Energía renovable para el desarrollo sustentable de México – algunas consideraciones ambientales y sociales
Andrés Flores Montalvo Instituto Nacional de Ecología
Taller Práctico sobre Energía Renovable ITESM Monterrey, N. L.., 18 de octubre de 2007
Contexto ambiental- cambio climático Entre 1750 y 2005, las concentraciones atmosféricas de bióxido de carbono ((CO2) aumentaron en cerca de 35%,, pasando p de 280 pp ppm a 379 ppm (IPCC AR4, 2007).
Es muy probable que el calentamiento global sea mayormente causado por actividades humanas. Las estimaciones para el calentamiento global promedio del Planeta para fines del Siglo XXI (2090-2099), en relación a 1980-1999, están en un rango entre 1.8 y 4 ºC.
Las estimaciones para el aumento en el nivel medio del mar para el mismo período están en un rango entre 0.28 m y 0.43 m.
La estabilización de las concentraciones de CO2 puede lograrse únicamente mediante la reducción sustancial en las emisiones.
FOURTH ASSESSMENT REPORT (AR4) Cuarto Informe de Evaluación del IPCC Más de una docena expertos mexicanos participaron en la elaboración de este informe
http://www.ipcc.ch/
Cambios en la concentración de CO2
Fuente: Climate Change 2007: The Physical Science Basis, IPCC
Cambios en temperatura, nivel del mar, y cobertura de nieve en el Hemisferio Norte
Fuente: Climate Change 2007: The Physical Science Basis, IPCC
Temperaturas promedio históricas y proyecciones para el año 2100
Fuente: Climate Change 2007: The Physical Science Basis, IPCC
Impactos del cambio climático
El cambio climático: Un problema de desarrollo Efectos previsibles del cambio climático: en su mayoría negativos, en especial para los países en desarrollo por la falta de capacidades de adaptación y por localizarse en regiones vulnerables ante el cambio climático
Efectos más significativos del cambio climático en México 1 Creciente 1. C i t d desertificación. tifi ió 2. Inundaciones en planicies costeras. 3. Incremento de eventos hidrometeorológicos extremos. 4. Afectación general a sistemas forestales (mayor incidencia de incendios) e hidrológicos. 5. Pérdida de biodiversidad. 6. Impactos en salud humana.
Escenarios de cambio climático para temperatura p y precipitación p p en México • Es muy probable que el clima de México sea entre 2 y 4°C C más á cálido ál para ell 2050-2080, principalmente en la parte más continental del norte de México. • Para invierno, es muy probable tener reducciones en precipitación cercanas a 15% g del centro de México, y de menos en regiones de 5% en la zona del Golfo de México para el mismo período. • En verano, verano las lluvias podrían disminuir hasta 5% en la parte centro de México. • Se proyectan retrasos en el inicio de las lluvias, con una extensión ó de lla temporada de lllluvias hacia los meses de otoño para gran parte del país.
Los 25 países con mayores emisiones Con mayor población
Países Bajos, T i á Taiwán
Con mayor Co ayo PIB
Tailandia
Bangladesh, Nigeria, Vietnam, Filipinas, p , Etiopía, Egipto, Congo
E.U.A., China, UE.25, Rusia India Rusia, India, Japón Japón, Alemania, Brasil, Reino Unido, Italia, México Francia, México, Francia Indonesia, Irán, Turquía Ucrania, Pakistán
Canadá, Corea del S Australia, Sur, A t li Sudáfrica, España, Polonia Polonia, Argentina
Arabia Saudita Argentina
Con mayores emisiones
Contribución histórica al calentamiento global
Developing Countries South and Central America Africa Middle East China, India and Developing Asia Total
Emissions 3.80% 2.50% 2.60% 12.20% 21.10%
Porce entaje global de las em misiones d de GEI
0% Canadá
Pakistán
Argentina
Arab bia Saudita
Turquia
10%
Polonia
España
Sudáfrica
Irán
Australia
Países no Anexo 1
Indonesia
Francia
20 %
México
Ucrania
Corea Sur C
Italia
Reino Unido
Fuente: World Resources Institute, 2004 Brasil
Alemania
Japón
India
25 %
Rusia
UE (25)
China
EUA
Los 25 países con mayores emisiones de GEI
Países Anexo 1
