Evaluación de las estrategias de control de emisiones de partículas

del suelo mediante el uso del modelo meteorológico-erosión

MCCM-WEPS.

Centro de Ciencias de la Atmósfera

Temario

• Introducción

• Descripción del modelo

• Caso de estudio

• Resultados

• Conclusiones

Introducción

• El polvo contiene partículas PM2.5 y PM10 que deterioran la calidad del aire

• Se ha encontrado una correlación positiva entre las tormentas de polvo y la mortalidad diaria así como de morbilidad.

• Por lo tanto el control de emisiones de polvo cercanas a ciudades es importante.

Preguntas

• ¿Qué estrategias de control de suelo se deben realizar en zonas cercanas a centros urbanos?

• El control en un área ¿es más importante que en otro?

• ¿Qué métricas se pueden emplear para medir la importancia o jerarquía para realizar el control en un área o región?

Métricas propuestas

• emisión total de partículas

• pico de emisión

• concentración máxima de partículas (en un área urbana)

• cantidad de población expuesta a emisiones

• beneficios por cambio en la exposición potencial.

Método seguido

Identificación de áreas de

emisión de PM

Selección de medidas de

control

Modelación de emisiones por

erosión

Modelación de calidad del Aire

Evaluación de exposición potencial

Evaluación de beneficios

Escenario Base

Método seguido

Identificación de áreas de

emisión de PM

Selección de medidas de

control

Modelación de emisiones por

erosión

Modelación de calidad del Aire

Evaluación de exposición potencial

Evaluación de beneficios

Escenario Base

Metricas de

Emisiones

Metricas de

Concentración

Máxima

Métricas de

concentración

ponderada,

exposición y

beneficios

Geographical survey

Control strategies

Erosion and air quality modeling

Exposure

Indices evaluation

Decision

Localizationof

erosion areas

Mitigation scenarios

PMconcentrations

Soil emissions Benefit analysis

Hierarchy

DESCRIPCIÓN DEL MODELO

Diagrama de flujo.

Wind Erosion and Prediction System

Diagrama de flujo.

Multiscale Climate & Chemistry Model (MCCM)

Terrain pregrid regridder interpf

MCCMWEPS Emisiones

Evaluación de

Beneficios

CASO DE ESTUDIO

Zonas agrícolas

RESULTADOS

Conclusiones

La eliminación de fuentes cercanas a una ciudad reduce emisiones pero según la métrica que escojan se tienen resultados diferentes.

La reducción cercanas no implica reducir exposición potencial y por lo tanto beneficio en salud pública

Escenarios Evaluados

Texcoco Lake (TxL)Texcoco Urban (TxU)Texcoco Dry, (TxD)Tenango del Aire (TnA) and Agricultural lands to the north of Mexico Metropolitan Area (MnA).

TestScenarios TxL TxU TxD TnA MnA

Base Off Off On On On

LakeTexcoco On Off Off On On

SinA.Tenango Off Off On Off On

SinA.Norte Off Off On On Off

UrbanTexcoco Off On Off On On

Escenarios EvaluadosScenario

Metric

PeakEmissions

(kg)

Maximum

Concentration

(mgm-3) 16,342 11,174 16,314 16,342 9,581

PublicHealth

Valuation

($Million) 152 5344 283 107

Potential

Exposure502.6 522.1 281.2 521501.5

TotalEmissions

(kg)138,432.10 102,773.90 40,659.90 125,749.90 97,102.0

BaseTexccoco

LakeSinTenango

SinAgricolas

delNorte

Texcoco

Urbano

3,340.10 1,690.70 3,340.10 3,340.10 1,761.71

Conclusiones

La eliminación de fuentes cercanas a una ciudad reduce emisiones pero según la métrica que escojan se tienen resultados diferentes.

La reducción cercanas no implica reducir exposición potencial y por lo tanto beneficio en salud pública

Identificación de áreas de

emisión de PM

Selección de medidas de

control

Modelación de emisiones por

erosión

Modelación de calidad del Aire

Evaluación de exposición potencial

Evaluación de beneficios

Escenario Base

Metricas de

Emisiones

Metricas de

Concentración

Máxima

Métricas de

concentración

ponderada,

exposición y

beneficios

Methodological steps and information flow

Identification of erosion areas

Emission factors

Erosion models

Β

Tb

X

1000

Costo

USD

Muerte por enfermedad

cardiopulmonar (MECP)

