Externalidades de la energía y su valoración - IIT
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Externalidades de la energía y su valoración Pedro Linares Llamas, Universidad Pontificia Comillas Introducción Como todas las actividades humanas, la generación de energía produce impactos sobre el medio ambiente. Algunos de ellos son detectables y otros no; algunos son evitables y otros no. En cualquier caso, todos producen daños en el entorno: en las personas, en los materiales, en la flora, y en la fauna. El problema no es sin embargo la existencia o no de estos impactos, que como decimos son inherentes a todas las actividades humanas, sino su magnitud, y sobre todo, su consideración o no a la hora de decidir cómo asignar de la mejor manera los escasos recursos presentes en la sociedad. En un mercado libre, la herramienta de asignación de recursos es el precio del producto, en este caso, de las distintas opciones energéticas. Sin embargo, la conciencia general, tanto desde la opinión pública como desde las distintas administraciones, es que el precio de la energía no recoge todos los impactos citados. Esto es lo que se conoce como un fallo del mercado o externalidad, el hecho de que algunos procesos productivos o de consumo causen unos impactos en otros agentes económicos, y que sin embargo estos impactos no aparezcan recogidos en forma de costes en la función de producción o de consumo. La existencia de estas externalidades, o costes externos, como también se conocen, causa por tanto una asignación incorrecta de los recursos en la economía, al impedir que el mercado por sí mismo, a través del precio, logre una asignación correcta, eficiente, de los recursos. Así, cuando existen costes externos, el precio de la energía será menor, y por tanto su consumo y el impacto ambiental que causa mayor que el que correspondería a una asignación eficiente. La existencia de las externalidades también hará que, si no se tienen en cuenta, se escojan tecnologías energéticas más contaminantes que las que se escogerían según una asignación óptima. Para corregir este fallo del mercado, para lograr la asignación óptima, es necesario internalizar estos costes, incorporándolos en el precio, por los distintos mecanismos que se describen en este libro. Pero para ello es necesario en primer lugar poder expresar los costes en las mismas unidades que el precio, es preciso cuantificarlos en términos monetarios. En este capítulo se analizan los principales costes externos de la energía, en especial de la energía eléctrica, se comentan los pricipales métodos utilizados hasta el momento para acometer su cuantificación económica, y se describe en mayor profundidad el método más preciso para realizarla, el método de la función de daño. También se presentan los resultados obtenidos con este método para distintas tecnologías energéticas en Europa. El impacto ambiental de la energía Como ya se ha mencionado antes, la producción y el consumo de energía produce impactos sobre el medio ambiente, que dan lugar a las externalidades medioambientales. Estos impactos serán distintos en función de las tecnologías y combustibles utilizados para la producción o el consumo de energía, y por tanto producirán unos costes externos distintos. Pero para poder cuantificar adecuadamente estos costes y posteriormente comparar entre las tecnologías o internalizar los costes, es preciso en primer lugar establecer un sistema de evaluación homogéneo, que recoja todos los costes externos de las tecnologías bajo un mismo punto de vista. Para ello es necesario utilizar el análisis de ciclo de vida de las distintas tecnologías. El análisis de ciclo de vida (ACV), en su acepción básica, consiste en la cuantificación de todos los flujos de materia y energía asociados con un sistema o proceso, desde que se comienza hasta que termina, o, como también se suele decir, “de la cuna a la tumba”. En el caso de la energía, por tanto, el ACV comenzaría en la extracción de combustible, e incluiría su transporte y preparación, la construcción, operación y desmantelamiento de las instalaciones de generación, el transporte de la energía, y la gestión de los residuos producidos. En el caso de la generación de energía, el concepto de ciclo de vida se ha sustituido en ocasiones por el de “cadena de combustible” (European Commission, 1999a), que en esencia es lo mismo. TRANSPORTE DE ELECTRICIDAD Construcción Construcción combustible Operación Gestión de residuos Desmantelamiento residuos residuos Desmantelamiento electricidad Operación Gestión de residuos electricidad Desmantelamiento residuos residuos Transporte residuos Operación residuos residuos residuos Construcción GENERACIÓN ELÉCTRICA residuos EXTRACCIÓN Y TRANSPORTE DE COMBUSTIBLE CONSUMO En la Figura 0.1 se muestra como ejemplo el ciclo de vida de la energía eléctrica generada a partir de carbón, con sus etapas más significativas. Gestión de residuos Figura 0.1 Ciclo de vida de la generación eléctrica (Elaboración propia) Todas estas etapas producen impactos ambientales – sobre el aire, el agua, el suelo, las personas o los animales. Por supuesto, unas serán más significativas que otras en cuanto a su impacto sobre los distintos medios. Pero es necesario tener en cuenta todas, especialmente a la hora de comparar alternativas. Por ejemplo, si el análisis se limitara a la etapa de operación de la generación eléctrica, posiblemente se estuvieran recogiendo los principales impactos de la energía eléctrica producida con carbón. Sin embargo, para la energía nuclear, los principales impactos parecen originarse en la preparación del combustible, en la gestión de los residuos, o en caso de accidente. De ahí la importancia de este análisis de ciclo de vida. A continuación, se presentan los principales contaminantes generados por los tipos fundamentales de energía