciones alcanzadas en un lugar o
proceso dentro de la frontera del proyecto causan un aumento de emisiones en
otro. En el caso de APDR no se han identificado fugas.
El tiempo
de vida del proyecto está relacionado con la vida útil de los equipos de los
procesos. Se consideran tres períodos de acreditación de 7 años (21 años).
Por una
parte, la adicionalidad, entendida como la reducción de emisiones por causa de
la modernización de la planta es muy clara y se detalla mas adelante cuando se
consideren los cálculos de emisiones tanto de la línea base como del proyecto.
Por otra
parte, se considera que la adicionalidad del proyecto está dada porque la
aceptación de este proyecto por parte del MDL ayudará a superar barreras de
tipo económico, financiero y político así:
·
APDR
es una empresa que viene en recuperación de sus dificultades financieras, que
no han permitido la participación de capital tanto nacional como extranjero
para su proceso de modernización. Los recursos provenientes del MDL pueden
contribuir a la superación de las barreras financieras no solamente por el
monto de los ingresos que podrían provenir de la venta de CERs
sino por el mejoramiento de la percepción internacional del Riesgo País.
·
Aseguramiento
de la equity del proyecto debido a la difícil
situación financiera de la empresa.
·
Los
potenciales financiadores requieren una garantía de
que el proyecto se ejecutará y de que el proyecto pagará la deuda
oportunamente.
· Los inversionistas para mitigar el Riesgo País esperan tasas de retorno de la inversión superior a las acostumbradas.
·
Una
carta de intención de compra de los CER por parte
de una organización u agencia
internacional reduce la percepción del Riesgo País.
Los tres
grandes componentes que se encuentran dentro de la frontera definida para este
proyecto son:
·
Planta
de coquización
·
Planta
de producción
·
Planta
de fuerza
Para
calcular las emisiones de CO2 en el escenario base, es necesario
establecer los flujos de masa y energía, y cuantificarlos en cada una de las
etapas del proceso y para todos los procesos dentro de la frontera del sistema.
La Figura 2 muestra los flujos de masa dentro de la planta de
producción en el escenario base.
Figura 2. Escenario Base. Flujo de Masa dentro de la planta de producción.
Este Escenario
Base corresponde a una producción del alto horno de 319.740 ton/año, valor
establecido como el promedio anual, evaluado sobre la base del promedio diario
del año 2002 mas los primeros cuatro meses del año 2003, multiplicado por 365
días.
La Figura 3 muestra los consumos de energía del escenario base
para cada uno de los procesos en la planta de producción. Todos los valores
allí consignados han sido calculados a partir de las intensidades energéticas
de cada proceso multiplicadas por el total de producto.
La Figura 4 muestra la
producción de gas de coque en la planta de coquización, calculada a partir del
índice de producción de gas de coque por tonelada de coque producido. Se
muestran también los flujos de gas de coque hacia la planta de fuerza y los
otros procesos.
La Figura 5 muestra los
flujos de energía en la planta de fuerza, en la cual se generan tanto
electricidad para consumo interno como vapor y aire caliente. Los combustibles
empleados en esta planta de fuerza son carbón mineral, gas de coque y gas de alto horno, productos de
la planta de coquización y de la planta de producción, respectivamente.
La Figura 6 muestra los flujos de energía de todo el sistema.
Aquí se distinguen dos tipos de flujos de energía: los flujos entrantes al
sistema y los flujos internos entre componentes del sistema. Para calcular las
emisiones de CO2, basta con calcular las emisiones producidas por
los flujos de energía entrantes al sistema haciendo caso omiso de los flujos
internos entre las componentes del sistema.
Figura 3. Escenario Base. Consumo de energía en la
planta de producción
Figura 4. Escenario Base. Producción de gas de coque en la
planta de coquización.
Figura 5. Todos lo escenarios. Flujos de energía en la planta de fuerza.
Figura 6. Escenario Base. Flujos de energía y cálculo de emisiones de todo el sistema.
