Análisis de 12 Tecnologías para Mitigar Emisiones de Gases de Efecto Invernadero

Desde 1997, México ha realizado diversos estudios relativos a tecnologías de mitigación de gases de efecto invernadero (GEI) con el propósito de analizar su potencial de mitigación y sus costos en los principales sectores en el país: energético, forestal, transporte y agrícola.

En ese año inicial, se desarrolló el estudio "Support for National Action Plan", coordinado por el Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), con fondos de la Agencia Internacional de Desarrollo de los Estados Unidos (USAID). Dicho estudio sirvió de soporte al Plan Nacional de Cambio Climático, desarrollado por el Instituto Nacional de Ecología (INE).

En el sector energético, el análisis de las tecnologías de mitigación de GEI se centró en el incremento de la eficiencia energética, la sustitución de combustibles y la implantación de estándares y normas para reducir el consumo de energía. En el sector forestal, los estudios se enfocaron al manejo forestal, la reforestación y la promoción de las opciones agroforestales.

Los estudios de tecnologías de mitigación de GEI por sector se listan a continuación:

Sector energético

• Plantas generadoras de ciclo combinado

• Generación de electricidad por medio de viento

• Bombeo de agua potable

Sector industrial

• Motores eléctricos

• Cogeneración industrial

• Calderas industriales

• Calderas de lecho fluidizado

• Bombas de calor

Sector residencial y comercial

• Iluminación eficiente

Sector forestal

• Manejo forestal

Sector agrario

• Manejo de biogás

Sector transporte

• Vehículos eléctricos en el Área Metropolitana de la Ciudad de México

• Transporte público en el Área Metropolitana de la Ciudad de México

• Distribución de mercancías baja el esquema de operación logística en el Área Metropolitana de la Ciudad de México

• Modelo

• Costos de mitigación

• Línea base

• Emisiones futuras de CO₂

• Potencial de reducción de emisiones de CO₂

• Costos de mitigación de gases de efecto invernadero

Modelo

El modelo utilizado en el análisis de las tecnologías de mitigación fue desarrollado por el Instituto de Ingeniería y el Instituto de Ecología de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). El modelo simula el sistema energético y sus emisiones asociadas de GEI, las opciones de mitigación forestales y la captura de carbono, los costos de mitigación de GEI y las curvas de costos incrementales.

Sector Energía

La simulación del sistema energético considera la demanda, la transformación y el suministro de energía. Los sectores que se consideran en cada una de las actividades y/o sectores son los siguientes:

1. Demanda: agricultura, residencial, comercial, servicios, industrial, transporte y consumo del sector energético.

   Transformación: refinación, generación de electricidad y craqueo de gas.

2. Suministro: petróleo (producción y exportación), gas natural (producción e importación), carbono (producción e importación), biomasa, nuclear, geotermia e hidroelectricidad.

Para cada uso final, el modelo asigna un indicador de intensidad energética o de consumo de energía por actividad. Los indicadores empleados por el modelo son: Producto Interno Bruto (PIB), estructura del PIB, número de viviendas urbanas y rurales, número de habitantes, número de pasajeros por kilómetro o número de toneladas transportadas por kilómetro. La ecuación empleada en la estimación del consumo de energía es:

Donde:

A_it = Nivel de actividad en el sector j en el año t

( j = 1, 2,... n) y k (k =1, 2,... m) = nivel de actividad específica j por unidad de actividad agregada por fuente de energía

= Intensidad energética de la actividad específica j de la fuente de energía k

La demanda total de energía es la suma de la demanda de energía de los diferentes sectores.

Una vez que el sistema energético es modelado, éste calcula las emisiones de gases de efecto invernadero para cada una de las actividades de la demanda, transformación y suministro de energía. Los gases de efecto invernadero calculados por el modelo son: CO₂, CO, NOx, y CH₄.

Sector Forestal

El modelo considera el uso final de los productos forestales de acuerdo con la distribución económica y de población nacional. El área requerida se estima con la productividad de las diferentes estrategias de manejo forestal.

El modelo se divide en dos categorías principales, conservación forestal y reforestación, y considera la pérdida de bosques y las tasas de deforestación de los principales bosques de México. La captura de carbono en el sector forestal (St) se calcula como sigue:

Donde:

Cnet _i = unidad de carbono mitigado a largo plazo

A _it = área total de la opción de mitigación "j" en el tiempo "t"

Cnet representa la diferencia entre el carbono capturado de la opción de mitigación y del uso alternativo del suelo sin la opción de mitigación. Cnet incluye el carbono almacenado en la vegetación (sobre y bajo la tierra), en la materia en descomposición, en los suelos, los productos madereros y el carbono ahorrado por la quema de leña en lugar de combustibles fósiles.

El carbono capturado es anualizado mediante el balance de carbono (Cbti) de cada opción de mitigación. Cbti representa el carbono neto mitigado relacionado con cada actividad en un año específico (tonelada de carbono/año). El balance anual de carbono del sector forestal (Cbt) en el año "t" es la suma del balance asociado de carbono para cada actividad de mitigación "i".

Costos de Mitigación

El modelo considera la inversión, operación y los costos de mantenimiento para satisfacer los servicios forestales y energéticos. El modelo determina los costos de mitigación mediante el concepto de "costos anualizados"; el cual anualiza el costo de los valores presentes netos.

