Efecto del uso de EE RR en el Cambio Climático mediante

ESTUDIO DEL EFECTO DEL USO DE ENERGÍAS
RENOVABLES EN EL CAMBIO CLIMÁTICO
MEDIANTE LA UTILIZACIÓN DE LA DINÁMICA DE
SISTEMAS.
Autor: José García Neira (1).
Tutor del proyecto fin de carrera: Luis Javier De Miguel González (2)
(1) C/ José Garrote Tovar nº 2 1ºB, 47014 Valladolid
e-mail: pinjgn@hotmail.com
Teléfonos: 983 182050 – 615 565423
(2) Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales, Paseo del cauce S/N
47011 Valladolid
e-mail: luimig@eis.uva.es
Teléfono: 983 42 35 45
RESUMEN:
El objetivo principal de nuestro proyecto es evaluar como afecta el uso de energías renovables en todos
los sectores energéticos (transporte, calefacción-cocina y generación eléctrica) frente al uso de las
energías convencionales (petróleo, gas, carbón…) en el cambio climático siendo una de nuestras
principales conclusiones, el aumento de temperatura debido al calentamiento del planeta, aunque también
se han podido extraer una serie de políticas energéticas que podían ser llevadas a cabo por los distintos
agentes que intervienen en el sector.
Debe tenerse en cuenta, que para la realización del proyecto hemos utilizado un programa de simulación
basado en la dinámica de sistemas, y que por lo tanto, los datos obtenidos nos sirven para evaluar
cualitativamente como afecta el uso de energías renovables y por lo tanto plasmar distintos escenarios
energéticos posibles para el año 2060, ya que no se puede predecir de forma exacta hacia donde va a
avanzar el sector energético a nivel mundial.
Con la elaboración de este proyecto, ponemos de manifiesto lo difícil que resulta frenar el cambio
climático, aunque consigamos frenar nuestra dependencia del petróleo con energías renovables.
PALABRAS CLAVE: Energías renovables, cambio climático, dinámica de sistemas, políticas
energéticas, simulación.
ABSTRACT
The main purpose of this work is analyse the use of renewable energies in all energies sectors ( transports,
heating-cooking, electric generation) as opposed to conventional energies (oil, gas, coal, nuclear energy,
etc) in climate change. One of main conclusions have been that the increase of global temperature due to
the heat of planet. Other important conclusion of this project have been the exposition of some energies
policies would must be by energies stakeholders.
In order to carry out this project we have used a simulation program (Powersim) based in dynamic
systems. Through this simulation we have obtained results we can use for analize different possible
energies settings by 2060. Furthermore, we can evaluate the evolution of renewable energies as opposed
to evolution of conventional energies by the same year (2060).
KEY WORDS: Renewable energies, climate change, dynamic systems, energies policies, simulation.
1.-INTRODUCCION Y OBJETIVOS:
El presente proyecto fin de carrera trata de abordar, desde la Dinámica de
Sistemas, un análisis muy general de la evolución de las energías renovables a nivel
mundial y por sectores (transporte, calefacción/cocina y generación eléctrica) y de su
influencia sobre el conocido problema del cambio climático, a través de las emisiones
que se generan de CO2 a la atmósfera en la combustión de los mismos y el consiguiente
aumento que dichas emisiones provocan en la temperatura media global. El estudio va a
tratar las energías renovables pero enfrentadas a las convencionales, para ver la
evolución de un sistema conjunto de todas las energías intervinientes en la simulación.
La Dinámica de Sistemas es una metodología para el estudio y ayuda en la toma
de decisiones en sistemas complejos con realimentación. Desde que a principios de los
años 70 Jay W. Forrester planteará la dinámica de sistemas como herramienta para
abordar modelos complejos en el ámbito del urbanismo, la organización industrial o el
propio modelo global de los recursos mundiales, han sido muchas las aplicaciones y
desarrollos de esta metodología. En el caso de modelos globales, los desarrollos de la
dinámica de sistemas han sido muy conocidos a través del trabajo de D. Meadows.
