Energía renovable para el desarrollo sustentable Energía renovable para el desarrollo sustentable de Méxicode México algunas consideracionesalgunas consideracionesde México de México –– algunas consideraciones algunas consideraciones

ambientales y socialesambientales y sociales

Andrés Flores Montalvo Andrés Flores Montalvo Instituto Nacional de Ecología

Taller Práctico sobre Energía RenovableITESM

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 de 280 ppm a ( 2) , p pp379 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 XXIcalentamiento 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 CO puede lograrseLa 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 Nortey

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 desarrollopor 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 C i t d tifi ió1. Creciente desertificación.

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 y precipitación en Méxicop y p p

• Es muy probable que el clima de México sea C á ál lentre 2 y 4°C más cálido para el 2050-2080,

principalmente en la parte más continental del norte de México.

• Para invierno, es muy probable tener reducciones en precipitación cercanas a 15% en regiones del centro de México, y de menos g yde 5% en la zona del Golfo de México para el mismo período.

• En verano las lluvias podrían disminuir hasta • En verano, las lluvias podrían disminuir hasta 5% en la parte centro de México.

• Se proyectan retrasos en el inicio de las lluvias, ó l llcon una extensión de la temporada de lluvias

hacia los meses de otoño para gran parte del país.

Los 25 países con mayores emisiones

Con mayor población Con mayor PIB Países Bajos,

T i á Co ayoTaiwánTailandia

E.U.A., China, UE.25, Rusia India Japón

Canadá, Corea del

S A t liBangladesh, Rusia, India, Japón, Alemania, Brasil, Reino Unido, Italia, México Francia

Sur, Australia,Sudáfrica,España,Polonia

Bangladesh, Nigeria, Vietnam, Filipinas, México, Francia,

Indonesia, Irán, Turquía

Polonia,Argentina

p ,Etiopía,Egipto, Congo

Arabia SauditaCon mayores

emisiones

Ucrania,Pakistán Arabia Saudita

Argentina emisiones

Contribución histórica al calentamiento global

Developing Countries Emissions

South and Central America 3.80%Africa 2.50%Middle East 2.60%

China, India and Developing Asia 12.20%

Total 21.10%

Los 25 países con mayores emisiones de GEI

25 %Países Anexo 1

Países en desarrollode

GEI

20 %

Emisiones GlobalesPaíses Anexo 1

Países no Anexo 1

desarrollo48 %

mis

ione

s d

15 %

al d

e la

s em

10%Países

industrializados52 %

enta

je g

lob

5 %

Porc

e 0 %

EUA

Chi

na

UE

(25)

Rus

ia

Indi

a

Japó

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Ale

man

ia

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Espa

ña

Polo

nia

Turq

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bia

Saud

ita

Arg

entin

a

Paki

stán

Re C

Ara

b

Fuente: World Resources Institute, 2004

Comparación internacional (2003)

Estados Unidos

18

20

CanadáAustralia

Francia14

16

República Checa

AlemaniaRusia

Arabia Saudita

HolandaBélgica

Dinamarca

Finlandia

Irlanda

12

14

(ton

per c

ápita

)

Austria

Alemania

Grecia

IslandiaItalia

Corea del Sur

SudáfricaEspañaPolonia

Irlanda

Reino Unido

Japón

Ucrania

8

10

Emis

ione

s C

O 2

Hungría

Argentina

PortugalSuecia

México

ChinaChile

Venezuela

Tailandia

Irán

4

6

Brasil

India

Chile

Colombia

Indonesia Turquía

0

2

0 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000

PIB per capita (dólares, PPP 2000)

Emisiones de CO2 en México

450

300

350

400

450O

2

150

200

250

300

illone

s de

tCO

0

50

100

150m

01990 1992 1994 1996 1998 2000 2002

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) Industria química

I i ió d idIncineración de residuos

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 especialmente por la generación de energía el transporte yde GEI, especialmente por la generación de energía, el transporte y el consumo de energía en la industria de la manufactura y la construcción.

Potencial de mitigación en México

S ti Mé i ti t i l d d ióSe estima que México tiene un potencial de reducción y captura de entre de más de 80 millones de toneladas de CO2 eq, anuales para los años 2008-2012.q, p

En el mercado del MDL esto podría traducirse en varios pmillones 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 Kiotocon el futuro del Protocolo de Kioto.