Donde:

CN _i = Costo anualizado

VPN _I = Valor presente neto

d = tasa de retorno

El carbono neto secuestrado es la diferencia entre el carbono secuestrado y la línea base:

Donde:

es la diferencia entre los costos anualizados entre el costo de instrumentación de la opción de mitigación "i" (CN_mi ) y el costo de la línea base (CN_bl)

es el total de las emisiones evitadas de la opción de mitigación (i) relacionada con la línea base.

El año de referencia es 1994 y la tasa de retorno es de 9% para las opciones de mitigación, tanto forestales como energéticas.

Línea Base

El escenario base para el sector energético considera un crecimiento del PIB de 4.5%, la no-sustitución de combustible y la expansión del sector eléctrico por medio de centrales termoeléctricas. El escenario base para el sector forestal considera las tasas de deforestación constantes para cada uno de los tipos de bosque en México. Las siguientes tablas muestran datos de población y del PIB, tanto históricos como proyectados, y los niveles de emisión de CO₂ proyectados para el PIB base durante el periodo 1990-2010 ^[1]

Datos históricos y proyecciones de crecimiento de la población y del PIB

Proyección de emisiones de CO₂ en función del PIB

Emisiones futuras de CO₂

De acuerdo con los estudios realizados por investigadores de los institutos de Ingeniería y de Ecología de la UNAM, las emisiones de CO₂ del sector energético crecerán en 149% de 1995 a 2010, y se perderán 10.4 millones de hectáreas en el mismo periodo. Debido a que la tasa de deforestación es proporcional a los bosques residuales, el área anual disminuirá en el futuro. Las emisiones de CO₂ en millones de toneladas del sector energético y forestal se muestran en la siguiente tabla. ^[2]

Emisiones de CO₂ al 2010 (Millones de toneladas)

Potencial de Reducción de Emisiones de CO₂

Una de las principales barreras para evaluar el potencial de mitigación de gases de efecto invernadero es la falta de información, por esta razón, sólo se simularon algunas de las tecnologías de mitigación. En el sector energético se consideran las siguientes opciones: centrales de ciclo combinado, iluminación eficiente en el sector residencial y comercial, bombeo de agua, motores industriales, calderas industriales, cogeneración industrial, la expansión del servicio del metro y el uso de camiones de transporte de pasajeros en la Zona Metropolitana de la Ciudad de México (ZMCM). En el sector forestal se incluyen: manejo forestal (templado y tropical), reforestación y opciones agroforestales.

El potencial de mitigación de emisiones de CO₂ de las tecnologías mencionadas para el año 2005 es de 270 millones de toneladas y de 393 millones de toneladas en 2010 [3]

Potencial de mitigación de CO₂ (Millones de toneladas)

Los resultados anteriores muestran que el mayor potencial de mitigación de CO₂ en el sector energético son las centrales de ciclo combinado, la cogeneración industrial y las plantas eólicas. En el año 2010 el porcentaje de mitigación de las tecnologías energéticas con respecto al potencial de mitigación de GEI total es de 33.36%.

De acuerdo con los expertos mexicanos, el mayor potencial de mitigación de CO₂ se ubica en el sector forestal, específicamente en los bosques templados, los cuáles para el año 2010 representarían el 48.5% del potencial total de mitigación de CO₂. La figura 7.1 muestra la evolución de las emisiones de CO₂ con generación de energía eléctrica por medio de centrales convencionales como línea base, y los escenarios de mitigación de los sectores energético y forestal con las tecnologías mostradas en la tabla anterior.

Escenario Base y de Mitigación

Costos de Mitigación de Gases de Efecto Invernadero

El costo de mitigación considera la inversión de capital, los costos de operación, mantenimiento, transformación y generación de las actividades energéticas. En el sector forestal los costos de mitigación consideran los costos actuales de manejo forestal (incluyendo los beneficios de los productos madereros) y los costos de oportunidad del uso del suelo.

Los valores negativos muestran que el costo de mitigación de la opción es menor que el de mitigación del escenario base (centrales convencionales). La siguiente tabla muestra los costos de mitigación de las alternativas energéticas y forestales ^[4] .

Costos de las Tecnologías de Mitigación

Los resultados obtenidos muestran que el costo de casi todas las alternativas energéticas es negativo con respecto al escenario base. Sin embargo, es importante hacer notar que aún las alternativas con mayores relaciones costo-efectividad (por ejemplo la iluminación residencial) requieren de grandes inversiones, las cuáles son mayores que las tecnologías convencionales.

Curva de Costos Incrementales

La curva de costos incrementales incorpora una a una las tecnologías de mitigación, referidas al escenario base. La siguiente figura muestra la adición de tecnologías de mitigación para el año 2010.

Curva de costos incrementales

Las emisiones evitadas acumuladas de CO₂ y los costos de mitigación de las diferentes tecnologías se muestran en la siguiente tabla ^{[5] .}

Emisiones Evitadas (Millones de toneladas de CO₂)

^[1] Support for a Climate Change National Plan for Mexico, Instituto de Ingeniería de la UNAM, 1997. Documento elaborado para el Instituto Nacional de Ecología (INE).

^[2] Ibidem.

^[3] Omar Masera y Claudia Sheinbaum, Mitigación de Emisiones de Carbono y Prioridades de Desarrollo Nacional, Instituto de Ecología e Instituto de Ingeniería, UNAM.

^[4] Ibidem.

^[5] Ibidem.

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