En el trabajo que se presenta, el objetivo es mostrar de forma global algunas de
las relaciones estructurales entre algunas de las mas importantes variables del sector de
las energías renovables y su dinámica: energía solar, eólica, biomasa, oceánica,
hidroeléctrica, biocarburantes, pilas de combustible, etc. y su efecto sobre las emisiones
de CO2 y como consecuencia, sobre el incremento global de la temperatura. Si bien el
punto de partida son modelos matemáticos de los sistemas, la precisión, de las
relaciones entre algunas variables no es muy exacta, debido a la imposibilidad de
modelas muchas variables que no sabemos su comportamiento futuro con exactitud.
Sin embargo, este modelo de simulación pretende poner de manifiesto la
estructura de la relación entre las variables, así como valoraciones cualitativas de
ningún modo cuantitativas con respecto a la influencia que pueden tener unas variables
en otras. Se pone hincapié en el hecho de que el estudio del proyecto tiene carácter
cualitativo porque en ningún momento los resultados de las simulaciones pretenden
aportar valores exactos que se prevén para cada una de las variables en un futuro
cercano, sino que busca las tendencias que podrían seguir las distintas variables
partiendo de unas hipótesis tomadas como ciertas y dándose unas pautas de
comportamiento que se han considerado como “normales”. Es un modelo que va a
permitir la toma de decisiones en un marco global, pero no va a marcar los consumos
exactos que se deben pretender para evitar un aumento exagerado de la temperatura
global del planeta.
Este modelo debe permitir simular diferentes escenarios, acorde con las políticas
de consumo que se desprendan de los acuerdos de Kyoto, así como de las diferentes
perspectivas de crecimiento económico mundial. Para ello se desarrollará la simulación
con el software Powersim v 2.5.1
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Se han considerado como punto inicial la división del consumo energético
mundial en tres sectores: sector transporte, sector calefacción/cocina y sector de
consumo eléctrico. Cada uno de estos sectores se ha ido dividiendo en las posibles
variables de las que depende, por un lado las renovables y por otro lado las clásicas o
convencionales. A su vez todas estas variables se han ido dividiendo en los distintos
factores que hemos considerado de los que dependen y hemos ido definiendo todas estas
variables.
Por lo tanto los objetivos principales que se van a tener en la resolución del
presente proyecto van a ser en primer lugar el modelado de las relaciones entre las
variables consideradas como más significativas en la dinámica del consumo de recursos
renovables y por sectores y su influencia en el cambio climático (aumento de la
temperatura global del planeta). En este modelado habrá que tener muy en cuenta las
múltiples relaciones entre las distintas variables y las influencias que ciertos cambios en
unas variables pueden provocar en otras.
En segundo lugar desarrollar, con el software elegido como más adecuado
(Powersim v 2.5.1), una simulación del modelo anterior en base a las hipótesis y a los
datos conocidos de todas y cada una de las variables intervinientes en el modelo.
En tercer lugar validar la simulación del modelo con datos conocidos de las
tendencias actuales de las distintas variables intervinientes, apoyándonos en todo
momento en las referencias bibliográficas correspondientes.
Y en cuarto lugar analizar los resultados obtenidos en las simulaciones para los
diferentes escenarios propuestos y estudiar la sensibilidad de algunas de las variables de
mayor influencia para el modelo. Se realizará una discusión de los resultados obtenidos
con la simulación teniendo en cuenta en todo momento el carácter cualitativo del
proyecto, expresando dichos resultados de forma gráfica para la observación de las
tendencias seguidas por cada variable, y además como ya hemos comentado se hará un
estudio exhaustivo del seguimiento de tendencias así como del análisis de sensibilidad
para algunas variables, el cual nos da una idea tanto de la robustez que nos proporciona
el modelo como de las variables sobre las que se deberían intervenir para hacer un
cambio a mejor en el uso de los recursos renovables, evitando así el uso desmesurado y
dependiente que tenemos con las energías derivadas del petróleo y causantes del cambio
climático.