>30 años 0.093 0.033 0.158 2.709

300000

Muerte por cáncer en pulmón

(MCP)

>30 años 0.135 0.044 0.234 0.243

300000

Muerte Infantil respiratoria (MIR) <1 año 0.200 0.060 0.36 0.11 1300000

Síndrome de la muerte infantil

súbita (SMISI)

<1 año 0.120 0.070 0.17 0.037

1300000

Bronquitis crónica >30 años 0.181 -0.020 2.25 3.78 52000

Días de Actividad restringida

menores (DARM)

>15 años 0.077 0.062 0.092 7800

12

Días de trabajo perdidos (DTP) >15 y <65 0.047 0.040 0.054 2170 13

Table 2. Values of β, Tb and monetary indicator in USD.

Arón Jazcilevich

Centro de Ciencias de la Atmósfera

UNAM

Mayo 25, 2016

Autos y autos eléctricos en la Ciudad de México

(Megalópolis)

Nuevas tecnologías vehiculares en el mercado:• Convencionales: combustibles pétreos (gasolina,

diésel).

• Híbridos.

• Eléctricos.

• Autónomos (en el horizonte).

24

Convencionales:

• Nivel 3 (Tier 3, EPA). Programa comienza en 2017.

25

Híbridos

• Serie

• Paralelo

• Conexión

26

• By Mariordo (Mario Roberto Durán Ortiz) - Own work using data from http://www.afdc.energy.gov/afdc/data/vehicles.html (US DoE).Data for 2011 taken from HybridCars.com : http://www.hybridcars.com/news/december-2011-dashboard-sales-still-climbing-35093.htmlData for 2012 from: http://www.hybridcars.com/december-2012-dashboard/Data for 2013 taken from: http://www.hybridcars.com/december-2013-dashboard/Data for 2014 taken from: http://www.hybridcars.com/december-2014-dashboard/, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=9732788

27

Esta tecnología se ha evaluado para la ciudad de México:

An evaluation of the hybrid car technology for the Mexico Mega City

Article in Journal of Power Sources 196(13):5704-5718 · June 2011

28

Aron Jazcilevich, A. Garcia-Reynoso, Michel Grutter, J. Delgado, Ulises Diego Ayala, Manuel Suarez,Miriam Zuk, Rogelio Gonzalez Oropeza, Jim Lents, Nicole Davis

20% flotahibridizada

flotaModernizada

Ubicación geográfica típica del porcentaje de variación diurna de las

concentraciones de ozono . En la columna izquierda se muestra el porcentaje de

variación entre el escenario base y el proyectado hibridado. A la derecha el

porcentaje de variación entre la base y el escenario modernizado pero no

hibridado. Estos resultados del modelo de calidad del aire corresponden al16 y 17 de diciembre de 2004.

Serie de tiempo de beneficios

Costs and Benefits

$0.00

$20,000,000.00

$40,000,000.00

$60,000,000.00

$80,000,000.00

$100,000,000.00

$120,000,000.00

2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022

Year

Dll

s.

Energy benefits

Public health benefits

Private costs

CO2 benefits

Serie de tiempo de beneficios

Cost benefits in USD with 5% return rate

-$60,000,000.00

-$40,000,000.00

-$20,000,000.00

$0.00

$20,000,000.00

$40,000,000.00

$60,000,000.00

$80,000,000.00

2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022

Year

Dlls

1.0 USD/liter

0.8 USD/liter

0.6 USD/liter

Conexión - eléctricos

32

Eléctricos

33

Litio-ionNíquel metal hidruro

• Fuentes de energía

– Renovables: geotérmica, solar, eólica, hidroeléctrica** no emisiones efecto invernadero

– Combustibles fósiles: termoeléctrica (Diésel, natural gas), carbón síemisiones efecto invernadero

Una batería es un recipiente de energía : no produce eletricidad

Ejemplo de ciclo de eficiencia energética

auto eléctrico

45 90 90 25.5100

Eficiencia

Producción (TERMO)

Transmisión y conversión

AC/DC

Eficienciamotor

Eléctrico

Energíaútil

70

Batería

Ciclo depende de la eficiencia en cada paso

Muchos de ellos son antes de llegar al auto

Eléctricos vs convencionales

36

Base de comparación: ciclo de vida

• Emisiones de CO2 usadas para obtener desde la materia prima, fabricación y manufactura, uso, disposición y hasta reciclaje.