Fuente: www.semarnat.gob.mx

Las opciones más importantes de mitigación de emisiones de GEI g

• Mejoras en eficiencia energéticaMejoras en eficiencia energética • Sustitución de combustibles

S t d b• Secuestro de carbono• 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

contexto:

Específicos Electrificación Rural Generación

Celdas Fotovoltaicas Calentadores

Servicios de base eléctrica en zonas aisladas

distribuidaRasurar picos Calentamiento agua

SolaresRedes locales Esquemas Híbridos

Servicios domiciliarios

G I t ió l P Eóli M i i iGran Escala

• Interconexión a la red

• Autoabastecimiento• Cogeneración

Parques Eólicos Parques Termo -SolaresCentrales

Municipios Iluminación públicaServicio a g

• Pequeños productores

Geotérmicas Esquemas Híbridos

grandes consumidores Red?

Curvas de aprendizaje

C t T l í C id d I t l d A di j• Costos por Tecnología, Capacidad Instalada, y Aprendizaje Tecnológico

kWh)

10

Fotovoltaica

UR

(199

0)k

Eólica 0.1

1

Biomasa1980

1995tric

idad

(E

0.01

1 10 100 1,000 10,000 100,000

Cos

to E

lec

Ciclo Combinado

C

Capacidad Instalada Acumulada (MW)

Algunos ejemplos de tecnologías renovablesAlgunos ejemplos de tecnologías renovables

Calentadores solares

Estrato popular de consumo (30 - 45 lts diarios de agua caliente)

Casa individual 5 usuarios

Edificio habitacional80 usuarios

R d ió l d i i dReducción anual de emisiones de CO2 (%) 72 – 97 73 – 97

Costo por tonelada evitadaCosto por tonelada evitada (USD) 60.73 – 54.82 67.74 – 61.14

Costo promedio (USD) 53.69 – 96.9 958.25 – 1729.77(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

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 Capacidadfinal MW

GeneraciónEólica Anual

(GWh)*

CO2 evitadoAnual(M ton)

GeneraciónAcumulada

(TWh)

CO2 evitadoAcumulado

(M ton)

por generación eoloeléctrica masiva.

(GWh) (M ton) (TWh) (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 24 572 8 602n+6 3000 7227 2.53 24.572 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 l í d l di i ió d l id llincremento en el país de la disposición de los residuos en rellenos 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

basura

Residuos Sólidos Municipales

1,055.5 1,038.7 1,678.2 1,981.1

Aguas Residuales 499.0 525.5 546.73 552.4Municipales

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 t M t• El proyecto en Monterrey:– 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 desuficiente para todo el alumbrado público del 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 d í d 2 798 ill d 3 d tpodría ser de 2,798 millones de m3 de metano en un

periodo de 12 años. Fuente: SIMEPRODESO

Sector Transporte: Taxi Híbrido vs Ecológico

Taxi Ecológico

Taxi Híbrido

Diferencia % menos deEmisiones Ecológico Híbrido de

emisionesCO 2.48 0.017 2.46 99.2

ton/añoNOx

kg/año144 2.0 142 98.6

kg/añoHCT

kg/año285 4.0 281 98.6

Considerando:200 km recorridos en un día62 600 km recorridos en un año (circulando 313 días al año)62,600 km recorridos en un año (circulando 313 días al año)

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 Taxi Auto Auto Ecológico Híbrido Particular Híbrido

Consumo 6,955 L/año 3,017 L/año 1,150 L/año 500 L/añoConsumo 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)Diferencia 3,940 L/año (57 % menos) 650 L/año (57% menos)

Precio de Gasolina

$ 5.76/L

Costo Anual de Gasolina

$40,000 $17,000 $6,700 $2,900

Diferencia $23 000 $3 800Diferencia $23,000 $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 producción mundial de bioetanol para uso comoLa producción mundial de 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

2005 i d l E t d U id B il l i i len 2005, siendo los Estados Unidos y Brasil los principales 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 produce etanol a partir de caña de azúcar, para p p pabastecer a 18 millones de vehículos – de los cuales 3 millones consumen alcohol puro y 15 millones una mezcla E25 (CEPAL 2004)E25 (CEPAL, 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 fósilesReducción 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– Diversificación de combustibles– Impactos en la balanza comercial – importación de combustibles

• Beneficios sociales– Creación de empleos– Incentivos al campo

Cultivo en tierras degradadas (deforestadas erosionadas)– Cultivo en tierras degradadas (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 d ió d bi í d b i l f t d li t3. La producción de biomasa para energía no debe poner en riesgo la oferta de alimentos 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 t ió i l d f ibl d b í i t l bi di id dde protección e incluso, cuando fuera posible, debería incrementar la biodiversidad

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 l d ió l i t d bi d b t j l lid d7. En la producción y el procesamiento de biomasa se debe mantener o mejorar la calidad 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- Tot producción maíz → etanol sólo sustituiría 10% de gasolinasEU Tot. producción maíz → etanol, sólo sustituiría 10% de gasolinas- 5% de desplazamiento de gasolina por bioetanol = 8% de tierra cultivable

- Desplazar gasolina por E10 → requiere 734,383 ha/añoSuperficie actual cultivada de caña de azúcar: 657,145 haMÉXICO

Consideraciones ambientales adicionales del bioetanol

Ventajas:1.Reduce las emisiones de los vehículos. Para el uso de una mezcla E10vs. gasolina, 7%-12% en COV, 20%-30% en CO, 50% en PM2.5 y 25% enbenceno.

