Analytical expressions for the flame front speed in the downward combustion of thin solid fuels and comparison to experiments

We derive analytical expressions for the propagation speed of downward combustion fronts of thin solid fuels with a background flow initially at rest. The classical combustion model for thin solid fuels that consists of five coupled reaction-convection-diffusion equations is here reduced into a single equation with the gas temperature as the single variable. For doing so we apply a two-zone combustion model that divides the system into a preheating region and a pyrolyzing region. The speed of the combustion front is obtained after matching the temperature and its derivative at the location that separates both regions.We also derive a simplified version of this analytical expression expected to be valid for a wide range of cases. Flame front velocities predicted by our analyticalexpressions agree well with experimental data found in the literature for a large variety of cases and substantially improve the results obtained from a previous well-known analytical expression

Avaluació de l'aplicació de la biomassa produïda a la Vall d'Alinyà per la producció d'energia calorífica

L’estudi analitza detalladament les energies que s’utilitzen actualment a la població d’Alinyà (Lleida, Catalunya, Espanya). Les energies més utilitzades amb fins calorífics provenen d’energies fòssils (95,3%). Aquest tipus d’energia, des de un punt de vista econòmic, és inviable donat l’augment continuat dels preus d’aquest tipus de combustibles. A més a més el petroli ha arribat al peak oil. Tenint en compte la delicada situació que viuen actualment els combustibles fòssils, en particular el petroli, fa pensar que el futur està encaminat a produir energia a partir d’altres fonts. Una bona opció és començar a utilitzar biomassa com a font energètica. La zona d’estudi presenta un stock de biomassa 8,4 vegades superior a la que es necessitaria a Alinyà per produir calor i ACS a totes les llars. Per això, en aquest estudi, s’estimen possibles escenaris on es podria aplicar la biomassa que es produeix a la Vall d’Alinyà. S’estima que les calderes individuals serien l’escenari més viable, ja que tècnicament són eficients i s’adeqüen a les característiques de les llars d’aquesta població. Posteriorment, es realitza un estudi de les emissions de CO2 i s’observa que, si s’utilitzés biomassa com a font energètica a Alinyà ,es reduirien 11,3 vegades (91,11%) les emissions de CO2.

Fossil resource depletion and climate change emissions: the role of physical constrictions

[spa] En lo que concierne al cambio climático, los pronósticos de cercanos picos de combustible fósiles parecen buenas noticias pues la mayoría de las emisiones proceden de la quema de combustibles fósiles. Sin embargo, esto podría resultar engañoso de confirmarse las enormes estimaciones de reservas de carbón pues puede divisarse un intercambio de combustible fósiles con baja concentración de carbono (petróleo y gas) por otros de mayor (carbón). Ciñéndonos a esta hipótesis desarrollamos escenarios donde tan pronto el petróleo y el gas natural alcanzan su cénit la extracción de carbón crece lo necesario para compensar el descenso de los primeros. Estimamos las emisiones que se deriva de tales supuestos y las comparamos con el peor escenario del IPCC. Si bien dicho escenario parece improbable concluimos que los picos de petróleo y gas no son suficientes para evitar peligrosas sendas de gases de efecto invernadero. Las concentraciones de CO2 halladas superan con creces las 450 ppm sin signos de remisión.

Fossil resource depletion and climate change emissions: the role of physical constrictions

[spa] En lo que concierne al cambio climático, los pronósticos de cercanos picos de combustible fósiles parecen buenas noticias pues la mayoría de las emisiones proceden de la quema de combustibles fósiles. Sin embargo, esto podría resultar engañoso de confirmarse las enormes estimaciones de reservas de carbón pues puede divisarse un intercambio de combustible fósiles con baja concentración de carbono (petróleo y gas) por otros de mayor (carbón). Ciñéndonos a esta hipótesis desarrollamos escenarios donde tan pronto el petróleo y el gas natural alcanzan su cénit la extracción de carbón crece lo necesario para compensar el descenso de los primeros. Estimamos las emisiones que se deriva de tales supuestos y las comparamos con el peor escenario del IPCC. Si bien dicho escenario parece improbable concluimos que los picos de petróleo y gas no son suficientes para evitar peligrosas sendas de gases de efecto invernadero. Las concentraciones de CO2 halladas superan con creces las 450 ppm sin signos de remisión.

Material flow accounting of Mexico (1970-2003)

This technical background paper describes the methods applied and data sources used in the compilation of the 1980-2003 data set for material flow accounts of the Mexican economy and presents the data set. It is organised in four parts: the first part gives an overview of the Material Flow Accounting (MFA) methodology. The second part presents the main material flows of the Mexican economy including biomass, fossil fuels, metal ores, industrial minerals and, construction minerals. The aim of this part is to explain the procedures and methods followed, the data sources used as well as providing a brief evaluation of the quality and reliability of the information used and the accounts established. Finally, some conclusions will be provided.

