Duke Energy es uno de los principales emisores de un gas que es 25,000 veces más contaminante que el dióxido de carbono, según muestran los registros de la EPA

Mar 14, 2023

Este artículo fue publicado en asociación con Inside Climate News, un medio de comunicación independiente sin fines de lucro que cubre el clima, la energía y el medio ambiente.

DAVIDSON, NC — Cuatro cilindros delgados de metal que contienen el gas de efecto invernadero más potente del mundo están amarrados a la base de una subestación de Duke Energy en una tranquila carretera rural. Los tanques están hechos para contener hexafluoruro de azufre (SF6), un aislante eléctrico que alguna vez se usó para llenar llantas de autos de carrera, pelotas de tenis e incluso zapatos Nike Air Max.

Una sola libra de SF6 calienta el planeta tanto como 25,200 libras de dióxido de carbono y permanece en la atmósfera durante 3,200 años, según el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático de las Naciones Unidas. El SF6 es uno de varios productos químicos sintéticos de larga duración que contienen flúor que liberan la industria pesada, los fabricantes de productos químicos, los fabricantes de semiconductores y las empresas de servicios eléctricos, según la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU.

La EPA, que no regula las emisiones de ninguno de estos potentes gases de efecto invernadero, señala que una vez que se liberan, son "adiciones esencialmente permanentes a la atmósfera".

En 2020, Duke Energy, que proporciona electricidad en seis estados, filtró casi 11 toneladas métricas de SF6 a la atmósfera desde sus subestaciones eléctricas en Carolina del Norte y Carolina del Sur solo, más que cualquier otra empresa de servicios públicos en la nación, según informes obligatorios que presenta la compañía. con la EPA cada año, revisado por Inside Climate News. Las emisiones fueron equivalentes a las emisiones anuales de gases de efecto invernadero de más de 59,000 automóviles, según la calculadora de equivalencia de gases de efecto invernadero de la EPA.

Jeff Brooks, un vocero de Duke Energy, con sede a media hora al sur de aquí en Charlotte, dijo que una posible razón por la cual las emisiones de la compañía fueron más altas que las de todas las demás empresas de servicios públicos en 2020 puede ser un reflejo de la frecuencia con la que Duke Energy inspecciona los equipos y rellena el gas filtrado. en relación con otras empresas. Si, por ejemplo, Duke Energy solo rellena el gas filtrado en un equipo individual cada cinco años, mientras que otras empresas rellenan el gas filtrado cada dos años, Duke informaría las emisiones correspondientes a cinco años para ese equipo durante el año en que se repuso, mientras que otras compañías solo reportarían dos años de emisiones, dijo Brooks.

Bajo tal escenario, Duke Energy probablemente tendría años de bajas emisiones puntuados por un solo año de altas emisiones. Sin embargo, éste no es el caso. Las emisiones de SF6 de las empresas eléctricas de Duke Energy en Carolina del Norte y Carolina del Sur han sido las más altas de cualquier compañía de energía eléctrica en el país durante seis de los últimos siete años, según datos de la compañía informados a la EPA.

Mientras que otras empresas de servicios públicos han participado durante décadas en un programa voluntario con la EPA para reducir las emisiones de SF6 a casi nada, Duke Energy no lo ha hecho. La tasa de fugas de Duke Energy en Carolina del Norte y Carolina del Sur, donde informa las emisiones combinadas de las subsidiarias Duke Energy Carolinas y Duke Energy Progress como una sola entidad, fue del 5,2 % en 2020, o más de cinco veces más que la tasa de fugas promedio de las empresas de servicios públicos que participan en el programa voluntario de reducción de emisiones de la EPA.

Según los datos de emisiones que Duke Energy informó a la EPA, las dos empresas de servicios públicos emitieron 119 toneladas de SF6 solo en la última década, el equivalente en gases de efecto invernadero de más de medio millón de automóviles durante un período de un año.

Brooks dijo que la compañía actualmente está reemplazando equipos más antiguos en los seis estados que sirve como parte de una iniciativa de fortalecimiento y resiliencia de la red. La iniciativa reemplazará los interruptores automáticos más antiguos de la década de 1970 que usan SF6 y son más propensos a fugas, con equipos más nuevos y más resistentes a fugas que todavía usan SF6. Brooks dijo que Duke Energy también está apuntando a su equipo con más fugas para un reemplazo más rápido.