a lo largo de su ciclo de vida (agrupados en función del combustible utilizado). Como se mencionó antes, todos presentan impactos sobre el entorno, mayores o menores. Aquí se incluyen únicamente los más significativos, y de forma general, sin particularizar para las distintas tecnologías. No se presentan las consecuencias de las etapas de transporte y consumo de energía, ya que no se suelen considerar significativas. Estas etapas presentan sobre todo daños a nivel local, como los causados por la ocupación del territorio, o por la existencia de campos electromagnéticos. Estos daños locales tienen una solución local, más que a través de instrumentos de planificación global como los que aquí nos ocupan. Tabla 0.1 Consecuencias (contaminantes) de la generación de energía, por tipo de combustible utilizado Combustible Carbones y lignitos Petróleo Gas natural Nuclear Etapa Consecuencias Extracción Emisiones atmosféricas: SO2, NOx, partículas, CO2, radiactividad y transporte Vertidos líquidos: aguas ácidas Residuos sólidos: escombros de mina Ocupación de terrenos: subsidencia, impacto visual, alteración de hábitats Ruido Generación Emisiones atmosféricas: SO2, NOx, CO2, partículas, metales pesados Vertidos líquidos: productos químicos, contaminación térmica Residuos sólidos: escorias, cenizas Ocupación de terrenos: impacto visual Extracción Emisiones atmosféricas: SO2, NOx, H2S, CH4, CO2 y transporte Vertidos líquidos: productos químicos, derrames de combustible Ocupación de terrenos: subsidencia, impacto visual, olores, alteración de hábitats Ruido Generación Emisiones atmosféricas: SO2, NOx, CO2 Vertidos líquidos: productos químicos, contaminación térmica Ocupación de terrenos: impacto visual Extracción Emisiones atmosféricas: SO2, NOx, H2S, CH4, CO2 y transporte Ocupación de terrenos: impacto visual, riesgo de accidentes, alteración de hábitats Ruido Generación Emisiones atmosféricas: NOx, CO2 Vertidos líquidos: productos químicos, contaminación térmica Ocupación de terrenos: impacto visual Extracción, Emisiones atmosféricas: SO2, NOx, CO2, partículas, radiactividad preparación Vertidos líquidos: aguas de drenaje, emisiones de radionucleidos y transporte Residuos sólidos: Residuos de mina (radiactivos) Ocupación de terrenos: subsidencia, impacto visual, alteración de hábitats Ruido Generación Emisiones atmosféricas: radiactividad Hidráulica Gestión de residuos Generación Vertidos líquidos: productos químicos, contaminación térmica Residuos sólidos: materiales contaminados, combustible gastado Ocupación de terrenos: impacto visual Emisiones radiactivas Ocupación de terrenos: alteración de hidrología, perturbación de hábitats, riesgo de accidentes, impacto visual, alteración del microclima Solar Generación Residuos sólidos: metales pesados integrantes de los componentes Ocupación de terrenos: impacto visual Eólica Generación Ocupación de terrenos: perturbación de hábitats, impacto visual Ruido Biomasa Cultivo o Emisiones atmosféricas: SO2, NOx, CO2, partículas recolección Vertidos líquidos: contaminantes agrarios y transporte Ocupación de terrenos: impacto visual, erosión Generación Emisiones atmosféricas: NOx, partículas Vertidos líquidos: productos químicos, contaminación térmica Residuos sólidos: escorias, cenizas Ocupación de terrenos: impacto visual Fuente: Elaboración propia Algunas etapas no se han incluido para algunos tipos de combustible, por su menor importancia relativa. Se puede encontrar una caracterización más completa de muchos de estos ciclos de combustible para el caso español en CIEMAT (1999), y de forma más general en Stanners y Bourdeau (1995). Sin embargo, no acaba aquí la determinación de los impactos. Una cosa es la cuantificación de los flujos de materia y energía producidos en el ciclo, y otra muy distinta la cuantificación de los daños ambientales producidos por ellos. En efecto, el impacto sobre el medio ambiente de un contaminante puede ser mayor o menor (incluso positivo o negativo) dependiendo de las circunstancias en que se produzca. El análisis de ciclo de vida se detendría en la primera etapa, esto es, estimaría la cantidad de contaminante generado por una actividad, en función de la tecnología utilizada, de las materias primas, etc. Pero una vez generado el contaminante, los daños causados dependerán de su distribución espacial y temporal. Si se trata de un contaminante atmosférico, su dispersión dependerá de la altura a que haya sido emitido, de las condiciones atmosféricas, de la topografía de la zona, etc. Si es un contaminante líquido, su dispersión vendrá condicionada, entre otros, por las condiciones del suelo y del agua, por la composición química de estos medios, etc. La dispersión de los contaminantes determina a su vez la cantidad y magnitud de los receptores afectados. Evidentemente, no causará el mismo impacto un contaminante emitido en una zona desértica, que el mismo emitido en una zona muy poblada, o de alto valor ecológico. Y por supuesto, el coste también depende del tipo de receptor afectado. Un contaminante puede producir efectos sobre la salud humana, o sobre la vegetación, o sobre la fauna, o sobre todos ellos a nivel global. Este efecto vendrá determinado tanto por las características del receptor como por las características del contaminante y su concentración, así como por la presencia de factores externos. Por ejemplo, el SO2 en bajas concentraciones puede ser beneficioso para los cultivos por su poder fertilizante, mientras que a altas concentraciones puede resultar nocivo. Y si se combina con agua, por ejemplo, su efecto puede potenciarse. A continuación, se describen brevemente los impactos que se consideran más significativos de la generación de energía, junto con los contaminantes que los originan. Se han considerado únicamente los impactos de carácter global o regional, que