2.- DEFINICIÓN DE LOS ASPECTOS MEDIO-AMBIENTALES UTILIZADOS
En este capítulo se pretende definir los distintos aspectos medioambientales que
han influido en la elaboración del presente proyecto fin de carrera, ya sean de forma
directa, como el aumento de temperatura global del planeta, ya sean de forma indirecta
como pueden ser los distintos aspectos de los combustibles en el cambio climático o el
protocolo de Kyoto.
En el proyecto final se detallan todos estos aspectos, de los cuales, nosotros en
este resumen incluiremos los principales:
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2.1.- Cambio climático:
Se define como Cambio Climático al aumento de la temperatura de la Tierra
debido al uso de combustibles fósiles y a otros procesos industriales que llevan a una
acumulación de gases de efecto invernadero (dióxido de carbono, metano, óxido nitroso
y clorofluorocarbonos) en la atmósfera. Desde 1896 se sabe que el dióxido de carbono
ayuda a impedir que los rayos infrarrojos escapen al espacio, lo que hace que se
mantenga una temperatura relativamente cálida de nuestro planeta (efecto invernadero).
La cuestión es si los crecientes niveles de dióxido de carbono registrados a lo largo del
último siglo llevarán a un aumento de la temperatura global, lo que podría producir
inundaciones costeras (por subida del nivel del mar) e importantes cambios climáticos,
con graves implicaciones para la productividad agrícola.
2.2.-Dióxido de carbono:
El Dióxido de carbono (CO2), es un gas incoloro, inodoro y con un ligero sabor
ácido, cuya molécula consiste en un átomo de carbono unido a dos átomos de oxígeno.
El químico escocés Joseph Black lo denominó "aire fijo", y lo obtuvo a partir de la
descomposición de la marga y la caliza, como parte de la composición química de esas
sustancias. El químico francés Antoine Lavoisier lo identificó como un óxido de
carbono al demostrar que el gas obtenido por la combustión del carbón de leña es
idéntico en sus propiedades al "aire fijo" obtenido por Black. El dióxido de carbono es
1,5 veces aproximadamente más denso que el aire. Es soluble en agua en una
proporción de un 0,9 de volumen del gas por volumen de agua a 20°C.
El dióxido de carbono se produce por diversos procesos: por combustión u
oxidación de materiales que contienen carbono (como el carbón, petróleo, madera, etc.),
por la fermentación de azúcares, y por la descomposición de los carbonatos bajo la
acción del calor o los ácidos.
Va a ser un gas que potencia el efecto invernadero (gases de efecto invernadero GEI) que se denominan así por su capacidad de atrapar calor solar en la atmósfera
terrestre. El efecto invernadero es un término que se aplica al papel que desempeña la
atmósfera en el calentamiento de la superficie terrestre. La atmósfera es prácticamente
transparente a la radiación solar de onda corta, absorbida por la superficie de la Tierra.
Gran parte de esta radiación se vuelve a emitir hacia el espacio exterior con una
longitud de onda correspondiente a los rayos infrarrojos, pero es reflejada de vuelta por
gases como el dióxido de carbono, el metano, el óxido nitroso, los halocarbonos y el
ozono, presentes en la atmósfera. Este efecto de calentamiento es la base de las teorías
relacionadas con el calentamiento global.