Brooks dijo que no sabía por qué Duke Energy, la corporación de energía eléctrica más grande de los EE. UU. en función de los ingresos, no formaba parte de la asociación de la industria con la EPA, pero dijo que su compañía estaba "abierta a evaluarla".

Los principales usuarios y emisores de hexafluoruro de azufre son las empresas eléctricas que utilizan el gas como aislante para evitar que los equipos eléctricos se formen arcos o envíen una corriente eléctrica que salta por el aire, y en interruptores automáticos de alto voltaje para interrumpir rápidamente la corriente eléctrica. El gas se almacena en tanques presurizados en las subestaciones de servicios públicos y, a menudo, se emite una pequeña cantidad debido a fugas en el equipo o al manejo inadecuado durante el servicio o la eliminación del gas.

Las empresas eléctricas a menudo usan los cilindros portátiles de SF6 para rellenar o "rellenar" los equipos eléctricos con fugas, según la EPA. Duke Energy confirmó que los cilindros en su subestación en Davidson contenían SF6, pero no dijo por qué estaban en la subestación o si estaban llenos o vacíos. "A veces preparamos cilindros en nuestros sitios para la próxima puesta en marcha o mantenimiento de equipos", dijo Brooks.

Ahora, las 88 empresas de servicios públicos que son miembros actuales del programa de reducción de emisiones de la EPA, que representan casi la mitad de la red eléctrica de EE. UU., están buscando formas de eliminar por completo las emisiones de SF6.

A menos que disminuya la tasa de fugas de SF6 de los servicios públicos, es probable que las emisiones estadounidenses crezcan junto con la red eléctrica. Estudios recientes sugieren que la red eléctrica tendrá que aumentar su capacidad de transmisión de dos a cinco veces su nivel actual para mediados de siglo si EE. UU. quiere cumplir con sus objetivos de emisiones netas cero.

Estudios recientes sugieren que la red eléctrica tendrá que aumentar su capacidad de transmisión de dos a cinco veces su nivel actual para mediados de siglo si EE. UU. quiere cumplir con sus objetivos de emisiones netas cero.

Y así como Duke Energy va a la zaga de sus pares en la industria de la energía eléctrica en la reducción de sus emisiones de SF6, EE. UU. va a la zaga de otros países. Europa y Japón han adoptado medidas de reducción de emisiones de SF6 en la "mayor medida posible", concluyó un informe de la EPA de 2013, mientras que EE. UU. tiene un "potencial significativo para las reducciones".

En 2009, la EPA determinó que el SF6 amenazaba "la salud pública y el bienestar de las generaciones actuales y futuras" en parte de un amplio "hallazgo de peligro" sobre los gases de efecto invernadero. Trece años después, la agencia continúa dependiendo de medidas voluntarias para la reducción de emisiones de SF6.

Sally Rand, exfuncionaria de la EPA que dirigió las asociaciones voluntarias de la agencia con la industria que ayudaron a reducir las emisiones en la década de 1990 y principios de la de 2000, y otros exfuncionarios de la EPA dicen que es hora de volver a involucrar a la industria y redoblar los esfuerzos para eliminar las emisiones de gases fluorados restantes.

"Abandonaron las asociaciones temprano", dijo Stephen Andersen, director de investigación del Instituto para la Gobernanza y el Desarrollo Sostenible y ex funcionario de la EPA que fue pionero en las asociaciones industriales de la agencia. "Fue un terrible error".

A principios de la década de 1990, el SF6 se usaba ampliamente como "aire" en neumáticos de autos de carreras, pelotas de tenis y zapatos Nike Air. Las empresas de refrigeración y aire acondicionado estaban considerando productos químicos similares a base de flúor como una alternativa ecológica a los clorofluorocarbonos (CFC), productos químicos clorados que estaban destruyendo el ozono atmosférico.

Los compuestos de flúor sintético eran inodoros, incoloros, no tóxicos, no inflamables e increíblemente duraderos. No dañaban la capa de ozono y, en el caso del SF6, su gran tamaño molecular significaba que no se filtraría fácilmente, lo que mantendría inflados un zapato, una pelota o un neumático de coche durante mucho más tiempo que el aire ambiente.

