El CO2 en el certificat energètic

En el certificat d’eficiència energètica o certificat energètic el consum de CO2 té una importància cabdal en la qualificació de la nostre habitatge. Aquí mirarem com generem el CO2 i quins són els motius de penalitzar tant el consum de CO2.

El CO2 és un dels gasos que produeixen l’efecte hivernacle. Respecte la radiació visible el diòxid de carboni és bastant transparent, però en la radiació infraroja emesa per la superfície terrestre té un comportament contrari, d’absorció de les radiacions que si no fos pel CO2 es perdria en l’espai. Aquestes radiacions estan compreses entre els 12 i 16 μm de la distribució de la intensitat de radiació amb l longitud d’ona per un cos negre amb una superfície està a 6.000 K.

Els gasos hivernacle romanen actius en l’atmosfera durant temps més o menys llarg, sobre el 50% trigarà 30 anys a desaparèixer, un 30% romandrà diversos segles i el 20% restant durarà diversos milers de anys, situant la mitjana de temps de residència en anys de 230.

La concentració de CO2 atmosfèric a passat de l’època preindustrial des d’un valor de 280 ppm (parts per milió) a està per sobre dels 380 ppm els últims anys. Una part de les emissions procedeix de la crema de combustibles fòssils i una part més petita del canvi en la utilització del sòl. La major par roman en l’atmosfera, i la resta és absorbit pels oceans i la biosfera terrestre.

L’efecte hivernacle intensificat del CO2 ha estat confirmat de forma empírica. Els satèl·lits han mesurat i mostren que l’energia en forma de rajos infrarojos que s’escapen a l’espai en les longituds d’ona en que el CO2 absorbeix han anat decreixent. Pel contrari, les mesures superficials mostren que ha augmentat la radiació infraroja descendent que escalfa la superfície del planeta.

En les cases de Barcelona majoritàriament consumim gas natural, i està format en un 97% per metà amb la formula química següent, CH4. El gasoil, amb la formula química C12H23, incloent altres quantitats petites d’altres hidrocarburs, va apareixent paulatinament si ens allunyem de Barcelona per escalfar les nostres llars.

La reacció de combustió del Metà és:

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + energia

Per cada mol de CH4 generem un mol de CO2, a partir d’aquí per cada 1 Kg de CH4 tenim 62,5 mols de CH4 per tant generarem 62,5 mols de CO2. El 62,5 ve de dividir 1000 g / 16 g/mol.

Els càlculs és fem amb una temperatura de 298 K (25º C) i 1 atmosfera.

Massa atòmica dels elements: C: 12 g/mol, O: 16 g/mol i H: 1 g/mol

CH4: 16 g/mol

CO2: 44 g/mol

Per tant per cada 16 g/mol de CH4 que consumim generem 44 g/mol de CO2, per tant si tenim 1 Kg de CH4 generem 2,75 Kg de CO2.

(44 g/mol x 1 Kg)/ 16 g/mol = 2,75 Kg CO2

Tenint que 2,75 Kg de CO2, són 62,5 mols de CO2 que venen de que la massa atòmica del CO2 és 44 g/mol.

La reacció de combustió del Gasoil és:

4C12H23 + 71O2 → 48CO2 + 46H2O + energia

Fen el mateix que hem fet anteriorment, tenim que 4 mols de gasoil generem 48 mols de diòxid de carboni, , la relació és de 1 a 12. A partir d’aquí per cada 1 Kg de C12H23 tenim 5,988 mols de C12H23 per tant generarem 5,988 * 12 = 71,856 mols de CO2. O respectant les relacions estequiomètriques, 23,952 988 mols de C12H23 generarem 287,424 mols de CO2.

C12H23: 167 g/mol

CO2: 44 g/mol

Per tant per cada 167 g/mol de C12H23 que consumim generem 44 g/mol de CO2, per tant si tenim 1 Kg de C12H23 generem 3,16 Kg de CO2.

