mitigación en el sector energético i. tecnologías, potenciales y costos. jorge raúl gasca...
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Mitigación en el sector energético I. Tecnologías, potenciales y costos.Jorge Raúl Gasca Ramírez, Moisés Magdaleno Molina,
María Esther Palmerín, Luis Alberto Melgarejo
Instituto Mexicano del Petróleo.
Octubre de 2011
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Obligaciones de México ante la Convención Marco sobre CC
Informar periódicamente la cantidad de las emisiones de gases con efecto invernadero atribuibles a la actividad humana.
Formular, aplicar, publicar y actualizar regularmente programas nacionales […] que contengan medidas orientadas a mitigar el cambio climático, teniendo en cuenta las emisiones antropogénicas por las fuentes y la absorción por los sumideros de todos los GEI, y medidas para facilitar la adaptación adecuada al cambio climático.”
“teniendo en cuenta sus responsabilidades comunes pero diferenciadas y el carácter específico de sus prioridades nacionales y regionales de desarrollo, de sus objetivos y de sus circunstancias [….]”:
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Oportunidades de México por haber firmado la Convención Marco sobre CC
Recibir asistencia técnica y financiera de los países desarrollados para:
Cumplir sus compromisos, fundamentalmente en materia de desarrollo limpio (con baja intensidad de emisiones de carbono). MDL
Adaptarse al impacto del calentamiento global.
Los países desarrollados deben facilitar el desarrollo y transferencia de tecnologías ambientalmente limpias, así como promover, apoyar y fortalecer la investigación científica y los sistemas nacionales de observación climática de los países en desarrollo.
Definición de Mitigación
Cambios y reemplazos tecnológicos que reducen el insumo de recursos y las emisiones por unidad de producción. Aunque hay varias políticas sociales, económicas y tecnológicas que reducirían las emisiones, la mitigación referida al cambio climático es la aplicación de políticas destinadas a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y a potenciar los sumideros.
EL RETO
GtCO2-eq/a
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
1970 1980 1990 2000 2004
Emisiones totales de GEIs Entre 1970 y 2004 las emisiones globales de GEIs
aumentaron 70%
El Dióxido de Carbono es el máximo contribuyente
0
5
10
15
20
25
30
1970 1980 1990 2000 2004
CO2 otros5
CO2 de comb fósiles
0
5
10
1970 1980 1990 2000 2004
CO2 deforestación3,4
CO2 putrefacción
0
5
10
1970 1980 1990 2000 2004
CH4 energía1
CH4 agricultura
CH4 desechos y otros
0
5
1970 1980 1990 2000 2004
N2O agricultura
N2O otros
0
5
1970 1980 1990 2000 2004
HFCs, PFCs, SF6
Gt CO2eq/a
Gases fluorados
Dióxido de Nitrógeno
Metano
Dióxido de Carbono
Dióxido de Carbono33 Gt en 2010
Aumentaron 50% desde 1990
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Igualdad de Kaya
Emisiones CO2 = Contenido de Carbono/ Energía x
Energía/ PIB x
PIB/Persona x
Población
_____ Aumentará, 120 millones de mexicanos en 2030.
_____ Deseable que el PIB aumente cuando menos al 3.5 % anual
_____ Tendencia a disminuir pero no a la velocidad deseada. “Estrategia” USA.
_____ Su disminución limitada por la disponibilidad física, técnica y/o económica de las energías renovables. Energía nuclear a debate. Disponibilidad de tierra para producción de combustibles a debate.
Impulsores para el aumento de las emisiones de GEI
Conclusión principal sobre la mitigación del Cambio Climático… Existe un potencial económico sustancial para la mitigación de las emisiones globales de GEIs durante las próximas décadas, capaz de sobrepasar el crecimiento proyectado de dichas emisiones o de reducirlas por debajo de sus niveles actuales …
Potencial económico constituye el potencial de mitigación que tiene en cuenta los costes y beneficios sociales y las tasas de descuentos sociales, asumiendo que las políticas y medidas mejoran la eficacia del mercado y que se eliminan las barreras.
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1. Reducción de la Intensidad Energética
El aumento de la eficiencia energética es una medida que puede implantarse a lo largo de toda la cadena de transformación y uso de energía
La Intensidad Energética muestra una disminución a nivel mundial de -0.75% cada año
Obviamente es necesario hacer un mayor esfuerzo de ahorro de energía pero por limitaciones termodinámicas es imposible lograr toda la mitigación necesaria sólo con medidas de eficiencia energética.
Opciones Generales de Mitigación para el Sector Energético
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2. Disminución de la Intensidad de Carbono de la Energía
(a) Descarbonizando la transformación y uso de energía (uso de energía renovable).