son los que se pueden tratar con instrumentos como los que se proponen en este libro. Los impactos de carácter local, como ya se ha mencionado, deben tratarse a nivel local. Cambio climático global El llamado cambio climático, o calentamiento global, está provocado por un aumento del efecto invernadero causado a su vez por gases como el dióxido de carbono, el metano, o el vapor de agua. Si bien el efecto invernadero es un proceso natural, que permite la vida en la tierra, el aumento de las emisiones de estos gases ha hecho que se alteren los patrones climáticos, produciendo una inusual subida de las temperaturas. Los compuestos químicos responsables del aumento del efecto invernadero son, sobre todo, el dióxido de carbono (procedente sobre todo de los procesos de combustión fósil y de la deforestación), el metano (procedente de la ganadería y agricultura, y del uso de combustibles fósiles), y los óxidos de nitrógeno (procedentes sobre todo de las actividades de transporte y generación eléctrica). Aunque también algunos compuestos pueden aliviar el efecto. Por ejemplo, los óxidos de nitrógeno contribuyen a reducir la vida atmosférica del metano, produciendo un efecto refrigerante global (Houghton et al, 1990). El dióxido de azufre también puede reducir el efecto invernadero, debido a su papel en la formación de aerosoles, que reflejan la radiación solar incidente, y por lo tanto tienden a enfriar la atmósfera. Debido a todas las incertidumbres citadas (que incluyen además el papel jugado por los océanos, o el comportamiento de los bancos de hielo polares), la contribución real de las emisiones antropogénicas al fenómeno del cambio climático es aún controvertida. Pero el último informe del Panel Intergubernamental para el Cambio Climático (IPCC) establece una relación firme entre estos hechos: “El conjunto de las evidencias sugieren una influencia humana discernible en el clima global” (Intergovernmental Panel on Climate Change, 1995). El informe citado prevé una subida de las temperaturas entre 1 y 3ºC para el año 2050, si no se adoptan medidas. Esto supondría un aumento mayor y más rápido que el producido en los últimos 10.000 años. Esto a su vez tendría una serie de consecuencias, como una subida del nivel del mar, que podría inundar muchas zonas bajas, o requerir cuantiosas inversiones para su protección. El IPCC también predice impactos negativos de amplio alcance sobre la salud humana, con pérdida significativa de vidas, debido al cambio climático. En España, se reconoce la posibilidad de que el cambio climático incida sobre el régimen de avenidas, agravando los efectos catastróficos de las inundaciones. Otra posible consecuencia sería la reducción global de la producción agrícola, variando este impacto regionalmente (Rosenzweig y Parry, 1994). En la región mediterránea podrían tener lugar disminuciones sustanciales del potencial productivo, si los modelos de predicción son correctos en su estimación de disminuciones de la humedad del suelo en verano y en invierno. Otros posibles daños incluirían aquellos causados sobre los ecosistemas, debido a su lenta capacidad de adaptación ante un cambio tan brusco. Se han publicado numerosos estudios sobre los impactos físicos y económicos del posible cambio climático (Cline, 1992; Fankhauser, 1993; European Commission, 1999b), basándose en modelos de simulación. En todos ellos se observa cómo, si bien el cambio climático es un fenómeno incierto, los riesgos que conlleva son muy altos. Todas estas perspectivas han hecho que, a pesar de la incertidumbre, la gran mayoría de los gobiernos hayan firmado recientemente el Protocolo de Kyoto, en el que se comprometen a reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero. Impactos sobre la salud Los impactos sobre la salud causados por la generación eléctrica incluyen los efectos no carcinogénicos de los contaminantes atmosféricos como el SO2, el NOx, el ozono, y algunos metales pesados, y los efectos carcinogénicos de las emisiones radiactivas. Estos efectos son principalmente los incrementos en las tasas de mortalidad y de enfermedad debido a la inhalación o ingestión de los compuestos citados. Pueden ser agudos, si se producen inmediatamente después de recibir la dosis de contaminante, o crónicos, como consecuencia de exposiciones prolongadas a dosis bajas de contaminante. Existen numerosas evidencias de efectos agudos de contaminantes. Sin embargo, los efectos crónicos son más difíciles de analizar, y por ello existen aún pocas conclusiones claras sobre ellos. Efectos no carcinogénicos Posiblemente, los efectos más graves de entre los no carcinogénicos sean los causados por el ozono troposférico (formado principalmente a partir de NOx en presencia de radiación solar). Existen en la literatura científica numerosos estudios epidemiológicos que relacionan la concentración de ozono con una gran variedad de efectos agudos sobre la salud, como las admisiones hospitalarias (Ponce de León et al, 1996) o la mortalidad (Sunyer et al, 1996). En cuanto a los efectos de los óxidos de nitrógeno por sí mismos, los estudios citados anteriormente también los relacionan con algunas enfermedades. Sin embargo, esta relación no parece causal sino más bien el efecto de una compleja mezcla de contaminantes no bien medidos y para la que el NOx estaría actuando de sustituto. Por tanto, este impacto es aún discutido. Para el SO2, sí se han demostrado asociaciones entre los niveles de contaminante y efectos agudos como problemas respiratorios (Ponce de León et al, 1996) e incluso mortalidad aguda (Anderson et al, 1996). Un efecto indirecto del SO2 y del NOx es a través de su conversión en aerosoles. Los aerosoles, partículas de pequeño tamaño, irritan el sistema respiratorio y pueden penetrar profundamente en los pulmones al ser inhalados. Los efectos observados en la