Emisiones Globales
Países en desarrollo 48 %
15 %
Países industrializados 52 %
5%
Comparación internacional (2003) 20 Estados Unidos 18
Australia
Canadá
Emisiones CO2
(ton per cápita)
16 Francia
14
Finlandia
Arabia Saudita
12
Bélgica
República Checa
Holanda Dinamarca Alemania Irlanda
Rusia 10
Japón
Corea del Sur Grecia 8
Polonia Sudáfrica
Ucrania 6
Irán Venezuela
4 China Indonesia
2
España
Hungría
Italia
Austria Reino Unido Islandia Suecia
Portugal
México Tailandia Turquía
Argentina Chile
Brasil Colombia
India
0 0
5,000
10,000
15,000
20,000
PIB per capita (dólares, PPP 2000)
25,000
30,000
35,000
Emisiones de CO2 en México
450 400
millones de tCO O2
350 300 250 200 150 100 50 0 1990
1992
1994
1996
1998
2000
Industria generadora de energía
Transporte
Manufactura e industria de la construcción (energía)
Productos minerales
Residencial
Producción de metales
Comercio y sectores institucionales
Agricultura, pesca y forestal
Fugitivas de metano (Petróleo y gas natural) I i Incineración ió d de residuos id
Industria química
2002
Conclusiones del INEGEI 2002
Las emisiones de GEI al año 2002 son un 30% más que las estimadas para 1990. Se calcula que se dio un crecimiento promedio de las emisiones de 2.2% anual. La categoría de energía es la que más contribuye a las emisiones de GEI, GEI especialmente por la generación de energía energía, el transporte y el consumo de energía en la industria de la manufactura y la construcción.
Potencial de mitigación en México
Se estima S ti que Mé México i titiene un potencial t i ld de reducción d ió y captura de entre de más de 80 millones de toneladas de CO2 eq, q, anuales p para los años 2008-2012. En el mercado del MDL esto p podría traducirse en varios millones de dólares, dependiendo del número de proyectos y el costo del CO2 en los mercados. Este potencial se ve afectado por incertidumbres relacionadas con el futuro del Protocolo de Kioto Kioto. Fuente: www.semarnat.gob.mx
Las opciones más importantes de mitigación g de emisiones de GEI • Mejoras en eficiencia energética • Sustitución de combustibles • Secuestro S t de d carbono b • Captura y almacenamiento de CO2 (CCS) • Energía nuclear • Energía renovable - bioenergía • Hidrógeno
Aplicaciones de las renovables El uso de las energías renovables está influenciado por su contexto: Uso
Aplicación
Tecnología
Nichos
Específicos
Electrificación Rural Generación distribuida Rasurar picos Calentamiento agua
Celdas Fotovoltaicas Calentadores Solares Redes locales Esquemas Híbridos
Servicios de base eléctrica en zonas aisladas Servicios domiciliarios
Gran G Escala
• IInterconexión t ió a la l red • Autoabastecimiento g • Cogeneración • Pequeños productores
Parques Eólicos Eóli P Parques Termo Solares Centrales Geotérmicas Esquemas Híbridos
Municipios i i i M Iluminación pública Servicio a grandes consumidores Red?
Curvas de aprendizaje
Costos C t por T Tecnología, l í Capacidad C id d Instalada, I t l d y Aprendizaje A di j Tecnológico
Costo Electricidad (EUR(1990)k C kWh)
•
10
Fotovoltaica 1
0.1
1980
Biomasa
Eólica
1995
Ciclo Combinado
0.01 1
10
100
1,000
10,000
Capacidad Instalada Acumulada (MW)
100,000
Algunos ejemplos de tecnologías renovables
Calentadores solares Estrato popular de consumo (30 - 45 lts diarios de agua caliente) Casa individual 5 usuarios
Edificio habitacional 80 usuarios
72 – 97
73 – 97
Costo por tonelada evitada (USD)
60.73 – 54.82
67.74 – 61.14
Costo promedio (USD)
53.69 – 96.9
958.25 – 1729.77
Beneficio/Costo
4.99 – 5.53
4.47 – 4.96
Tiempo estimado de recuperación de la inversión (años)
4.64 – 4.27
5.56 – 4.7
R d Reducción ió anuall d de emisiones i i de d CO2 (%)
Fuente: Quintanilla M., Juan. Uso Masivo de la Energía Solar en Sustitución de Combustibles Fósiles en la Zona Metropolitana del Valle de México. Sectores Residencial, Hospitalario, Hotelero y de Baños Públicos. Programa Universitario de Energía. UNAM. Diciembre, 2000.