Los fuertes enlaces que formó el flúor con el carbono y otros átomos significaron que los productos químicos eran increíblemente inertes (no reaccionarían con otros productos químicos) y muy resistentes a la degradación. La química condujo a refrigerantes de larga duración como el freón, así como revestimientos antiadherentes y resistentes a las manchas como el teflón y Scotchgard. Thom Sueta, vocero de The Chemours Company, dijo que un producto de la marca Teflon, Teflon EcoElite, no contiene la química de flúor y carbono de PFAS.

Luego, en 1993, los investigadores de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica publicaron un estudio en Science que mostraba cuán duraderos eran estos compuestos.

"Viven para siempre", dijo el autor principal AR "Ravi" Ravishankara, quien los llamó "moléculas inmortales". Ahora profesor de química y ciencias atmosféricas en la Universidad Estatal de Colorado, Ravishankara dijo que estaba preocupado por el uso creciente de los productos químicos en ese momento y los impactos no deseados que podrían tener en el medio ambiente. Advirtió que si se descubre que los productos químicos en uso causan daño, "simplemente no se puede quitar", dijo.

Ravishankara dejó de usar inmediatamente los productos químicos fluorados en su laboratorio. Cuando un representante de Nike que se había enterado de su estudio llamó para preguntar sobre la seguridad de los productos químicos, los instó a hacer lo mismo.

"Dije que esto es algo horrible de hacer", dijo Ravishankara. Nike finalmente eliminó el uso de SF6 en 2006, más de una década después. Nike señala en su sitio web que estaba al tanto del problema en la década de 1990, pero que tomó "años de innovación" para dejar el hexafluoruro de azufre.

La clase en gran parte no regulada de productos químicos sintéticos que contienen flúor se conoció como "los inmortales" debido al tiempo que permanecen en la atmósfera. Los compuestos creados por el hombre, que también incluyen tetrafluorometano (CF4) y hexafluoroetano (C2F6), son algunos de los gases de efecto invernadero más potentes y duraderos del planeta. El tetrafluorometano, que es un subproducto de la fabricación de aluminio, es el más longevo de todos. Tiene una vida atmosférica de 50.000 años.

Los productos químicos comparten la misma química a base de flúor que las sustancias de perfluoroalquilo y polifluoroalquilo (PFAS), los "químicos permanentes" tóxicos relacionados con el cáncer que se usan en todo, desde revestimientos antiadherentes en ollas y sartenes hasta empaques de comida rápida, ropa repelente al agua. y cosméticos.

Ranajit Sahu, consultor e ingeniero ambiental independiente, dijo que los productos químicos tuvieron "algunas décadas de gran uso, y luego comenzaron a sentirse los efectos secundarios".

"Primero tuvimos el agotamiento del ozono, luego la contaminación por PFAS, ahora el cambio climático, todo por la misma química de carbono y flúor", dijo Sahu.

Las emisiones globales de estos gases "F" de larga duración en 2018 igualaron el impacto climático de 264 millones de toneladas de dióxido de carbono, según una evaluación de Inside Climate News de la base de datos de emisiones para la investigación atmosférica global de la Unión Europea.

La cifra es aproximadamente la mitad del 1% de todas las emisiones de gases de efecto invernadero en todo el mundo, mucho menor que las emisiones anuales de dióxido de carbono, el principal impulsor del cambio climático. Sin embargo, las emisiones siguen siendo significativas, equivalentes a las emisiones de gases de efecto invernadero de poner 57 millones de automóviles adicionales en las carreteras cada año, según la calculadora de equivalencia de gases de efecto invernadero de la EPA, y conducir esos automóviles durante miles de años.

Los métodos de bajo costo podrían reducir rápidamente las emisiones de contaminantes climáticos fluorados a casi cero y, en algunos casos, incluso pueden ahorrar dinero a las empresas.

"Existen sustitutos técnicamente factibles para cada uno de estos gases F", dijo Benjamin Sovacool, director del Instituto para la Sostenibilidad Global de la Universidad de Boston.

"Son hechos por el hombre. Puedes hacer otros".

Las empresas eléctricas que participan o han participado en el programa EPA representan casi la mitad de la red eléctrica de EE. UU. Esos participantes han reducido sus emisiones accidentales anuales de hexafluoruro de azufre del 13 % del total de SF6 que usaron en 1999 a solo el 1 % en 2020, según el inventario más reciente de emisiones de gases de efecto invernadero de la EPA.