salud van desde efectos agudos como empeoramiento del asma (Dusseldorp et al, 1995), infecciones respiratorias e incluso mortalidad (Spix et al, 1996). También se han detectado asociaciones con enfermedades crónicas (Abbey et al, 1995) y con mortalidad crónica (Pope et al, 1995). Efectos carcinogénicos Cuando los radionucleidos penetran en los tejidos humanos, dañan las moléculas al romper los enlaces químicos y al hacerles perder electrones. Estos daños varían según la naturaleza de los radionucleidos, la intensidad y la duración de la exposición, y el tipo de tejido afectado. Las moléculas más sensibles a estos daños son las de ADN, ya que contienen la información genética. Si bien algunos de estos daños son reparables, una pequeña proporción de células resulta dañada permanentemente, causando su muerte, o su alteración. Esta alteración puede consistir en una transformación de la célula cancerosa, o en enfermedades hereditarias. Así, dosis muy altas de radiación pueden resultar en daños agudos: la médula ósea, por ejemplo, puede dañarse hasta el punto de causar la muerte. A dosis más bajas, los efectos son más sutiles, y difíciles de predecir. Todos estos efectos carcinogénicos y no carcinogénicos se pueden cuantificar en cierta medida, mediante la utilización de funciones dosis-respuesta procedentes de estudios epidemiológicos. Sin embargo, la incertidumbre asociada a estas funciones es alta, especialmente cuando se utilizan fuera del entorno en que fueron obtenidas, o para dosis distintas. Efectos sobre los ecosistemas Hay muchos impactos ecológicos potenciales, aunque su cuantificación es difícil, debido a la aún gran falta de conocimientos. Los principales impactos considerados típicamente son: - impactos sobre la vegetación de la deposición seca, - impactos sobre la vegetación de la deposición húmeda, - y efectos sobre la biodiversidad. Los impactos sobre la vegetación se deben principalmente a los contaminantes ácidos como el SO2 y el NOx, y los oxidantes fotoquímicos como el ozono troposférico. El CO2, por sus consecuencias sobre el clima global, también puede tener importancia, como se mencionó anteriormente. Un estudio realizado en Estados Unidos (National Acid Precipitation Program, 1991) estableció la importancia relativa de los contaminantes regionales para la vegetación, por este orden (que puede ser válido también para España): O3 > SO2 > deposición ácida > NOx Los daños dependerán, en general, de la especie vegetal y la variedad, de los factores climatológicos, del estado fenológico, o de la edad, entre otros. El ozono debe su toxicidad para la vegetación a su carácter oxidante, y a su contribución en la formación de radicales libres. El ozono absorbido por la planta se descompone, aumentando la cantidad de radicales libres, tóxicos para la célula. Los mayores daños se producen habitualmente en primavera y verano, cuando la irradiación es mayor. Esto coincide en la zona mediterránea con el período de crecimiento de los cultivos hortícolas, que además de ser muy sensibles, tienen un alto valor económico. En casi todos los casos analizados de aumento en la concentración de ozono se han observado reducciones de crecimiento (por ejemplo, Gimeno et al (1996)). En cuanto al SO2, si bien en niveles bajos puede considerarse un fertilizante (Murray y Wilson, 1990), a concentraciones altas puede resultar tóxico, causando reducciones en el crecimiento (Weigel et al, 1990). Esta toxicidad es mayor en invierno, cuando la baja iluminación y crecimiento limitan la capacidad de detoxificación de la planta. Los efectos sobre la vegetación por la deposición húmeda de los contaminantes en el terreno también dependen del tipo de vegetación afectada. En general, los efectos sobre la agricultura son pequeños, ya que los ecosistemas agrícolas están siendo continuamente manipulados por el hombre que, con sus acciones, contrarresta el impacto de esta deposición de forma casi inadvertida. En cambio, en los ecosistemas naturales, en que no se da esta corrección, esta deposición puede tener gran importancia. De hecho, los daños causados en los bosques por la deposición ácida han provocado la firma de numerosos convenios internacionales de reducción de la contaminación. Este daño está causado por la acidificación del suelo, que a su vez inhibe la absorción de nutrientes (principalmente calcio y magnesio) por la movilización del aluminio. Otro posible efecto indirecto es la eutrofización de los suelos y aguas continentales, por una deposición excesiva de compuestos nitrogenados. La magnitud de estos daños dependerá, además de los factores citados antes para la deposición seca, de la naturaleza y composición de los suelos afectados. Todos los daños mencionados pueden cuantificarse mediante funciones dosis-respuesta que relacionen la concentración o deposición de contaminantes con el rendimiento o productividad de la vegetación. Sin embargo, la determinación de estas funciones es muy compleja, especialmente en el caso de las especies sin aprovechamiento productivo. En los casos en que no es posible o adecuado utilizar funciones dosis-respuesta, el enfoque utilizado para evaluar los posibles daños es el de nivel o carga crítica, esto es, la determinación del máximo depósito o concentración de compuesto que no causará cambios en la función y estructura química de los ecosistemas que a su vez produzcan efectos dañinos a largo plazo (Nilsson, 1986). Efectos sobre los materiales Los contaminantes atmosféricos pueden dañar o acelerar el envejecimiento de los materiales, edificios, productos industriales, monumentos u objetos culturales. Estos daños suponen un perjuicio económico para los propietarios de estos objetos, así como un daño cultural en algunos casos. Los principales agentes contaminantes asociados a daños sobre los materiales son el SO2, el NOx