(48 * 44 g/mol x 1 Kg)/ 167 g/mol = 3,16 Kg CO2

Això nomes demostra que generem més CO2 amb el diesel que amb el metà, però com els utilitzem per generar calor, també és molt important el calor després en la combustió completa d’1 Kg de cadascun.

En la combustió d’1 mol de metà desprenem 890 kJ/mol, aquesta xifra és la entalpia de combustió l’he trobat en taules, per tant el calor que obtenim en la combustió és:

Q = 62,5 mol x 890 kJ/mol = 55.625 kJ

Per l’entalpia de combustió del C12H23, no l’he trobat, per tant intentaré fer el càlcul l’entalpia de formació del Gasoil.

ΔHºC = 46 ΔHºf (H2O (l)) + 48 ΔHºf (CO2 (g)) – 12 ΔHºf (C12H23 (l))

= 46 (-285,8 kJ/mol) + 48 (-393,5 kJ/mol) – 4 (-303,3 kJ/mol) = 30.860 kJ/mol

El poder calorífic del gasoil i el gas natural són pròxims, però com hem vist abans l’emissió de CO2 per part del gasoil és major que el gas natural, el Ministeri d’Industria diu que generem 70 kg de CO2 per Gj d’energia generat en el cas del gasoil i 58 kg de CO2 per Gj d’energia generat en el cas del gas natural.

Les avantatges del gas natural respecte altres combustibles fòssils el tenim en altres emissions de gasos com són l’NOx o el SO2, on en el gas natural són molt reduïdes respecte el gasoil o la gasolina. En el certificat d’eficiència energètica això repercuteix en la lletra que podem aconseguir. Si canviem el gasoil pel gas natural millorem una mica, al tenir una millora de menys del 20% en emissions de CO2 no pugem molt en la nostre lletra de qualificació. Aquí és on la biomassa ens don un salt grandíssim en la nostre qualificació, ja que és considera que no generà CO2 al tenir un cicle tancat, el CO2 emès és novament capturat per la naturalesa. L’únic però que podem posar és que el seu transport si que genera CO2 si no tenim proximitat de subministra.

Fins aquest moments hem parlat de combustibles que transformem directament a la nostre llar per obtenir energia, però en molts habitatges funcionament exclusivament amb electricitat o una part dels aparells funciona amb electricitat (el aires condicionats). La generació de CO2 mitjançant la producció d’energia primària per la producció d’electricitat és un càlcul prou complicat, ja que la producció elèctric depèn d’un mix productiu, englobant energia nuclear, eòlica o tèrmica entre d’altres. Les dades que tenim venen de dos fonts diferents La Energía en España de la Secretaria d’Estat d’Energia i valors de la Comissió Nacional de l’Energia (CNE). El valors varien d’any en any i són:

 

Any

Mitja nacional d’emissions de CO2 (kg CO2/kWh (CNE) Mitja nacional d’emissions de CO2 (kg CO2/kWh
2009 0,27 0,36
2010 0,24 0,28
2011 0,29 0,33

Aquestes dades són valors de producció neta i no del consum final d’electricitat.

A aquestes dades no s’utilitzen directament en el certificat energètic, actualment se li afegeix un coeficient de pas per la certificació energètica d’edificis que és de 0,649 kg CO2/kWh, coeficient que penalitza molt la utilització d’electricitat per escalfar l’aigua calenta sanitària. Si els comparem al CO2 generat per la crema de gas natural és de 0,185 kg CO2/kWh, essent aquest valor net, en el Regne Unit mirant les ineficiències ajusten aquesta quantitat fins el 0,203 kg CO2/kWh, que se situa al mateix valor que el coeficient de pas per la certificació energètica d’edificis del gas natural que és de 0,204 kg CO2/kWh.

El ministeri a d’industria a confeccionat un esborrany on proposen un nou coeficient de 0,399 kg CO2/kWh que no triplicarà com fins ara el del gas natural, simplement el duplicarà.