Reducir la cantidad de gas que se escapa cuando los trabajadores rellenan o drenan los tanques de SF6 en los equipos eléctricos tiene sentido desde el punto de vista económico. Las grandes empresas de servicios públicos utilizan cientos de miles de libras de SF6 en sus áreas de servicio. A aproximadamente $15 la libra, el costo de tener que reemplazar incluso un pequeño porcentaje de la gasolina perdida cada año se suma.

Este fue el caso de la empresa de servicios públicos de California Pacific Gas and Electric Company, que redujo su índice de fugas de SF6 del 8 % al 4 % durante un período de tres años que finalizó en 2002. La empresa gastó $100 000 en la implementación de nuevas políticas para reducir las emisiones y ahorró $400 000 en emisiones evitadas. compras de gas por un ahorro neto de $300,000, según un estudio de caso publicado por la EPA en 2006.

De manera similar, Southern Company, que proporciona energía en todo el sureste y es una de las empresas de servicios públicos más grandes del país, redujo su tasa de emisiones de SF6 del 10,4 % en 1999 al 2,9 % en 2006, informó la agencia en 2007. La disminución de las emisiones salvó a la empresa $130,000 en 2006 y costos reducidos asociados con apagones y mantenimiento según la EPA.

Brooks, el vocero de Duke Energy, dijo que el SF6 representa una pequeña parte de sus emisiones totales, pero están tomando medidas para reducir las fugas.

"Representa alrededor de las tres décimas partes del 1% de nuestro inventario total de gases de efecto invernadero", dijo Brooks. "Desde el punto de vista de la eficacia, obviamente abordar las emisiones de nuestra fuente directa [dióxido de carbono] es una prioridad para la empresa. Pero también estamos buscando oportunidades para reducir la producción de SF6 de nuestros equipos".

Si bien las emisiones combinadas de Duke Energy Carolinas y Duke Energy Progress representan la mayor fuente de emisiones de SF6 del país, las empresas de servicios combinadas no tuvieron la tasa de fuga más alta en 2020. Esa distinción fue para Southwestern Public Service Company, una pequeña empresa de servicios públicos en Texas propiedad de Energía Xcel.

Southwestern filtró el 11,5 % del SF6 total que almacenó en 2020, una tasa de más del doble que la de Duke Energy Carolinas, según una evaluación de datos de la EPA realizada por Inside Climate News. Un portavoz de Xcel dijo que la alta tasa de emisiones se debió a un error en el informe. Un portavoz de la EPA confirmó que la compañía presentó datos de emisiones revisados ​​a principios de este año que la agencia ahora está evaluando.

Si bien la EPA no ha buscado regulaciones, algunos estados sí lo han hecho. En 2010, California exigió a las empresas de servicios públicos que redujeran las emisiones de SF6 en un 1 % anual. El estado permitió una tasa máxima de emisiones del 10 % por año a partir de 2011, reduciéndola al 1 % para 2020. Ahora California va más allá, eliminando gradualmente el uso de SF6 para todos los equipos eléctricos nuevos para 2033.

"Si va a permanecer por mucho tiempo, significa que debe comenzar a tomar medidas lo antes posible para que no siga emitiéndolo y se acumule en la atmósfera", dijo Mary Jane Coombs, un jefe de rama de la Junta de Recursos del Aire de California, que regula las emisiones de gases de efecto invernadero en el estado, de las reglas del estado SF6. "Debido a su tiempo en la atmósfera y debido a su potencial de calentamiento global, sabíamos que podíamos hacer mucho con una regulación relativamente rápida".

Un análisis de Inside Climate News de los datos de la EPA sugiere que tres empresas eléctricas de California (Southern California Edison, PG&E y el Distrito Municipal de Servicios Públicos de Sacramento) excedieron la tasa de fuga máxima del 1,0 %, con tasas de fuga que oscilaron entre el 1,1 y el 1,3 % en 2020, el año más reciente. para los que se dispone de datos.

Dave Clegern, portavoz de la Junta de Recursos del Aire de California, dijo que solo una de las tres empresas de servicios públicos, PG&E, excedió las regulaciones estatales, con una tasa de emisiones del 1.1 % en 2020. Clegern dijo que los métodos estatales y federales para calcular las tasas de fuga pueden diferir ligeramente y agregó que la cifra final de una de las empresas de servicios públicos, Southern California Edison, aún se está finalizando y podría cambiar.

El portavoz de PG&E, James Noonan, dijo que la "tasa de emisión real para 2020 de la compañía estaba dentro de los límites estatales del 1 por ciento".