y el ácido clorhídrico. Otros contaminantes como el ozono contribuyen también debido a su actividad fotoquímica. Los procesos de daño sobre los materiales más habituales incluyen la decadencia por sulfuración, erosión ácida, corrosión electrolítica, erosión y decoloración de pinturas y recubrimientos orgánicos, decoloración de papel, reducción de fortaleza y decoloramiento de textiles y envejecimiento de gomas y plásticos. Estos procesos vienen condicionados, además de por el contaminante causante del daño y el material afectado, por las condiciones ambientales, sobre todo la humedad y la radiación solar. Existen algunas funciones dosis-respuesta que relacionan la concentración de contaminantes con los daños en materiales. Casi todas ellas han sido obtenidas en países del norte y centro de Europa y en Estados Unidos, y están limitadas a un número reducido de materiales (Lipfert, 1989; Kucera et al, 1993; Kucera, 1994). Evaluación económica de las externalidades de la energía Una vez cuantificados en términos físicos los daños producidos por las distintas tecnologías energéticas y no recogidos en su precio, la siguiente etapa es su cuantificación en términos monetarios. Hasta el momento, se han propuesto distintos métodos para realizar esta cuantificación, unos más apropiados que otros. El primero de ellos fue el método “top-down”, propuesto por Hohmeyer (1988). Este método utiliza datos muy agregados, por ejemplo datos nacionales de emisiones e impactos, para estimar los costes externos de determinados contaminantes. Está basado en un enfoque global, calculándose por una parte las emisiones totales del sector energético, y por otra los daños causados por la contaminación ambiental, atribuyendo entonces los daños a cada generador energético, en función de sus emisiones específicas. El método es relativamente sencillo de aplicar, y proporciona una primera aproximación a los costes ambientales de la energía. Sin embargo, presenta varios problemas. Uno de ellos es que la estimación de los daños causados se hacía en función de las regulaciones políticas, y no por funciones dosis-respuesta. El principal es que no calcula daños marginales, sino medios. Esto es especialmente relevante si lo que se pretende es incorporar estos daños al precio de la energía. Puesto que los precios, de acuerdo con la teoría económica, coinciden con la utilidad marginal, los costes a incorporar deberían ser costes marginales, es decir, los causados por una unidad adicional a las ya existentes. Por lo tanto, es necesario utilizar valores específicos para cada unidad de producción o demanda energética, en función de su emplazamiento y sus características. Esto es lo que se conoce como enfoque “bottom- up”. Ejemplos de la aplicación del método “bottom-up” son los estudios de Ottinger et al (1991) y Pearce et al (1992). El primero de ellos calculó los costes externos de la electricidad a partir de datos de emisiones de contaminantes, de su dispersión, de los receptores expuestos, y del coste causado por la exposición a estos impactos. Sin embargo, los datos utilizados eran estimaciones provinientes de estudios anteriores, con lo cual los resultados no pueden considerarse más que una primera aproximación. El estudio de Pearce et al (1992) fue algo más allá, al incorporar un enfoque basado en el ciclo de combustible, con lo que se incorporaron más impactos al estudio. Pero aún así utilizó de nuevo datos estimados, y por tanto no asociados a unidades concretas de producción y demanda. Otra propuesta para la estimación de valores específicos es la de Bernow y Marron (1990), que propone la cuantificación basada en los “costes de control”. Esto es, el daño causado por un determinado contaminante se valora como el coste necesario para reducir la emisión del contaminante hasta el nivel establecido por la legislación. Para aceptar la validez de este método hace falta creer que los reguladores establecen los límites de contaminación en el óptimo social, lo cual es bastante discutible. Además, en caso de que se aceptara que los límites están correctamente fijados, la evaluación de las externalidades no sería necesaria. La metodología más avanzada en la actualidad de cuantificación económica de externalidades de la energía es la propuesta por el proyecto ExternE (European Commission, 1995, 1999a), y desarrollada en paralelo en Estados Unidos (Rowe et al, 1995). Se basa en el método de la función de daño, una sucesión de etapas lógicas que siguen el impacto desde la actividad que lo crea hasta el daño que produce, independientemente para cada actividad e impacto considerados. Esto permite calcular daños marginales, específicos para cada emplazamiento y tecnología, que posteriormente podrán ser incorporados en modelos de planificación y despacho mediante por ejemplo impuestos específicos. Esta es la metodología que se describe en el apartado siguiente, y que ya ha sido aplicada tanto en Europa (European Commission, 1999c) como en España (CIEMAT, 1999) a distintas tecnologías energéticas, especialmente a tecnologías de generación de electricidad. El método de la función de daño (ExternE) La metodología ExternE ha sido desarrollada por la Comisión Europea en el marco del programa JOULE dentro del proyecto ExternE. Este proyecto comenzó en el año 1991, y continúa en la actualidad avanzando en el cálculo de externalidades de la energía, tanto en el sector eléctrico como en el del transporte. Esta metodología utiliza un enfoque marginal para el análisis de externalidades, es decir, considera el efecto de una instalación adicional a las ya existentes. Se basa asimismo, en la utilización del método de la ruta de impacto para ir secuencialmente desde la actividad originaria del impacto hasta llegar al daño producido de una manera individualizada para cada impacto y a su valoración en