(b) Reciclando el CO2 a la cadena de transformación y uso de energía (por ejemplo mediante la producción de biodiesel a partir de algas utilizando gases de combustión).
(c) Utilizando el CO2 en productos que lo fijen por un periodo largo de tiempo (por ejemplo polímeros).
(d) Secuestrando el CO2 en la biósfera o en medios geológicos.
Opciones Generales de Mitigación para el Sector Energético
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Igualdad de Kaya Unidades Intensivas con Opciones de Mitigación
Emisiones CO2 / P = e E = (PIB/P) x ([En-E]/PIB) x ([ECO2-CO2]/En)
E representa la suma de la energía ahorrada en un cierto periodo de tiempo tanto para el sector de la transformación como el de demanda de energía.
CO2 es la suma del la reducción de emisiones por la utilización de energía renovable, por el reciclado de CO2 y por el uso o secuestro de CO2 en el mismo periodo
Emisiones per cápita incluyendo opciones de mitigación
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1990 2006 Cambio
Emisionesfugitivas
32,930.0 47,395.0 43.9 %
Consumo propio 37,905.9 36,679.3 -3.2%
Generación eléctrica
66,799.6 112,457.8 68.4%
Industrial 56,003.5 56,832.2 1.5%
Transporte 89,149.0 144,690.8(33.6%)
62.3%
Comercial 3,730.6 4,692.7 25.8%
Residencial 19,664.8 20,187.4 2.7%
Agropecuario 5,011.1 7,161.9 42.9%
Total 311,194.70 430,097.10 38.2%
Emisiones Nacionales de GEI de la categoría Energía(Gg CO2 eq )
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La economía de mercado es imperfecta
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Vehículo base a gasolina privado modelo 2005 con una eficiencia en el consumo de gasolina de 0.095 litros/km.
Se consideró un periodo de vida útil de 15 años en los cuáles el vehículo base recorrería 200,000 km, consumiría 19,000 litros de gasolina y emitiría 44.1 toneladas de CO2.
El análisis se hizo considerando dos costos de petróleo crudo, a saber: 60 USD/barril y 120 USD/barril.
Tecnologías para el ahorro de energía en vehículos privados (AIE, 2009)
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Se consideraron además dos escenarios de precios incrementales de vehículos por la introducción de la tecnología: en el corto y en el mediano/largo plazo.
En el largo plazo se considera que hay una
reducción del costo incremental por una mayor penetración de la tecnología.
Se tomó una tasa de descuento del 3% considerando que se está resolviendo un problema que no justifica una visión de corto plazo.
Tecnologías para el ahorro de energía en vehículos privados (AIE, 2009)
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Tecnología Costo Incremental
por Vehículo (USD)
Ahorro de Energía (%) Potencial de Reducción
(tonCO2/vehículo)
Costo de Petróleo
(USD/barril)
Costo de
Mitigación
(USD/ton CO2)
Motor a gasolina
gran eficiencia
Corto plazo
2,200
24 10.6 60 50
120 -90
Mediano/largo plazo
2,150
28 12.4 60 15
120 -140
Motor a diesel gran
eficiencia
Corto plazo
3,220
30 13.2 60 67
120 -91
Mediano/largo plazo
3,160
33 14.6 60 47
120 -108
Vehículos híbridos
con motor gasolina
gran eficiencia
Corto plazo
2,980
41 18.1 60 32
120 -121
Mediano/largo plazo
2,64048 19.9 60 -8
120 -156
Vehículos híbridos
con motor diesel
gran eficiencia
Corto plazo
4,470
42 18.5 60 80
120 -74
Mediano/largo plazo
3,260
43 19.0 60 -36
120 -117
Tecnologías para el ahorro de energía en vehículos privados (AIE, 2009)
Opciones de Mitigación en el Sector Transporte Mexicano
Tecnología Potencial de Reducción
Emisiones en 2030
(MtonCO2e)
Costo de
mitigación
(USD/ton CO2)
Estudio
Aumento de eficiencia en vehículos a
gasolina, norma de eficiencia y
verificación.
41.9 -32.0 MEDEC
39.0 22.5 McKinsey_INE
Aumento de eficiencia en vehículos
pesados a diesel.
8 87.0 McKinsey_INE
Aumento de eficiencia en vehículos a
gasolina y diesel
124 211 IIE_INE
Sistema de Autobuses Rápidos (BRT) 4.2 -50.5 MEDEC
Sistemas de Autobuses Rápidos y Metro 16.0 75.9 McKinsey_INE
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Introducción de biocombustibles como bioetanol y biodiesel. Esta opción tecnológica impacta tanto si estos
biocombustibles se utilizan en vehículos de baja eficiencia como si se usan en vehículos híbridos con motores de gran eficiencia.