2.3.-Protocolo de Kyoto:
El Protocolo de Kyoto se inscribe dentro del Convenio Marco de la ONU sobre
Cambio Climático. Pide que los países industrializados —excepto los EE.UU., que no
participan— reduzcan sus emisiones de gases que contribuyen al calentamiento del
globo en aproximadamente un 5% por debajo de los niveles de 1990 para el período
2008-2012. Los países adoptaron diferentes porcentajes objetivo dentro de este
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compromiso general. Permite que los participantes en el Protocolo de Kyoto deduzcan
las emisiones en sus países de origen y/o beneficiarse de los llamados mecanismos
flexibles (Comercio de Emisiones, el Desarrollo Limpio y la Aplicación Conjunta), así
como contabilizar el carbono absorbido por los llamados sumideros como los bosques o
las tierras de cultivo. Se impondrán sanciones a aquellos países que no cumplan sus
objetivos .Los países necesitarán haber hecho progresos demostrables para alcanzar sus
objetivos para el año 2005. En vista del tiempo necesario para incorporar la legislación
al respecto, es vital que los gobiernos se muevan tan rápido como les sea posible para
que el tratado entre en vigor. El Protocolo de Kyoto no contiene ningún compromiso
nuevo para los países en desarrollo más allá de los alcanzados en la convención de la
ONU sobre el clima, celebrada en 1992, ya que se acordó que los países
industrializados, como emisores principales de los gases que causan el calentamiento
del globo, deberían ser los primeros en adoptar medidas para controlar las emisiones.
3.-DEFINICION DE ENERGIAS RENOVABLES:
En este capítulo se han definido todas las energías renovables utilizadas en la
elaboración de la simulación, y las cuales, vamos a definir brevemente a continuación:
•
Biocombustible y biocarburante: En primer lugar vamos a diferenciar entre lo
que es un biocombustible y lo que es un biocarburante. Definimos
biocombustible como “Cualquier combustible de origen biológico no
fosilizado” y definimos biocarburante como “Un subgrupo de los
biocombustibles, caracterizados por la posibilidad de aplicación a los actuales
motores de combustión interna”.
•
Pila de combustible: Una celda o pila de combustible es un dispositivo
electroquímico que convierte la energía química de reacción directamente en
energía eléctrica, mientras se suministre combustible y oxidante a sus
electrodos, sin más limitaciones que los procesos de degradación o mal
funcionamiento de los componentes. Como resultado de la reacción
electroquímica se produce agua y electricidad. El agua abandona la pila de
combustible a través de los electrodos y la corriente eléctrica pasa a un circuito
externo.
•
Motores híbridos: Un coche híbrido utiliza más de una fuente de energía, casi
siempre un motor de combustión interna y un motor eléctrico. En el diseño del
híbrido, el motor térmico es la fuente última de la energía utilizada para
suministrar energía al coche. La electrónica del coche decide que motor usar y
cuando hacerlo. En el caso de híbridos gasolina-eléctricos, cuando el motor de
combustión interna funciona, lo hace con su máxima eficiencia. Si se genera
más energía de la necesaria, el motor eléctrico se usa como generador y carga
las baterías del sistema.
•
Energía solar: La energía solar es la energía radiante producida en el Sol como
resultado de reacciones nucleares de fusión. Llega a la Tierra a través del
espacio en cuantos de energía llamados fotones, que interactúan con la
atmósfera y la superficie terrestres. La intensidad de la radiación solar en el
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borde exterior de la atmósfera, si se considera que la Tierra está a su distancia
promedio del Sol, se llama constante solar, y su valor medio es 1,37 × 106
erg/s/cm2, o unas 2 cal/min/cm2.
•
Eficiencia energética de edificios: Definimos como eficiencia energética de
edificios como el ahorro provocado en las viviendas, fábricas, naves,… debido
al aprovechamiento eficiente de la energía dentro de los mismos. Este ahorro de
energía viene de dotar al edificio en concreto de un buen aislamiento, que
provoque una pérdida menor del calor acumulado en la vivienda y viene
también de una concienciación social sobre el ahorro de energía, ya que se debe
consumir la energía estrictamente necesaria en el edificio, sin malgastar energía.
•
Biomasa: La energía del sol es utilizada por las plantas para sintetizar la
materia orgánica mediante el proceso de fotosíntesis. Esta materia orgánica es
incorporada y transformada por el reino animal, incluido el hombre. El hombre,
además, la transforma por procedimientos artificiales para obtener bienes de
consumo. Todo este proceso da lugar a elementos utilizables directamente, pero
también a subproductos que tienen la posibilidad de encontrar aplicación en el
campo energético.