términos monetarios. De esta forma, se procede de una forma lógica y transparente a la cuantificación de las externalidades. Los principios básicos sobre los que se asienta la metodología ExternE son los siguientes: • Transparencia. Se debe expresar de forma clara la forma en que se han obtenido los resultados, la incertidumbre asociada a ellos y la medida en que se han cuantificado o no todos los impactos del ciclo de combustible. • Coherencia. Se deben utilizar los mismos métodos, modelos e hipótesis para valorar los impactos, independientemente del ciclo de combustible. Esto permite realizar una comparación justa entre diferentes ciclos de combustible y entre diferentes impactos dentro de un mismo ciclo. • el análisis debe ser integral, es decir, debe considerar por entero el ciclo de la generación energética, desde la extracción de las materias primas hasta la producción de la energía. Esto es asimismo necesario para asegurar una comparación sobre la misma base entre distintas opciones de producción energética. Estas características de la metodología quedan reflejadas en el proceso de evaluación que se define a continuación. Caracterización de emplazamientos y tecnologías En primer lugar, deben caracterizarse tanto el emplazamiento como la tecnología dado el carácter específico de la metodología. En efecto, si lo que se pretende es obtener impactos marginales, el análisis debe particularizarse para cada instalación concreta. Deben asimismo contabilizarse todos los posibles efectos producidos por el ciclo estudiado. Algunos de ellos pueden ser despreciables, y otros pueden no ser cuantificables actualmente. Sin embargo, deben ser incluidos en el análisis para conservar el rigor metodológico y asimismo identificar aquellos aspectos en los que es necesaria una mayor investigación. A continuación deben definirse los límites tanto temporal como espacialmente y el rango de impactos que van a ser considerados. Estos límites son muy amplios en el contexto de la metodología ExternE, definiéndose en general los límites con la mayor amplitud posible para no dejar fuera del análisis ningún impacto que pueda ser significativo. Una vez establecidos los límites, se procede a la identificación de todos los impactos de todas las etapas del ciclo de combustible, tratando de nuevo de ser lo más exhaustivo posible. Posteriormente, se realiza una priorización de los impactos. Evidentemente, como se ha podido ver en la tabla 0.1, existen gran número de impactos en un ciclo de combustible, y no todos ellos son significativos. Por lo tanto, resulta necesario delimitar de alguna forma los más importantes, para concentrar los esfuerzos en ellos. En general, dentro de esta metodología se tiende a seleccionar impactos regionales o globales, ya que generalmente son más significativos, y además los impactos locales suelen tratarse de otras maneras que no incluyen la internalización, que al fin y al cabo es el objetivo de la cuantificación de las externalidades. Cuantificación de impactos Para la realización de la cuantificación de los impactos se utiliza como hemos dicho la denominada ruta de impacto. La ruta de impacto es el camino que sigue éste, desde que se origina el contaminante que lo produce, hasta que se causa el daño en un receptor determinado. Un ejemplo simplificado se muestra en la Figura 0.2. Actividad Tecnología, materias primas Contaminante Dispersión, distribución de receptores Receptores afectados Función de daño Daño Valoración económica Coste externo Figura 0.2 Ruta de impacto En función de la tecnología y las materias primas se definen las actividades y sus consecuencias, y se analiza su distribución entre los receptores. Esta distribución suele analizarse mediante modelos de dispersión, especialmente en lo que se refiere a contaminantes atmosféricos o hídricos. La cuantificación de los impactos se realiza por distintos métodos, según el tipo de actividad y receptor, pudiendo ser desde estadísticas a complejas funciones dosisrespuesta. En general se han utilizado funciones dosis-respuesta para la cuantificación de la mayoría de los daños, basados en la información disponible y ya comentada para cada tipo de impacto. Estas funciones relacionan la exposición a un determinado contaminante con el daño que producen en el receptor. Estas funciones presentan distintas formas funcionales: pueden ser lineales o no lineales, presentar o no umbrales de sensibilidad. Se elaboran en general a partir de estudios epidemiológicos más o menos amplios sobre poblaciones reales, lo cual ofrece la ventaja de su realismo en comparación a las funciones obtenidas en estudios de laboratorio. Sin embargo, su inconveniente es que por una parte son difíciles de interpretar, y por otra son difíciles de extrapolar a otras condiciones de población afectada, debido a los muchos factores que pueden influir sobre la respuesta de los receptores. Valoración económica de los impactos La última etapa, la valoración económica de los daños, incluye por un parte diferenciar las externalidades propiamente dichas de aquellos impactos que pudieran estar ya de alguna manera internalizados, y por otra la asignación de un valor económico a los diferentes daños cuantificados. Es importante tener en cuenta que no todos los impactos ambientales o sobre la salud pueden ser considerados externalidades, ya que algunos pueden haber sido internalizados parcialmente. Un caso especialmente relevante en el sector energético es por ejemplo los altos costes sobre la salud que causa la minería del carbón. Si los mineros fuesen conscientes de este hecho a la hora de ser empleados, y si sus contratos reflejasen adecuadamente las compensaciones necesarias por estar expuestos a estos riesgos mayores, realmente no se podría hablar de externalidad, el coste ya estaría internalizado. El problema es que habitualmente