D jDesventajas:•Aumenta las emisiones vehiculares de formaldehido y acetaldehído.•Costo de producción de los biocombustibles casi dobla al de la gasolina o

ól l i li b idi l d iógasóleo, lo que implica subsidiar la producción.•Se requieren grandes espacios de cultivo, dado que del total de laplantación sólo se consigue un 7% de combustible.S l lti i t i l i i t d•Se promueven los monocultivos intensivos, con el consiguiente uso de

pesticidas y herbicidas.•Puede impactar la biodiversidad, las áreas naturales protegidas, y rasgos

é i d l i igenéticos de las especies existentes.•Cambios en los usos del suelo que pueden tener consecuenciasambientales desfavorables•Ciclo de vida - pueden requerir más energía de la que producen

Sustentabilidad

ANÁLISIS CICLO • Reducción de emisiones

Gases Efecto invernadero COMPLETO

• Balance energético

USOS DE SUELO

• Competencia por uso de suelo:- alimentos- otros bienes y servicios (medicinas,

i l d ió )USOS DE SUELO materiales de construcción, etc.)

• Biodiversidad:- suelo

CONTAMINACIÓN

- agua

• Contaminación:CONTAMINACIÓN

ASPECTOS

- agua, suelo- calidad del aire

E í L lASPECTOS SOCIOECONÓMICOS

• Economía Local

• Bienestar social

Plan Nacional de Desarrollo 2007-2012

• Reconoce el derecho a la sustentabilidad ambiental, mediante el so responsable e inteligente de los rec rsosmediante el uso responsable e inteligente de los recursos

• El PND propone la transversalidad de las políticas públicas p p p ppara preservar el medio ambiente

• La sustentabilidad ambienta es definida como laLa 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 la calidad de vida de las p pgeneraciones futuras

• Lamenta que los esfuerzos de conservación de los recursos• 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 pobrezadeterioro 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 calentamientointernacionales 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

t i t ió d í ti d idestrictos; y generación de energía a partir de residuos.

• Plantea el objetivo (11) de impulsar medidas de adaptación a j ( ) p plos efectos del cambio climático, incluyendo este elemento en la planeación de los sectores relevantes; desarrollando escenarios climáticos; evaluando impactos, vulnerabilidad y

fadaptación en diferentes sectores y sistemas; y promoviendo la difusión de información.

Estrategia Nacional de Cambio Climático

La Estrategia refleja el compromiso del Ejecutivog j p jFederal en relación con la mitigación del cambioclimático y la adaptación a los efectos adversos delmismo.

Objetivos de la Estrategia:

Identificar oportunidades de reducción de emisiones y• Identificar oportunidades de reducción de emisiones ydesarrollar proyectos de mitigación;

• Reconocer la vulnerabilidad de los respectivost á d t i i i i tsectores y áreas de competencia e iniciar proyectos

para el desarrollo de capacidades nacionales y localesde respuesta y adaptación;

P lí d ió líti t t i• Proponer líneas de acción, políticas y estrategias, quesirvan de base para la elaboración de un ProgramaEspecial de Cambio Climático que se inscribiría en elPlan Nacional de Desarrollo 2007-2012Plan Nacional de Desarrollo 2007 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 energíasrenovables, eficiencia energética, cambio de combustibles y otros)g y )

• Capturen carbono (por medio de la fotosíntesis en el sectorp (pforestal)

• Contribuyan al desarrollo sustentable de los países en desarrolloy 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,

l ñ 2008 2012para los años 2008-2012.

En el mercado del MDL esto podría traducirse en varios millones de dólares.

Este potencial se ve afectado por incertidumbres l i d l f t d l P t l d Ki trelacionadas con el futuro del Protocolo de Kioto.

Fuente: www.semarnat.gob.mx

Proyectos en marcha y potenciales para el MDL

• Generación de energía eléctrica a partir de la utilización del metano• 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• 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 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 5000Col. Insurgentes CuicuilcoDelegación Coyoacán04530 México, D.F.

E-mail: aflores@ine.gob.mx

Páginas web:ghttp://www.ine.gob.mxhttp://www.ine.gob.mx/dgicurg/cclimatico/index.htmlhttp://cambio_climatico.ine.gob.mx/