Disseny i aplicació del protocol d'instal·lació d'energia fotovoltaica en edificis aïllats de la xarxa elèctrica al PNAP

En el perímetre del parc es troben gran nombre d’edificacions amb mancances de subministrament elèctric per la gran dispersió de la població de la comarca. L’objectiu d’aquest estudi és desenvolupar un protocol per determinar la viabilitat de l’energia fotovoltaica en edificis aïllats i aplicar-la de forma pilot a dos edificis gestionats pels responsables del Parc Natural de l’Alt Pirineu: el Centre de Logística i Manteniment (CLM) i el Refugi del Fornet. Aquests han estat escollits per la seva representativitat com a edificis aïllats de la xarxa elèctrica convencional. S’ha elaborat una metodologia pròpia, el Protocol d’instal·lació d’energia fotovoltaica en edificis aïllats de la xarxa elèctrica. S’ha realitzat una anàlisi de sensibilitats del dimensionat fotovoltaic davant la modificació de diversos paràmetres rellevants. Això ha permès determinar les característiques òptimes de viabilitat per als dos edificis en estudi i el cost de la instal·lació fotovoltaica (17.183€ el CLM i 164.815 € el Refugi del Fornet). Els resultats obtinguts en els dos edificis pilot han mostrat el gran cost relatiu entre l’energia fotovoltaica i l’energia elèctrica produïda a partir de combustibles fòssils.

The biophysical perspective of a middle income economy: material flows in Mexico

We analyse natural resource use dynamics in the Mexican economy during the last three decades. Despite low and uneven economic growth, the extraction and use of materials in the Mexican economy has continuously increased during the last 30 years. In this period, population growth rather than economic growth was the main driving force for biophysical growth. In addition, fundamental changes have taken place in the primary sectors, in manufacturing, and in household consumption and these are reflected in an increasing emphasis on the use of fossil fuels and construction materials. Mexico’s economy has been strongly influenced by international trade since the country commenced competing in international markets. In the 1970s, Mexico mainly exported primary resources. This pattern has changed and manufactured goods now have a much greater importance due to a boom in assembling industries. In contrast with other Latin American countries, Mexico has achieved a diversification of production, moving towards technology-intensive products and a better mix in its export portfolio. However, crude oil exports still represent the single most important export good. Mexico’s material consumption is still well below the OECD average but is growing fast and the current resource use patterns may well present serious social and environmental problems to the medium and long term sustainability of Mexico’s economy and community. Information on natural resource use and resource productivity could provide valuable guidance for economic policy planning in Mexico.

Els agrocombustibles a Catalunya : mecanismes i efectes de l'europeïtzació en la política pública

En els darrers temps els agrocombustibles s’han promocionat com una alternativa als combustibles fòssils,adquirint un pes important en les agendes polítiques internacionals. Les dues grans potències econòmiques mundials, els Estats Units i la Unió Europea, han impulsat els agrocombustibles a través de diferents estratègies; plans, legislació, però també amb excempcions fiscals i obligacions de barreja amb combustibles fòssils. En aquest marc, Catalunya va ser de les comunitats autònomes de l’Estat espanyol pioneres en la potenciació d’experiències de producció i consum d’agrocombustibles. A partir de l’anàlisi de la política i el debat a Catalunya es pot destacar la gran influència de l’esfera europea a través de diversos mecanismes en el procés, el que s’ha anomenat en la literatura com europeïtzació. Darrerament Europa s’ha convertit en un important centre de producció de polítiques públiques, especialment en polítiques ambientals i agrícoles a partir dels anys 80. És per aquest motiu que resulta rellevant conèixer les dinàmiques europees en una política complexa com la dels agrocombustibles a Catalunya, que presenta components energètics, però també amb altres aspectes relacionats amb el món agràri i el medi ambient.

Fabricació i anàlisi del biodièsel

La producció de biodièsel a partir d'olis de cuina utilitzats, amb l'objectiu de transformar un residu en un producte amb valor comercial i ambiental, és més net que els combustibles fòssils i contribueix a disminuir el gran consum de petroli que estem fent. En una primera part teòrica s’ha realitzat un treball de recerca d' informació del biodièsel per saber si és un bon combustible i si podria ser un possible substitut dels combustibles fòssils. En quant a la part pràctica l'objectiu principal ha estat fabricar el biodièsel . Les matèries primeres són oli de gira-sol i oli de cuina utilitzat, per tal de comparar les seves qualitats. S’ha arribat a la conclusió que presenten característiques molt semblants. Després de fer les anàlisis físico-químics de qualitat vam fer una mescla dels dos biodièsels fabricats, i el vam provar en un motor Dièsel per comprovar si funciona correctament i fer una comparació dels gasos emesos pel nostre combustible amb els emesos pel gasoil comercial. El resultat va ser molt positiu ja que el motor va funcionar correctament, i la comparació de gasos va sortir tal i com esperàvem ja que les quantitats de diòxid i monòxid de carboni emeses eren menors que en el gasoil.