Las
emisiones se calculan a partir de la cantidad de cada unos de los combustibles
entrantes al sistema, sus respectivos poderes caloríficos y Factores IPCC de Emisiones:
Para cada combustible entrante al
sistema:
Emisiones (tCO2)
= Consumo combustible (unidad) * Poder calorífico (kCal/unidad)
*(4.1868 TJ/106 kCal)*
Factor IPCC Emisiones del Combustible (t C/TJ) *(44 tCO2/12 tC)
En el caso de la energía eléctrica
que se compra de la red:
Emisiones (tCO2)
= Electricidad comprada (MWh) * Factor Emisiones de
la Línea Base Colombiana (x,xxxx
tCO2/MWh)[b]
Las emisiones totales anuales son la
suma de las emisiones de cada combustible.
La
producción, la energía consumida y las emisiones totales de CO2 del
escenario base son:
Tabla 2.
Escenario Base. Producción, energía consumida y emisiones totales de CO2
La Tabla 3 resume los resultados de energía y emisiones para los
combustibles consumidos en el escenario base.
Tabla 3. Escenario Base: Energía y
emisiones de los combustibles.
Fuente:
Cálculos de ACCEFYN
Se calculan
también los índices de energía y de emisiones por unidad de producto como el cuociente
de las emisiones totales de CO2 equivalente del proceso de
producción dividido por la cantidad de producto.
Tabla 4. Escenario Base. Índices de energía y de emisiones.
Este índice
permitirá comparar las emisiones actuales con las emisiones futuras después de
realizado el proyecto. Esta consideración es importante porque como resultado
del proyecto aumentará la producción, aumentando las emisiones con relación a
las actuales, pero las emisiones por unidad de producto disminuirán.
Para la
proyección de las emisiones se considera que el nivel de producción actual de
terminados estimado en 238.445 ton/año y
el consumo de combustibles se mantendrá durante los próximos quince años, lo
cual implicaría que las emisiones del escenario base se mantendrán constantes
en los próximos 21 años.
En el caso
del proyecto se consideran dos escenarios a saber:
·
Un
primer escenario en el cual se aumenta la producción del alto horno de 319.740
ton/año a 335.800 ton/año por medio de reformas en el proceso de extracción del
mineral y en la alimentación de la planta de sinter, mejoras
en la planta de sinter, y en el alto horno, tal como
se detallan en el documento descriptivo del proyecto.
·
Un
segundo escenario en el cual se aumenta la producción en el alto horno a
335.800 ton/año por medio de las mismas reformas del escenario anterior y además
se introduce en la planta de acero, la metalurgia de cuchara y el proceso de
colada continua.
Para
calcular las emisiones de CO2 en los dos escenarios, se sigue la
metodología propuesta para el escenario base se establecen los flujos de masa y
energía, y se cuantifican en cada una de las etapas del proceso y para todos
los procesos dentro de la frontera del sistema.
La Figura 7 muestra los flujos de masa dentro de la planta de
producción en el primer escenario de proyecto.
La Figura 8 muestra los flujos de masa dentro de la planta de
producción en el segundo escenario de proyecto.
Figura 7. Escenario 1. Flujos de masa dentro de la planta de producción.
Figura 8. Escenario 2. Flujos de masa dentro de la planta de producción
La Figura 9 muestra los consumos de energía del primer escenario
con proyecto para cada uno de los procesos en la planta de producción. Todos
los valores allí consignados han sido calculados a partir de las intensidades
energéticas de cada proceso multiplicadas por el total de producto.
La Figura 10 muestra los consumos de energía del segundo escenario
con proyecto para cada uno de los procesos en la planta de producción. Todos los
valores allí consignados han sido calculados a partir de las intensidades
energéticas de cada proceso multiplicadas por el total de producto.
La Figura 11 muestra la
producción de gas de coque en la planta de coquización, para los escenarios uno
y dos, calculada a partir del índice de producción de gas de coque por tonelada
de coque producido. Se muestran también los flujos de gas de coque hacia la
planta de fuerza y los otros procesos.
La Figura 12 y la Figura 13 muestran los flujos de energía de todo el sistema
para el primer y segundo escenario de proyecto respectivamente. En estos se
distinguen dos tipos de flujos de energía: los flujos entrantes al sistema y
los flujos internos entre componentes del sistema. Para calcular las emisiones
de CO2, basta con calcular las emisiones producidas por los flujos
de energía entrantes al sistema haciendo caso omiso de los flujos internos
entre las componentes del sistema.