•
Energía Eólica: La energía eólica es la energía producida por el viento. La
primera utilización de la capacidad energética del viento la constituye la
navegación a vela. En ella, la fuerza del viento se utiliza para impulsar un
barco. Barcos con velas aparecían ya en los grabados egipcios más antiguos
(3000 a.C.). Los egipcios, los fenicios y más tarde los romanos tenían que
utilizar también los remos para contrarrestar una característica esencial de la
energía eólica, su discontinuidad. Efectivamente, el viento cambia de intensidad
y de dirección de manera impredecible, por lo que había que utilizar los remos
en los periodos de calma o cuando no soplaba en la dirección deseada. Hoy, en
los parques eólicos, se utilizan los acumuladores para producir electricidad
durante un tiempo, cuando el viento no sopla.
•
Energía Oceánica: Los mares y los océanos son inmensos colectores solares,
de los cuales se puede extraer energía de orígenes diversos:
La radiación solar incidente sobre los océanos, en determinadas
condiciones atmosféricas, da lugar a los gradientes térmicos oceánicos
(diferencia de temperaturas) a bajas latitudes y profundidades menores
de 1000 metros.
La alteración de los vientos y las aguas son responsables del oleaje y de
las corrientes marinas.
La influencia gravitacional de los cuerpos celestes sobre las masas
oceánicas provoca mareas.
•
Energía Hidroeléctrica: La energía hidroeléctrica aprovecha el movimiento
del agua para convertirlo en corriente eléctrica comercial. La primera vez que
esto se hizo fue en Northumberland (Gran Bretaña) en 1880 y es una tecnología
que se sigue aprovechando en la actualidad con pocas modificaciones. El
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funcionamiento es sencillo, convierte la energía potencial del agua a cierta
altura en energía eléctrica. Se permite la caída del fluido y la energía potencial
se convierte en cinética alcanzando gran velocidad en el punto más bajo; en este
punto se le hace pasar por una turbina y provoca un movimiento rotatorio en un
generador que a su vez se convierte en energía eléctrica de tensión y frecuencia
desordenadas. Una vez extraída la energía eléctrica el agua se devuelve al río
para su curso normal, pudiéndose aprovechar de nuevo para obtener energía
eléctrica aguas abajo o para el consumo humano.
•
Cogeneración: La cogeneración no es una tecnología sino un concepto de
producción eficiente de energía. La eficiencia de la cogeneración se basa en el
aprovechamiento del calor residual de un proceso de producción de electricidad.
Este calor residual se aprovecha para producir energía térmica útil (vapor, agua
caliente, aceite térmico, agua fría para refrigeración, etc.). Por este motivo los
sistemas de cogeneración están ligados a un centro consumidor de esta energía
térmica.
4.-DINAMICA DE SISTEMAS:
Describiremos que entendemos por sistema. Un sistema, lo entendemos como
una unidad cuyos elementos interaccionan juntos, ya que continuamente se afectan unos
a otros, de modo que operan hacia una meta común. Es algo que se percibe como una
identidad que lo distingue de lo que la rodea, y que es capaz de mantener esa identidad a
lo largo del tiempo y bajo entornos cambiantes. De casi todo lo que nos rodea se puede
decir que es un sistema.
Por otra parte se explicará el significado de dinámica. El término dinámica lo
empleamos por oposición a estática, y queremos con él expresar el carácter cambiante
de aquello que adjetivamos con ese término. Al hablar de la dinámica de un sistema nos
referimos a que las distintas variables que podemos asociar a sus partes sufren cambios
a lo largo del tiempo, como consecuencia de las interacciones que se producen entre
ellas. Su comportamiento vendrá dado por el conjunto de las trayectorias de todas las
variables, que suministra algo así como una narración de lo acaecido al sistema.