Plan de gestión de energías renovables en el Monasterio Sakya Tashi Ling del Garraf

En el presente estudio se han analizado las posibilidades de reducción del impacto ambiental que genera el consumo de energía en el Monasterio budista Sakya Tashi Ling del Parque del Garraf, mediante la mejora de la eficiencia energética de los edificios y la producción de la energía consumida a partir de fuentes de energía renovables. Se ha realizado un inventario exhaustivo de los flujos energéticos de entrada del Monasterio: electricidad y combustibles fósiles, y el análisis de estos datos ha permitido observar que la mayor parte del consumo energético del Monasterio tiene como uso final la iluminación. El consumo total de energía se ha cuantificado en 138 kWh/m2/año y la emisiones de CO2 en 177 kg CO2/m2/año. A partir de estos datos se ha estudiado la posibilidad de reducir el consumo y abastecer la demanda energética del Monasterio a través de fuentes de energía renovable como las placas solares fotovoltaicas o las calderas de biomasa. Para alcanzar este objetivo se han propuesto tres escenarios posibles con costes económicos y resultados muy distintos. A diferencia de los escenarios “Edificio Energía Plus” y “Edificio Energía 0”, el tercer escenario propuesto, que trataba de alcanzar el triple objetivo del Plan 20/20/20 (producir a partir de fuentes renovables el 20% de la energía consumida, aumentar en una 20% la eficiencia energética y reducir en un 20% las emisiones de CO2 derivadas del uso de la energía) ha resultado ser muy viable económicamente: la inversión necesaria se amortizaría en tan sólo 5 años.

Modelització i control d'un reactor de producció d'hidrogen per a l'alimentació de piles de combustible

Les piles de combustible permeten la transformació eficient de l’energia química de certs combustibles a energia elèctrica a través d’un procés electroquímic. De les diferents tecnologies de piles de combustible, les piles de combustible de tipus PEM són les més competitives i tenen una gran varietat d’aplicacions. No obstant, han de ser alimentades únicament per hidrogen. Per altra banda, l’etanol, un combustible interessant en el marc dels combustibles renovables, és una possible font d’hidrogen. Aquest treball estudia la reformació d’etanol per a l’obtenció d’hidrogen per a alimentar piles de combustible PEM. Només existeixen algunes publicacions que tractin l’obtenció d’hidrogen a partir d’etanol, i aquestes no inclouen l’estudi dinàmic del sistema. Els objectius del treball són el modelat i l’estudi dinàmic de reformadors d’etanol de baixa temperatura. Concretament, proposa un model dinàmic d’un reformador catalític d’etanol amb vapor basat en un catalitzador de cobalt. Aquesta reformació permet obtenir valors alts d’eficiència i valors òptims de monòxid de carboni que evitaran l’enverinament d’una la pila de combustible de tipus PEM. El model, no lineal, es basa en la cinètica obtinguda de diferents assaigs de laboratori. El reformador modelat opera en tres etapes: deshidrogenació d’etanol a acetaldehid i hidrogen, reformat amb vapor d’acetaldehid, i la reacció WGS (Water Gas Shift). El treball també estudia la sensibilitat i controlabilitat del sistema, caracteritzant així el sistema que caldrà controlar. L’anàlisi de controlabilitat es realitza sobre la resposta de dinàmica ràpida obtinguda del balanç de massa del reformador. El model no lineal és linealitzat amb la finalitat d’aplicar eines d’anàlisi com RGA, CN i MRI. El treball ofereix la informació necessària per a avaluar la possible implementació en un laboratori de piles de combustibles PEM alimentades per hidrogen provinent d’un reformador d’etanol.