existen imperfecciones del mercado que hacen que esta internalización realmente no se produzca: la falta de información de los trabajadores, o la falta de posibilidades de elegir trabajo por el alto nivel de desempleo pueden hacer que realmente los trabajadores no estén eligiendo entre un salario mayor con un mayor riesgo para su salud o un salario inferior pero con menos riesgos. En ese caso, no se podría hablar de internalización. En cuanto a la asignación del valor económico a los daños, ésta se lleva a cabo fundamentalmente midiendo los cambios en el bienestar de la sociedad producidos por un cambio en la calidad o cantidad de los bienes ambientales. Esto se traduce habitualmente en medir la disponibilidad a pagar por un cambio favorable, o la disponibilidad a aceptar un cambio desfavorable. Es importante resaltar que en ningún caso se trata de medir el valor intrínseco de las vidas humanas o de los recursos naturales. Esta valoración de la disponibilidad a pagar se puede hacer de distintas formas. En el caso de existir un mercado para los bienes que se están valorando, se podría utilizar el precio de mercado para estos bienes (suponiendo que ese precio recoge adecuadamente todos los costes). En otros casos, como los bienes para los que, como la salud humana, no existe un precio, el análisis se puede hacer mediante métodos de costes evitados, de coste del viaje, de precios hedónicos, o de valoración contingente. Una recopilación de estos métodos puede encontrarse en Azqueta (1994) o Romero (1997). Al igual que en etapas anteriores de la metodología, existen algunos puntos críticos que es necesario hacer notar: - en general, los métodos utilizados para medir la disponibilidad a pagar están muy relacionados con la renta disponible, lo que tiene implicaciones especialmente cuando se calculan impactos en otros países con niveles de renta muy diferentes - incluso entre países con niveles de renta similares, puede ser complicado extrapolar los resultados de los estudios de valoración, al influir factores culturales o sociales - cuando se producen impactos en un horizonte temporal largo, aparece el problema de cómo elegir la tasa de descuento adecuada para convertir en unidades monetarias actuales daños futuros. Existen muchas discusiones sobre la tasa adecuada, generalmente se escoge dentro del rango 0-10%. Incertidumbres de la metodología Como se ha podido observar, las fuentes de incertidumbre en todo este proceso de valoración son numerosas, y aparecen en numerosos pasos del proceso desde la cuantificación de las emisiones, la simulación de la dispersión atmosférica, la utilización de funciones dosis-respuesta o la valoración económica. Por ello, es necesario recoger de alguna forma esta incertidumbre en los resultados, se debe expresar explícitamente en los estudios de forma que se garantice la transparencia, y coherencia del análisis. La manera escogida para representar esta incertidumbre dentro de la metodología ExternE tiene dos aspectos: - por una parte, explicitando a lo largo del análisis todos los parámetros utilizados - y por otra, ofreciendo no un único resultado, sino un rango de ellos, que generalmente corresponde a un intervalo de confianza aceptable. Externalidades de la energía eléctrica en Europa Basándose en la metodología descrita en el apartado anterior, el proyecto ExternE acometió la cuantificación de las externalidades de las distintas tecnologías de generación eléctrica en todos los países europeos, de forma que fuese posible comparar las externalidades producidas por las distintas tecnologías en distintos emplazamientos, al utilizar una metodología común. Esta actividad, coordinada desde España, resultó en unas cifras de costes externos que se recogen en la tabla siguiente. Como se puede observar, no todas las tecnologías fueron examinadas en todos los países, pero sí en un número representativo de ellos como para ofrecer una buena aproximación. Se pueden obtener más detalles de esta aplicación nacional en European Commission (1999d). Tabla 0.2. Externalidades (sub-totales) de la generación eléctrica en Europa (expresadas en céntimos de euro por kWh). País Carbón y Turba lignito Petróleo AUT Gas Nuclear Biomasa Hidráulica Fotovoltaica Eólica 1-3 2-3 BE 4-15 DE 3-6 DK 4-7 2-3 1 0.1 ES 5-8 1-2 3-5* 0.2 FI 2-4 FR 7-10 8-11 2-4 GR 5-8 3-5 1 IE 6-8 5-8 1-2 0.5 1-2 0.2 0.1 2-5 3-4 3 0.6 0.05 1 0.3 1 1 0-0.8 1 0.25 IT NL 3-6 3-4 1-2 NO PT 4-7 SE 2-4 UK 4-7 2-3 3-5 0.3 0.7 0.5 1-2 0.2 0.2 1-2 1-2 0.03 0.3 0-0.7 1-2 0.25 1 0-0.25 0.15 * : biomasa en co-combustión con lignitos Se puede observar que las externalidades calculadas son similares entre países, aunque en general presentando valores algo superiores en los países del centro y norte de Europa, por la mayor densidad de población afectada (aunque a veces este hecho se ve mitigado por la utilización de tecnologías más avanzadas de generación). En cuanto a los combustibles utilizados, claramente son el carbón, el petróleo y los lignitos los que presentan un mayor valor de externalidad calculada. El gas natural también presenta unos valores significativos, aunque menores que los anteriores, y por último estarían la energía nuclear y las energías renovables. Ahora bien, es importante hacer notar que estas cifras no corresponden con la externalidad total, ya que ha habido impactos medioambientales que no han podido ser cuantificados monetariamente, o que sólo han podido serlo parcialmente. Esto afecta a todas las tecnologías, pero es especialmente importante en el caso de la energía nuclear, que presenta unas externalidades muy reducidas debido al hecho de que es complicado incorporar al análisis la percepción del riesgo por parte de la población, y también presenta problemas por el larguísimo plazo en el que se deben considerar los impactos de los residuos