• Se obtiene un índice: Gramos de CO2 por km (milla) durante la vida útil del vehículo: g CO2

por km o milla

37

38

Cleaner Cars fromCradle to GraveHow Electric Cars Beat Gasoline Cars on LifetimeGlobal Warming Emissions

Rachael NealerDavid ReichmuthDon AnairNovember 2015

Eléctricos son mas amigables con el medio

EN LOS EEUU

Mayor parte de emisiones durante vida útil

Que tan amigable depende de como se genera la electricidad.

39

Barreras técnicas

40

Rango km

(aproximado)

Tiempo de carga Nueva

infraestructura

híbridos 600-700 10 minutos No necesita

conexión 40-70 (eléctrico) Horas necesita

Eléctricos (Leaf) 100-170 Horas (3 a 8) (*) necesita

Convencionales

(diésel, gasolina)

450 10 minutos No necesita

*Depende tipo de cargador.

Barrera técnicas en México (?)

• Generación limpia de electricidad.

• Eficiencia en la generación.

• Pérdidas en la transmisión.

• Capacidad de generación.

• Capacidad de transmisión.

41

Huevo o la gallina

Gracias !

FIN

42

43

44

45

Por lo anterior, Healy aclaró que hoy en día usar autos eléctricos no sería eficiente, además de que estos son más contaminantes que los actuales, debido a que producir la electricidad necesaria para moverlos incrementa la quema de petróleo.

El experto en energías renovables explicó que en México más de 70 por ciento del proceso de generación eléctrica proviene de la quema del petróleo en centrales termoeléctricas, una cantidad de por sí grande que indudablemente aumentaría si tuviera que dotar de energía a los cuatro millones de automóviles eléctricos que conforman el parque vehicular estimado del Distrito Federal.

Si el total de esos autos fueran eléctricos la red eléctrica de la ciudad de México colapsaría, ya que esos vehículos tendrían que recargarse de energía día con día por varias horas, indicó el experto de la Ibero.

De esta forma, en sus condiciones actuales el sistema eléctrico no podría recargar todos los autos que circulan en la capital del país; y

HEV study valuation results:

Valuation in million USD/year between base and the

hybridized case.

Emisiones y transporte en CDMX

Información a partir del Inventario de Emisiones 2014 CDMX SEDEMA

“El transporte de pasajeros representa sólo el 7% del parque vehicular y puede transportar entre 40, 80 y más de 200 pasajeros por unidad, llevando a cabo casi dos terceras partes de los viajes totales.”

“Hay 5.3 millones de vehículos registrados, predominando los de uso particular (autos/SUV/motos=80%), y de acuerdo a la Encuesta Origen Destino 2007, estas unidades sólo cubren una tercera parte de los viajes realizados diariamente por los habitantes de la ZMVM”

Emisiones por jurisdicción Jurisdicción Emisiones [t/año]

PM10 PM2.5 SO2 CO NOX COV NH3 Tóxicos CN CO2 eq.

Ciudad de México 7836 3828 210 254 107 38 422 137 244 14 855 49 362 404 16 745

438

Estado de México 19 870 6019 443 415 148 62 472 199 949 31 281 75 795 622 28

396 490

Federal 3725 2926 1044 27 033 37 560 22 931 188 7413 768 11 034 624

Total 31 431 12 773 1696 696 288 138 454 360 123

Inventario de Emisiones 2014 CDMX SEDEMA

• Inventario de Emisiones 2014 CDMX SEDEMA

Inventario de Emisiones 2014 CDMX SEDEMA

Fuentes contaminantes Emisiones anuales [toneladas/año] PM10 PM2.5 SO2 CO NOX COT COV NH3

Puntuales 3574 2526 1151 6278 11 915 33 130 31 757 275Área 20 567 6 415 267 21 128 16 227 538 361 229 219 44 442Móviles 6504 3660 279 668 882 108 685 76 336 72 041 1607Naturales 785 172 N/A N/A 1627 27 106 27 106 N/ATotal 31 431 12 773 1696 696 288 138 454 674 934 360 123 46 325Contribución de emisiones [%] Puntuales 11.4 19.8 67.8 0.9 8.6 4.9 8.8 0.6Área 65.4 50.2 15.7 3.0 11.7 79.8 63.7 95.9Móviles 20.7 28.7 16.5 96.1 78.5 11.3 20.0 3.5Naturales 2.5 1.3 N/A N/A 1.2 4.0 7.5 N/ATotal 100 100 100 100 100 100 100 100