Energía renovable para el desarrollo sustentable de México

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
ƒ 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).
ƒ 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.
ƒ 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.
ƒ 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
ƒ Electrificación
Rural
ƒ Generación
distribuida
ƒ Rasurar picos
ƒ Calentamiento agua
ƒ Celdas
Fotovoltaicas
ƒ Calentadores
Solares
ƒ Redes locales
ƒ Esquemas Híbridos
ƒ Servicios de
base eléctrica en
zonas aisladas
ƒ Servicios
domiciliarios
Gran
G
Escala
• IInterconexión
t
ió a la
l
red
• Autoabastecimiento
g
• Cogeneración
• Pequeños
productores
Parques Eólicos
Eóli
ƒ P
ƒ Parques Termo Solares
ƒ Centrales
Geotérmicas
ƒ Esquemas Híbridos
Municipios
i i i
ƒ M
ƒ Iluminación
pública
ƒ Servicio a
grandes
consumidores
ƒ 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/