Emisiones de CO2 evitadas por año y acumuladas al 2010 por generación eoloeléctrica masiva. AÑO
Capacidad final MW
Generación Eólica Anual (GWh)* (GWh)
CO2 evitado Anual (M ton)
Generación Acumulada (TWh)
CO2 evitado Acumulado (M ton)
n
300
657
0.23
0.657
0.23
n+1
500
920
0.322
1.577
0.552
n+2
1000
1971
0.69
3.548
1.242
n+3
1500
3285
1.15
6.833
2.392
n+4
2000
4599
1.61
11.432
4.002
n+5
2500
5913
2.07
17.345
6.072
n+6
3000
7227
2 53 2.53
24 572 24.572
8 602 8.602
n+7
3500
8541
2.99
33.113
11.592
n+8
4000
9855
3.45
42.968
15.042
n+9
4500
11,169
3.91
54.137
18.952
n+10
5000
12,483
4.37
66.620
23.322
Se considera un índice de 0.350 Kg./kWh de CO2, asumiendo desplazamiento de Gas Natural. Fuente: CONAE. http://www.conae.gob.mx
Potencial en rellenos sanitarios • Las emisiones provenientes de tiraderos y rellenos se duplicaron prácticamente durante el período 1994-1998, como resultado del i incremento en ell país í d de lla di disposición i ió de d los l residuos id en rellenos ll sanitarios, sin la recuperación de las emisiones y su consecuente escape a la atmósfera. • De 1992 a 2004 se produjeron 393.8 millones de toneladas de basura RESIDUO (Gg CH4)
1992
1994
1996
1998
Residuos Sólidos Municipales
1,055.5
1,038.7
1,678.2
1,981.1
Aguas Residuales Municipales
499.0
525.5
546.73
552.4
Aguas Residuales Industriales
601.1
626.1
714.2
829.2
Fuente: INEGEI 1994 -1998. INE
Potencial en Rellenos Sanitarios (2) • Es posible utilizar el biogás que se genera en el relleno sanitario para mitigar las emisiones a la atmósfera • Esto permite su control • Puede servir para genere electricidad y recursos económicos. • El proyecto t en Monterrey: M t – Se colectan y destruyen al menos 54 millones de m3 de gas metano de las 7.6 millones de toneladas de residuos depositados (1990-1999). – Se producen más de 700,000 MW/h de energía eléctrica – suficiente para todo el alumbrado público del Mpio Mpio. de Monterrey – Se deja de consumir el equivalente a 990 mil toneladas de carbón como combustible Usando estos datos como referencia, el potencial del país podría d í ser de d 2,798 2 798 millones ill de d m3 de d metano t en un periodo de 12 años. Fuente: SIMEPRODESO
Sector Transporte: Taxi Híbrido vs Ecológico Taxi Ecológico
Taxi Híbrido
Diferencia
% menos de emisiones
CO ton/año
2.48
0.017
2.46
99.2
NOx kg/año
144
2.0
142
98.6
HCT kg/año
285
4.0
281
98.6
Emisiones
Considerando: 200 km recorridos en un día 62 600 km recorridos en un año (circulando 313 días al año) 62,600 Las emisiones anuales de 1 taxi equivalen a: 147 taxis híbridos (emisiones CO) 74 taxis híbridos (emisiones NOx) 71 taxis híbridos (emisiones HCT)
Fuente: INE
Comparación de Costo y Consumo Anual de Gasolina Taxi Ecológico
Taxi Híbrido
Auto Particular
Auto Híbrido
Consumo Anual de Gasolina
6,955 L/año
3,017 L/año
1,150 L/año
500 L/año
Diferencia
3 940 L/año (57 % menos) 650 L/año (57% menos) 3,940
Precio de Gasolina
$ 5.76/L
Costo Anual de Gasolina Diferencia
$40,000
$17,000
$23 000 $23,000
$6,700
$2,900 $3 800 $3,800
Considerando las marcas predominantes de autos en la ZMVM y la edad promedio del parque vehicular, sé tomó un rendimiento representativo de 9.0 km/L para taxis y autos particulares.