Clegern dijo: "CARB ha estado en conversaciones con PG&E, pero no está de acuerdo con las afirmaciones de PG&E".

No está claro qué repercusiones, si las hay, enfrentará PG&E por exceder el límite de emisiones. Clegern dijo que la Junta de Recursos del Aire no puede comentar sobre ningún caso de cumplimiento abierto.

Massachusetts implementó reglas similares para el SF6, lo que permitió a Eversource y National Grid, las dos principales empresas eléctricas del estado, filtrar hasta el 3,5 % de todo el SF6 que usaron en 2015 y reducir la tasa máxima de fugas al 1 % para 2020. Ambas empresas por debajo de la tasa de fuga máxima permitida en 2020 según el Departamento de Protección Ambiental de Massachusetts.

Pero incluso en estados sin regulaciones de SF6, las empresas de servicios públicos están reduciendo sus emisiones mucho más que Duke Energy.

PPL Electric Utilities, una compañía eléctrica en Pensilvania, donde el SF6 no está regulado, tuvo una tasa de fuga de solo 0,045 %, la tasa de fuga más baja de cualquiera de las más de 70 empresas eléctricas del país que enviaron datos a la EPA en 2020.

"Lo estamos haciendo por razones ambientales, pero el gran efecto secundario es que también tenemos una gran confiabilidad", dijo David Quier, vicepresidente de transmisión y subestaciones de PPL Electric Utilities. Es "bueno por todas partes".

Quier dijo que su compañía está utilizando análisis de datos para ayudar a la empresa a mantenerse al tanto de las filtraciones.

"Digamos que tiene un disyuntor de SF6 que, según muestran los análisis de datos, tiende a fallar", dijo Quier. "La falla de ese interruptor significa una fuga significativa. Eventualmente, tendrá que ser reemplazado. Puede reemplazarlo antes de que tenga la gran fuga o puede reemplazarlo después".

PPL y otras empresas eléctricas ahora van más allá, probando equipos eléctricos libres de SF6 en sus subestaciones.

Los ejecutivos de Eversource, que proporciona electricidad a Massachusetts, Connecticut y New Hampshire, dicen que esperan tener su primer disyuntor de alto voltaje libre de SF6 en servicio en Preston, Connecticut, en noviembre.

"Somos uno de los primeros, si no los primeros, en aplicar esta tecnología", dijo Paul Melzen, director de ingeniería y diseño de subestaciones de Eversource, sobre el tipo específico de interruptor que la empresa está instalando. "Estamos orgullosos de eso porque realmente estamos liderando a nuestros pares".

Melzen dijo que limitar las emisiones de SF6 es una parte clave del objetivo de la compañía de ser neutral en carbono para 2030. Eversource ya tiene una tasa de fuga relativamente baja del 0,5%, según funcionarios de la compañía. A medida que la empresa mira hacia el futuro, Melzen dijo que el siguiente paso es la transición a equipos eléctricos libres de SF6.

El equipo que Eversource planea instalar este otoño es un "disyuntor de vacío", que utiliza un espacio de vacío, o la ausencia de cualquier gas, para interrumpir la corriente eléctrica. Desde una perspectiva climática, los interruptores de vacío son una alternativa positiva porque no emiten ningún gas de efecto invernadero.

Sin embargo, un informe publicado por la Asociación de Sistemas de Energía Eléctrica de la EPA en 2020 señaló que sería "difícil" emplear equipos similares para aplicaciones de voltaje aún más alto que usan la mayor cantidad de gas SF6. Un gas fluorado alternativo conocido como Novec está cada vez más disponible para equipos de mayor voltaje.

3M, la empresa química que fabrica ese gas, dijo que reduce la huella de carbono de las fugas de los equipos de alto voltaje en más de un 99 % en comparación con los equipos que utilizan SF6 y, a diferencia del SF6, permanece en la atmósfera solo 30 años. Novec no es inflamable y no daña el ozono atmosférico, y 3M dice que el gas tiene baja toxicidad.

Melzen dijo que Eversource ahora está comenzando el proceso de obtención de permisos para una nueva subestación en Massachusetts que espera utilice gas Novec cuando entre en funcionamiento a finales de esta década. Si la empresa puede utilizar equipos basados ​​en Novec, la nueva subestación eliminará la necesidad de más de 60 000 libras de SF6 adicional.

"Nos lo estamos tomando muy en serio", dijo Melzen.