Seguidamente explicaremos que la Dinámica de Sistemas se entiende en el
sentido de Forrester como “una metodología para entender el cambio, utilizando las
ecuaciones en diferencias finitas o ecuaciones diferenciales”. Dada la representación de
estos procesos podemos estudiar la dinámica del conjunto de los estados disponibles por
el sistema que es el tema central de la modelación. La Dinámica de Sistemas tiene su
origen en la década de los años 30 cuando se desarrolló la teoría de los
servomecanismos; instrumentos en los que existe una retroalimentación desde la salida
a la entrada.
5.-EL PROGRAMA DE SIMULACIÓN: POWERSIM:
El espacio de trabajo de Powersim v 2.5.1 es muy parecido a cualquier
simulador de circuitos eléctrico-electrónicos. Va a constar de un área “en blanco” donde
se insertarán los distintos elementos que van a conformar el modelo y que se
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relacionarán, como corresponda, por medio tanto de uniones de información como de
flujos.
A continuación se exponen como se representan y que suponen cada uno de los
elementos que vamos a utilizar. En realidad básicamente hay cinco tipos de elementos
para realizar los modelos de simulación que van a ser los niveles (o stocks), las
variables auxiliares, las constantes, los flujos y las uniones (de información). En
realidad los flujos pueden llevar asociado (de hecho normalmente es así) un variable
auxiliar para formar lo que se conoce como flujos con ratios. Las uniones de
información a su vez pueden ser de tres tipos, las de inicialización, las de información
instantánea y las de información retrasada. Hay que decir que existe otro tipo de
elemento utilizado en el modelo que son las nubes las cuales representa un tipo de nivel
muy particular el cual es ilimitado, es decir, si se encuentra al final de una línea de flujo
podrá entrar en él material de forma ilimitada, y si se encuentra al inicio de una línea de
flujo podrá salir de él material ilimitado, es decir, corresponden con niveles infinitos.
5.1. Nivel: Los Niveles en los modelos de Powersim representan acumulaciones
en el sistema que está siendo modelado. Pueden representar acumulaciones físicas como
un inventario o un depósito, y también pueden representar acumulaciones intangibles
como puede ser el amor o el odio. La simbología para representar los Niveles será:
5.2. Flujos: Los Flujos en Powersim representan el transporte de cantidades
hacia un Nivel, desde un Nivel o entre Niveles. Mientras los Niveles representan los
“estados” del sistema que se está modelando, los Flujos son la “acción”. Los Flujos son
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las únicas variables que pueden cambiar el estado de los Niveles, añadiéndole una
cantidad o quitándosela según corresponda. La simbología para representar los Flujos
será:
5.3. Variables Auxiliares: Las Variables Auxiliares representan la información
dentro del modelo en Powersim. Al contrario que los Niveles las Variables Auxiliares
se usan para modelar elementos del sistema real que pueden cambiar su estado
instantáneamente. Los Niveles por otra parte como representan acumulación necesitan
un tiempo para crecer o disminuir. La simbología para representar las Variables
Auxiliares será:
5.4. Constantes: Las Constantes se usan para representar elementos de los
sistemas que están siendo modelados que no cambian a lo largo del tiempo de
simulación. Las Constantes se usan en el modelo como factores de tiempo o como
valores de referencia o valores iniciales. Por ejemplo a veces los ratios están ajustados
con factores de tiempo o los Niveles obtienen sus valores iniciales por medio de estas
Constantes. La simbología para representar las Constantes será:
5.5. Uniones (Links):
5.5.1. Uniones de Inicialización. Las Uniones de Inicialización se usan para
aplicar los valores iniciales a los Niveles. Debido a que como ya hemos dicho las únicas
variables que cambian los Niveles son los Flujos, la Unión de Inicialización que une la
Constante con el Nivel se vuelve discontinua para denotar que es una Unión de
Inicialización. La simbología para representar las Uniones de Inicialización será:
5.5.2. Uniones Instantáneas: Las Uniones Instantáneas se usan para representar
la transferencia de información entre variables en el modelo. Las variables que están
unidas por este tipo de unión se actualizan instantáneamente como dice la definición. La
simbología para representar las Uniones Instantáneas será:
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5.5.3. Uniones Retrasadas: Las Uniones Retrasadas se usan para representar la
transferencia de información entre variables en el modelo pero con un cierto retraso de
tiempo. Se puede definir este Link para proponer distintos tipos de retrasos eligiendo la
función de retraso apropiada por medio de la definición correcta de la variable hacia la
que apunta el Link retrasado. La simbología para representar las Uniones Retrasadas
será:
6.-DEFINICIÓN DE LAS VARIABLES DEL PROYECTO:
6.1.-Introducción:
Para la definición de las variables del proyecto se han usado como fuentes
páginas de Internet relacionadas con energía, casi todas ellas con escritos y datos a nivel
mundial, aunque en ausencia de tendencias a nivel mundial se han usado datos a nivel
europeo o a nivel norteamericano. Se han tenido en cuenta sobretodo páginas
relacionadas con energías renovables debido al aumento de estas en el mundo.