Generación eléctrica con fuentes renovables. Esta opción tecnológica es fundamental para que la
introducción de vehículos híbridos conectados a la red y de vehículos eléctricos sea una medida importante de mitigación.
Generación eléctrica con captura y secuestro de CO2. Esta opción tecnológica es relevante para aumentar la
sustentabilidad de los combustibles fósiles.
Tecnologías para Descarbonizar
Opciones de Mitigación Uso Biocombustibles en México
Tecnología Potencial de Reducción
Emisiones en 2030
(MtonCO2e)
Costo de
mitigación
(USD/ton
CO2)
Estudio
Bioetanol de Caña de Azúcar. 16.8 11.3 MEDEC
6.0 -5.6 McKinsey_
INE
Bioetanol de Celulosa (Pasto) 10 5.0 McKinsey_
INE
Bioetanol de Sorgo 5.1 5.3 MEDEC
Biodiesel de Aceite de Palma 2.4 6.4 MEDEC
Costo de Producción de Etanol Renovable a Partir de Caña de Azúcar (IPCC, 2011)
País Costo de Inversión
(USD/kWtérmico)
Costo Fijo
Operación Anual
(USD/kWtérmico)
Costo Variable
de Operación
(USD/GJ Alim)
Costo de
Materia Prima
(USD/GJ
Alim)
Costo de
Producción
(tasa 3%)
(USD/GJ
Prod)
Costo de
Producción
(tasa 10%)
(USD/GJ
Prod)
México 83–260 16–25 0.87 5.2–7.1 19 - 37 20 - 42
Brasil 100–330 20–32 0.87 2.1–6.5 2.4–38 4.5–44
Cuenca
del Caribe
110–360 22–35 0.87 2.6–6.2 6.4–38 8.8–46
Argentina 110–340 21–34 0.87 6.5 28–39 31–46
Colombia 100–320 20–31 0.87 5.6 23–32 25–39
Estados
Unidos
100–320 20–31 0.87 6.2 27–36 29–43
India 110–340 21–33 0.87 2.6–6.2 5.9–37 8.2–44
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GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD POR TIPO DE ENERGÍA HISTÓRICA Y PROSPECTIVA
0 20 40 60 80 100
Energía R enovable
100
80
60
40
20
0100
80
60
40
20
0
A ño 1970
Añ0 1980
A ño 1990
Año 2000
Año 2005
A ño 2010
A ño 2015
1970
1980
1990
2005
2010
2000
2015
Opciones de Mitigación en la Generación Eléctrica en México
Tecnología Potencial de Reducción
Emisiones en 2030
(MtonCO2e)
Costo de
mitigación
(USD/ton CO2)
Estudio
Geotermia 48.0 11.7 MEDEC
11.0 3.5 McKinsey_INE
61.2 -55.6 IIE_INE
Mini hidráulica 8.8 9.4 MEDEC
16.0 -7.0 McKinsey_INE
9.4 14.6 IIE_INE
Eólica tierra adentro 23.0 2.6 MEDEC
21.0 49.3 McKinsey_INE
37.6 -38.3 IIE_INE
Opción de Mitigación Captura y Secuestro CO2 en México
Tecnología Potencial de
Reducción de
Emisiones en 2030
(MtonCO2e)
Costo de
mitigación
(USD/ton CO2)
Estudio
Captura y secuestro de CO2 80.0 19.0 IIE_INE
8.0 88.0 McKinsey_
INE
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La diferencia en los costos se debe principalmente a la suposición de la tasa de descuento y el escenario de precios de los combustibles fósiles.
Los estudios para México sobre la mejora de la eficiencia energética muestran una gran dispersión, tanto en el potencial como en el costo de mitigación al año 2030.
Los estudios para México para la introducción de biocombustibles muestran una gran dispersión, tanto en el potencial como en el costo de mitigación al año 2030, pero este último siempre es inferior a 15 USD/ton CO2.
En la introducción de combustibles renovables el costo de mitigación muestra una fuerte dependencia con el costo de la materia prima agrícola.
Conclusiones
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Los estudios para México para la generación con energías renovables con tecnología madura muestran una gran dispersión, tanto en el potencial como en el costo de mitigación al año 2030, pero este último casi siempre es inferior a 15 USD/ton CO2
Los estudios para México para la captura y secuestro de CO2 muestran una gran dispersión, tanto en el potencial como en el costo de mitigación al año 2030; hay una diferencia en un orden de magnitud en la estimación del potencial de mitigación y de cinco veces en el costo de mitigación.
Conclusiones