Fuente: INE
El bioetanol •La La producción mundial de bioetanol bioetanol, para uso como combustible en vehículos automotores, se ha incrementado de 2 mil millones de litros en 1975 a 35 mil millones de litros en 2005, 2005 siendo i d los l Estados E t d Unidos U id y Brasil B il llos principales i i l productores. •En estos países, más del 90% de la producción es en base a caña de azúcar y a maíz (Poniachik, 2006). •En Brasil, a raíz del programa “Proalcohol” instaurado en 1975, se p produce etanol a p partir de caña de azúcar, p para abastecer a 18 millones de vehículos – de los cuales 3 millones consumen alcohol puro y 15 millones una mezcla E25 (CEPAL (CEPAL, 2004) 2004).
Por qué impulsar los biocombustibles • Beneficios ambientales – No hay emisiones netas de CO2, suponiendo que la biomasa se repone al mismo ritmo que se consume – Reducción neta de emisiones al sustituir combustibles fósiles – Beneficios a la salud pública – Pueden producirse de forma sustentable ambientalmente
• Beneficios económicos – Seguridad energética – Diversificación de combustibles – Impactos en la balanza comercial – importación de combustibles
• Beneficios sociales – – – –
Creación de empleos Incentivos al campo Cultivo en tierras degradadas (deforestadas, (deforestadas erosionadas) Desarrollo rural
Holanda: Marco de evaluación para la biomasa sustentable 1. El balance de emisiones de gases de efecto invernadero en la cadena productiva y la aplicación de la biomasa debe ser positivo 2. La producción de biomasa no debe comprometer la persistencia de sumideros importantes de carbono en la vegetación y en los suelos 3. L 3 La producción d ió d de bi biomasa para energía í no d debe b poner en riesgo i lla oferta f t d de alimentos li t o la de aplicaciones locales de la biomasa (energía, medicinas, materiales de construcción) 4. La producción de biomasa no debe afectar la biodiversidad vulnerable o bajo esquemas d protección de t ió e iincluso, l cuando d ffuera posible, ibl d debería b í iincrementar t lla bi biodiversidad di id d 5. En la producción y el procesamiento de la biomasa se debe conservar el suelo y mejorar sus aspectos cualitativos 6. En la producción y el procesamiento de biomasa se debe conservar en cantidad y calidad el agua superficial y subterránea 7. E 7 En lla producción d ió y ell procesamiento i t d de bi biomasa se d debe b mantener t o mejorar j lla calidad lid d del aire 8. La producción de biomasa debe contribuir a la prosperidad local 9. La producción de biomasa debe contribuir al bienestar social de los empleados y de la población local
Competencia por usos del suelo Extensión EU
- Tot. Tot producción maíz → etanol, etanol sólo sustituiría 10% de gasolinas - 5% de desplazamiento de gasolina por bioetanol = 8% de tierra cultivable
MÉXICO
- Desplazar gasolina por E10 → requiere 734,383 ha/año Superficie actual cultivada de caña de azúcar: 657,145 ha
Consideraciones ambientales adicionales del bioetanol Ventajas: 1.Reduce las emisiones de los vehículos. Para el uso de una mezcla E10 vs. gasolina, 7%-12% en COV, 20%-30% en CO, 50% en PM2.5 y 25% en benceno. Desventajas: D j •Aumenta las emisiones vehiculares de formaldehido y acetaldehído. •Costo de producción de los biocombustibles casi dobla al de la gasolina o gasóleo, ól l que implica lo i li subsidiar b idi la l producción. d ió •Se requieren grandes espacios de cultivo, dado que del total de la plantación sólo se consigue un 7% de combustible. •Se S promueven los l monocultivos lti i t intensivos, i con ell consiguiente i i t uso de d pesticidas y herbicidas. •Puede impactar la biodiversidad, las áreas naturales protegidas, y rasgos genéticos éi d las de l especies i existentes. i •Cambios en los usos del suelo que pueden tener consecuencias ambientales desfavorables •Ciclo de vida - pueden requerir más energía de la que producen
Sustentabilidad ANÁLISIS CICLO COMPLETO
USOS DE SUELO
• Reducción de emisiones Gases Efecto invernadero • Balance energético • Competencia por uso de suelo: - alimentos - otros bienes y servicios (medicinas, materiales i l d de construcción, ió etc.)) • Biodiversidad: - suelo - agua