En la definición de las variables se va a seguir un determinado orden para
facilitar el entendimiento de estas definiciones. Primeramente de definirá la demanda
mundial de energía y su reparto en los distintos sectores que se definirán
posteriormente. Posteriormente, dividiremos la simulación en tres sectores que son:
sector transporte, sector calefacción/cocina y sector de generación eléctrica. Dentro de
cada sector iremos definiendo cada variable pero tomando como ordenamiento cada
nivel que interviene en ese sector, siendo esos niveles los siguientes:
1.-Sector transporte: Biocarburantes, Pilas de combustible, Motores híbridos y
Petróleo.
2.-Sector calefacción/cocina: Energía solar, Eficiencia energética, Biomasa, Gas
Natural, Carbón, Gasoil y Electricidad
3.-Sector generación eléctrica: Energía Eólica, Energía Solar, Biomasa, Energía
Oceánica, Energía Hidroeléctrica, Cogeneración, Gas Natural, Gasoil, Carbón y Energía
Nuclear
En cada variable relacionada con cada nivel definiremos la estrategia seguida en
su definición así como los datos tomados para la misma indicando todas las referencias
que sean pertinentes parra el entendimiento de esa variable.
Una vez definidas todas las variables relacionadas con cada nivel de cada sector
pasaremos a definir las variables adicionales no pertenecientes directamente a cada
sector, pero que nos sirven para mejorar el entendimiento de la simulación o para
analizar gráficamente algún dato extraído de la simulación posterior.
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Posteriormente, definiremos las variables principales del proyecto que son las
relacionadas con la producción de CO2 y con el aumento de la temperatura global del
planeta indicando todas las referencias pertinentes para el entendimiento y la veracidad
de la simulación posterior.
6.2.-Definición demanda mundial:
Para la definición de la demanda mundial energética inicial se ha tomado como
referencia una publicación del autor José Santamaría, director de World Watch,
realizada en febrero del 2.005, en la que leemos textualmente: “En 2003 el consumo
mundial de energía superó los 10.500 millones de toneladas equivalentes de
petróleo (Mtep): 2.400 Mtep de carbón, 3.600 Mtep de petróleo, 2.300 Mtep de gas
natural, 610 Mtep de nuclear, 590 Mtep de hidroeléctrica y cerca de 950 Mtep de
biomasa, fundamentalmente leña, y cantidades aún pequeñas de geotermia, solar y
eólica”.
Luego tomamos como referencia que en el año 2.003 el consumo mundial de
energía es de 10.500 MTEP. A este dato aplicamos el aumento de energía producido en
los dos años posteriores para tomar como dato inicial de la simulación el año 2.005,
siendo proporcional este aumento al PIB de estos dos años que fue, tomando de media y
según el informe de naciones unidas recientemente publicado, de media y durante las
dos últimas décadas, de 1,4%. El consumo de energía a nivel mundial para el año 2005,
que es el año inicial de la simulación y calculado a partir del aumento del PIB, es el
siguiente:
Demanda mundial año 2.005 = 10.500 * 1.014*1.014=10796,06 MTEP
6.3.-Definición de una de las variables del sector transporte:
Se definirá una de las variables de uno de los sectores, ya que definir todas haría muy
extenso este resumen. El resto de las variables se definirá de forma análoga teniendo en
cuenta las peculiaridades de cada sector y tipo de energía, ya sea renovable o no.