radiactivos, lo que tiene efectos tanto en la incertidumbre como en la selección de la tasa de actualizacion de los valores monetarios de los daños. Esto hace que las cifras más bien deban considerarse como sub-totales, y no en la misma proporción para cada tecnología: en principio, las cifras correspondientes a las renovables serían las que más cerca se encuentran de la externalidad total teórica, seguida a continuación por las fósiles (en que la principal fuente de incertidumbre se refiere a los daños por calentamiento global) y por último la energía nuclear. A pesar de ello, o más bien debido a ello, resulta evidente que las externalidades producidas por casi todos los tipos de generación eléctrica en casi todos los países europeos son muy elevadas. Si se tiene en cuenta que el precio medio de generación del kWh de electricidad en Europa puede estar alrededor de 4 céntimos de euro, se observa que la externalidad en casi todos los casos es al menos de la misma magnitud, lo cual supone que si la asignación de recursos en el sector eléctrico se realiza exclusivamente en base al precio, es muy posible que la asignación no sea correcta. De hecho, se puede observar que si se suman los costes externos al coste utilizado en el mercado, habría tecnologías con un alto grado de utilización como el carbón que deberían verse desplazadas por otras más “caras”, pero con un coste externo menor (y por tanto con un menor coste social), como por ejemplo la energía eólica. Además, también habría que tener en cuenta las externalidades asociadas a otros tipos de energía, ya que en muchos casos hay posibilidades de sustitución. El proyecto ExternE también ha tratado de aplicar la metodología presentada anteriormente a otras formas de consumo energético, como la cogeneración, el transporte, y también a otras posibles formas de generación energética, como la incineración de basuras o tecnologías avanzadas (gasificación integrada de carbón, pilas de combustible, etc.). Existen algunos resultados disponibles en European Commission (1999c), aunque a un nivel más preliminar que el mostrado para tecnologías “tradicionales” de generación eléctrica. Conclusiones Como se ha mencionado repetidamente, la producción y el consumo de energía causan unos impactos significativos sobre el medio ambiente y la sociedad que no son generalmente recogidos en su precio, creando lo que se conoce como externalidades medioambientales, que es necesario cuantificar para que puedan ser incorporadas a los procesos de decisión de los agentes económicos de forma que estas decisiones sean las óptimas desde el punto de vista social. En este capítulo se han presentado las distintas metodologías de evaluación económica de las externalidades de la energía, y se ha descrito la más completa hasta el momento, la metodología ExternE. Los resultados obtenidos de la aplicación de dicha metodología en Europa muestran unas externalidades muy elevadas para casi todas las formas de generación eléctrica, incluso sin tener en cuenta más que algunos impactos medioambientales y sobre la salud. Los combustibles fósiles, como el carbón, el petróleo o los lignitos presentan los mayores valores de externalidad calculada, superiores incluso al precio de mercado de la electricidad. El gas natural, aunque con una externalidad menor, también se sitúa en el mismo orden de magnitud que el precio de mercado, y por último las energías renovables y la energía nuclear presentan valores mucho más reducidos. Sin embargo, como ya se ha comentado, el análisis no puede considerarse completo y las cifras ofrecidas por tanto se deben considerar sub-totales, ya que existen aún incertidumbres en el proceso de evaluación, mayores en la energía nuclear y en las fósiles que en las renovables, que podrían alterar los valores presentados, y también la ordenación citada de gravedad de las externalidades. Además, se debe recordar que sólo se han calculado externalidades medioambientales, y para realizar una asignación óptima sería necesario incluir otros factores que también son significativos, y que tampoco pueden estar recogidos en el precio de mercado, como pueden ser aspectos sociales de mantenimiento de tejido productivo, de estabilidad social, de seguridad de suministro, etc. En cualquier caso, los altos valores obtenidos refuerzan la necesidad de incorporarlos en los procesos de asignación de recursos de la sociedad, de tal forma que la asignación de recursos, en este caso la selección de los combustibles y las tecnologías energéticas, se haga de la forma más eficiente posible desde el punto de vista social. Existen muchas maneras de realizar esta incorporación, esta “internalización”, cuya adecuación dependerá del tipo de objetivos a conseguir, de la facilidad de implantación y del entorno de mercado. Así, en el sector energético se podría hablar de métodos de “ordeno y mando” (command and control), en los cuales el regulador impone una serie de restricciones a las emisiones de contaminantes o a la selección de tecnologías; métodos de despacho eléctrico o planificación centralizada en los cuales se incoporarían como criterios de decisión las externalidades medioambientales o sociales; o los llamados métodos de mercado, como los impuestos medioambientales o los permisos de emisión comercializables. En este libro se van a describir principalmente los impuestos medioambientales ya que se consideran entre los instrumentos de internalización más adecuados a las condiciones del sector energético europeo. Bibliografía Abbey, D.E., M.D. Lebowitz, P.K. Mills, F.F. Petersen, W. Lawrence Beeson, R.J. Burchette (1995). Long-term ambient concentrations of particulates and oxidants and development of chronic disease in a cohort of nonsmoking California residents. Inhalation Toxicology, 7, 19-34. 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