Figura 9. Escenario 1. Consumos de energía para cada uno de
los procesos en la planta de producción
Figura 10. Escenario 2. Consumos de energía para cada uno de los procesos en la planta de producción
Figura 11. Escenarios 1 y 2. Producción de gas de coque en la planta de coquización.
Figura 12. Escenario 1. Flujos de energía y cálculo de emisiones de todo el sistema.
Figura 13. Escenario 2. Flujos de energía y cálculo de emisiones de todo el sistema.
Las
emisiones en los dos escenarios de proyecto calculan a partir de la cantidad de
cada unos de los combustibles entrantes al sistema, sus respectivos poderes
caloríficos y factores IPCC de emisiones:
Para cada combustible entrante al
sistema:
Emisiones (tCO2)
= Consumo combustible (unidad) * Poder calorífico (kCal/unidad)
*(4.1868 TJ/106 kCal)*
Factor IPCC Emisiones del Combustible (t C/TJ) *(44 tCO2/12 tC)
En el caso de la energía eléctrica
que se compra:
Emisiones (tCO2)
= Electricidad comprada (MWh) * Factor Emisiones de
la Línea Base Colombiana (0.643 tCO2/MWh)[c]
Las emisiones totales anuales son la
suma de las emisiones de cada combustible.
La
producción, la energía consumida y las emisiones totales de CO2 del
primer escenario con proyecto son:
Tabla 5. Escenario 1. Producción, energía consumida y emisiones totales.
La Tabla 6 resume los resultados del Cálculo de Energía y
Emisiones de los Combustibles Consumidos en el Escenario 1.
Tabla 6. Escenario 1. Cálculo de
Energía y Emisiones de los Combustibles Consumidos
Fuente:
Cálculos de ACCEFYN
Se calculan
también los índices de energía y de emisiones por unidad de producto.
Tabla 7.
Índices de energía y
de emisiones para el primer escenario.
Estos
índices resultan menores que los del Escenario Base (Tabla 4).
La
producción, la energía consumida y las emisiones totales de CO2 del
segundo escenario con proyecto son:
Tabla 8. Escenario 2. Producción, energía consumida y emisiones totales.
La Tabla 9 resume los resultados del Cálculo de Energía y
Emisiones de los Combustibles Consumidos para el segundo escenario de proyecto.
Tabla 9. Escenario 2. Cálculo de
Energía y Emisiones de los Combustibles Consumidos
Fuente:
Cálculos de ACCEFYN
Se calculan
también los índices de energía y de emisiones por unidad de producto
Tabla 10. Escenario 2. Índices de energía y de emisiones
Estos
índices resultan mucho menores que los del Escenario Base (Tabla 4).
Para
calcular la reducción de emisiones causada por la modernización de APDR se
procede a hacer la diferencia entre las emisiones en el Escenario Base y las
emisiones en el caso de los dos escenarios con proyecto.
La Tabla 11 resume los resultados de esta operación para los dos
escenarios considerados.
Tabla 11. Calculo de la reducción de emisiones en los dos escenarios
En el caso
del primer escenario de proyecto la reducción anual de emisiones resultante es
de 51.281 ton/año.
En el caso
del segundo escenario de proyecto la reducción anual de emisiones resultante es
de 345.537 ton/año
La reducción de emisiones acreditable (referida a la producción del caso
base) es de 282.780 tCO2
Para estimar la proyección de la reducción de emisiones de CO2
como consecuencia de la modernización de APDR se considera que si la empresa
continúa con desarrollo evolutivo de los últimos quince años, no se esperan
modificaciones importantes adicionales a las de los escenarios planteados y
entonces la reducción anual de emisiones se mantendrá para los próximos 21 años
con los niveles calculados anteriormente.
[a] Documento descriptivo de APDR de ACCEFYN.
[b] El coeficiente de emisiones de la Línea Base es el resultado de considerar
el mix sin la energía hidroeléctrica. Ver documento
de la Línea Base Colombiana en este estudio
[c] El coeficiente de emisiones de la Línea Base es el resultado de considerar
el mix sin la energía hidroeléctrica. Ver documento
de la Línea Base Colombiana en este estudio. Este valor aún no ha sido definido
por la UPME pero se toma este valor del estudio antes referido.