Analisi de compostos orgànics persistents i estudi de la procedència d'hidrocarburs en sediments del mar Mediterrani català

Els sediments del fons marí són molt importants en els ecosistemes aquàtics. Aquests sediments són considerats absorbents naturals, ja que s’hi acumulen moltes substàncies nocives, com ara metalls pesants i contaminants orgànics persistents (COPs). En aquest estudi s’han analitzat mostres de sediments del mar Mediterrani amb la finalitat d’examinar els COPs i la possible procedència d’hidrocarburs derivats del petroli. Les mostres han estat extretes davant de la desembocadura del riu Besòs (se n’ha fet una extracció a 8 km i una altra a 54 km de distància respecte la costa) i davant del municipi català anomenat Vilanova i la Geltrú (se n’ha fet, també, una extracció a 8-10 km i una altra a 30-40 km de distància respecte la costa). D’aquestes mostres, obtingudes per perforació, se n’han analitzat el primer i segon centímetres. S’han quantificat els hidrocarburs aromàtics policíclics (PAHs), els bifenils policlorats (PCBs) i els compostos organoclorats (OCPs) utilitzats antigament com a pesticides. S’ha posat de manifest que en les zones més properes a la costa, les concertacions COPs són més elevades a la regió més meridional, tot i estar davant de la desembocadura del riu Besòs. Segurament això és degut a la influència de la deriva litoral (corrent costaner marí en direcció NE-SW). Finalment, l’índex Phytane/Pristane, l’índex de preferència de carboni o, en anglès Carbon Preference Index (CPI) i la barreja complexa sense resoldre o, en anglès, Unresolved Complex Mixture (UCM) apunten a la conclusió que l’origen dels hidrocarburs analitzats (n-alcans) podria ser petrogènic.

Biophysical requirements of power-supply systems: nuclear energy and fossil energy

The report presents a grammar capable of analyzing the process of production of electricity in modular elements for different power-supply systems, defined using semantic and formal categories. In this way it becomes possible to individuate similarities and differences in the process of production of electricity, and then measure and compare “apples” with “apples” and “oranges” with “oranges”. For instance, when comparing the various unit operations of the process of production of electricity with nuclear energy to the analogous unit operations of the process of production of fossil energy, we see that the various phases of the process are the same. The only difference is related to characteristics of the process associated with the generation of heat which are completely different in the two systems. As a matter of facts, the performance of the production of electricity from nuclear energy can be studied, by comparing the biophysical costs associated with the different unit operations taking place in nuclear and fossil power plants when generating process heat or net electricity. By adopting this approach, it becomes possible to compare the performance of the two power-supply systems by comparing their relative biophysical requirements for the phases that both nuclear energy power plants and fossil energy power plants have in common: (i) mining; (ii) refining/enriching; (iii) generating heat/electricity; (iv) handling the pollution/radioactive wastes. This report presents the evaluation of the biophysical requirements for the two powersupply systems: nuclear energy and fossil energy. In particular, the report focuses on the following requirements: (i) electricity; (ii) fossil-fuels, (iii) labor; and (iv) materials.

Assessing the viability of power-supply systems: a tentative protocol

This Technical Report presents a tentative protocol used to assess the viability of powersupply systems. The viability of power-supply systems can be assessed by looking at the production factors (e.g. paid labor, power capacity, fossil-fuels) – needed for the system to operate and maintain itself – in relation to the internal constraints set by the energetic metabolism of societies. In fact, by using this protocol it becomes possible to link assessments of technical coefficients performed at the level of the power-supply systems with assessments of benchmark values performed at the societal level throughout the relevant different sectors. In particular, the example provided here in the case of France for the year 2009 makes it possible to see that in fact nuclear energy is not viable in terms of labor requirements (both direct and indirect inputs) as well as in terms of requirements of power capacity, especially when including reprocessing operations.

A Comparative analysis of oil production setors in Saudi Arabia and the United Arab Emirates

Aquest article s'aplica un enfocament comparatiu de la gestió del sector petrolier en dos països rics en petroli a l'Orient Mitjà: Aràbia Saudita i els Emirats Àrabs Units (EAU). Més explícitament, s'examinen els factors que millor expliquen la variació en les estratègies que han vingut aplicant en el sector des de l'establiment de les seves empreses petrolieres nacionals (NOC). Recorrent a la literatura sobre expropiació / privatització en el camp d'Estudis de l'Energia, en aquest treball es proposa un marc teòric per analitzar la lògica que hi ha al darrera de les diferents formes d'exploració i les estratègies de producció en el sector petrolier. Teòricament, aquesta investigació té com a objectiu avançar en un conjunt d'eines d'anàlisi per abordar millor i entendre els determinants reals del procés de presa de decisions en el upstream. Empíricament, el model es prova en els casos divergents d'Aràbia Saudita i els Emirats Àrabs Units, i una sèrie de lliçons s'han extret. En última instància, aquest treball ha d'augmentar la conscienciació entre els erudits i els polític, tant sobre el poc coneixement que tenim sobre els mecanismes interns que impulsen les estratègies ascendents en el majors estats productor de petroli.