CONTAMINACIÓN ASPECTOS SOCIOECONÓMICOS
• Contaminación: - agua, suelo - calidad del aire • Economía E í Local L l • Bienestar social
Plan Nacional de Desarrollo 2007-2012 • Reconoce el derecho a la sustentabilidad ambiental, mediante el uso so responsable e inteligente de los rec recursos rsos • El PND p propone p la transversalidad de las p políticas p públicas para preservar el medio ambiente • La sustentabilidad ambienta es definida como la administración eficiente y racional de los recursos naturales, de manera tal que sea posible mejorar el bienestar de la población actual sin comprometer p p la calidad de vida de las generaciones futuras • Lamenta que los esfuerzos de conservación de los recursos naturales sean obstaculizados por un círculo vicioso que incluye: pobreza, agotamiento de los recursos naturales, deterioro ambiental y más pobreza
Objetivos del PND en materia de cambio climático • El PND 2007-2012 exige que México se sume a los esfuerzos internacionales contra fenómenos como el calentamiento global • Plantea el objetivo (10) de reducir las emisiones de GEI, mediante proyectos MDL; eficiencia y tecnologías limpias; uso eficiente de la energía; estándares de emisión más estrictos; ti t y generación ió d de energía í a partir ti d de residuos. id • Plantea el objetivo j ((11)) de impulsar p medidas de adaptación p a los efectos del cambio climático, incluyendo este elemento en la planeación de los sectores relevantes; desarrollando escenarios climáticos; evaluando impactos, vulnerabilidad y adaptación en diferentes f sectores y sistemas; y promoviendo la difusión de información.
Estrategia Nacional de Cambio Climático
La Estrategia g refleja j el compromiso p del Ejecutivo j Federal en relación con la mitigación del cambio climático y la adaptación a los efectos adversos del mismo. Objetivos de la Estrategia: • Identificar oportunidades de reducción de emisiones y desarrollar proyectos de mitigación; • Reconocer la vulnerabilidad de los respectivos sectores t y áreas á d competencia de t i e iniciar i i i proyectos t para el desarrollo de capacidades nacionales y locales de respuesta y adaptación; • P Proponer líneas lí d acción, de ió políticas líti y estrategias, t t i que sirvan de base para la elaboración de un Programa Especial de Cambio Climático que se inscribiría en el Plan Nacional de Desarrollo 2007 2007-2012 2012.
El Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL)
Por medio del MDL se pueden emprender proyectos que: • Eviten emisiones de gases de invernadero (por medio de energías renovables, eficiencia energética, g cambio de combustibles y otros)) • Capturen p carbono (p (por medio de la fotosíntesis en el sector forestal) • Contribuyan al desarrollo sustentable de los países en desarrollo y facilitan el cumplimiento de compromisos de países del Anexo I
Importancia de los Mercados de Carbono para México
Se estima que México tiene un potencial de reducción y captura de más de 80 millones de toneladas de CO2 eq, para los l años ñ 2008 2008-2012. 2012 En el mercado del MDL esto podría traducirse en varios millones de dólares. Este potencial se ve afectado por incertidumbres relacionadas l i d con ell ffuturo t d dell P Protocolo t l d de Ki Kioto. t Fuente: www.semarnat.gob.mx
Proyectos en marcha y potenciales para el MDL
•
Generación de energía eléctrica a partir de la utilización del metano producido en rellenos sanitarios
•
Generación de energía a partir del metano producido en digestores anaerobios en granjas de cerdos
•
Generación de energía usando presas de riego (minihidroeléctricas)
•
Generación de energía con plantas eólicas
•
Corredores de transporte público (Metrobus)
•
Sector vivienda ?? Proyectos de eficiencia energética, de reducción del consumo de electricidad y de adaptación a climas extremos
Instituto Nacional de Ecología - SEMARNAT Periférico Sur 5000 Col. Insurgentes Cuicuilco Delegación Coyoacán 04530 México, D.F. E-mail:
[email protected] Páginas g web: http://www.ine.gob.mx http://www.ine.gob.mx/dgicurg/cclimatico/index.html http://cambio_climatico.ine.gob.mx/