Para la definición de este nivel vamos a usar dos apartados, en el primero de
ellos vamos a definir todas las variables de este nivel, y en el segundo apartado vamos a
validar esas definiciones con datos de la simulación y tendencias encontradas
bibliográficamente.
El nivel de biocarburantes va a depender de distintos factores en el tiempo y
cada uno de esos factores va a ir influyendo según distintos baremos que estudiaremos
posteriormente. Todas estas variables de las que depende el nivel biocarburantes son:
•
Industria automovilística
•
Coste de biocarburante
•
Subvenciones
•
Normativa
•
Concienciación social
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Una vez definido el consumo inicial de biocarburante pasamos a definir todas las
variables de las que depende este consumo de este nivel. Para ello, la estrategia seguida
es definir una serie de prioridades de influencia en el consumo de biocarburante de cada
una de estas variables, ya que no se conocen datos de cómo va a evolucionar este
consumo debido a la poca utilización de biocarburantes en el sector transporte. Estas
prioridades estimadas son:
1.-Normativa: entendemos que lo que más va a influir es la normativa, ya que
los que tienen que fomentar el consumo de estas energías alternativas son los gobiernos
y por tanto esta variable tendrá más peso en el consumo de biocarburantes.
2.-Concienciación social: posteriormente tiene que haber una fuerte
concienciación social sobre el consumo de biocarburante para que los clientes de estos
nuevos combustibles no sean reacios a su utilización.
3.-Subvenciones: Después va a influir las subvenciones que realicen los
gobiernos y que hagan que el uso de biocarburantes sea más competitivo frente a los
combustibles tradicionales.
4.-Industria automovilística: una de las variables que menos influencia va a
tener es la industria automovilística, ya que esta completamente estandarizada para el
uso de derivados del petróleo y de los cuales saca múltiples beneficios.
5.-Coste: es la variable que menos va a influir ya que el coste de estos
biocarburantes todavía no es competitivo frente a los derivados del petróleo, aunque con
el paso del tiempo puede que si llegue a serlo, debido al creciente aumento del precio
del barril de petróleo.
Vamos a pasar ahora a la definición específica de cada una de las variables
presentes en este nivel:
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1.-Normativa: para la definición de esta variable hemos tenido en cuenta de las
demás variables de las que depende. En primer lugar va a depender del consumo final
de biocarburante ya que cuanto más se consuma menos falta hace estimular dicho
consumo mediante la acción de los gobiernos. En segundo lugar depende del consumo
total de energía del sector transporte ya que cuanto mas energía se demande por este
sector más hace falta incrementar la producción de biocarburante y viceversa, cuando
menos demanda haya de energía en el sector menos producción de biocarburante se
necesitará. Para la definición de la variable normativa hemos utilizado la conjunción
MIN, que representa el valor mínimo entre otras dos expresiones. Una de esas
expresiones es un bucle IF, que me va a ir dando valores a la variable normativa en
función al intervalo en el que se encuentre el consumo de biocarburantes frente al
consumo total del sector transporte. Estos intervalos y sus incrementos los reflejamos en
la siguiente tabla:
INTERVALO
Consumo biocarburante<0.9 % consumo
final transporte
0.9 % consumo final transporte<
Consumo biocarburante < 2 % consumo
final transporte
2 % consumo final transporte< Consumo
biocarburante < 4 % consumo final
transporte
4 % consumo final transporte< Consumo
biocarburante < 5 % consumo final
transporte
Consumo biocarburante > 5 % consumo
final transporte
PORCENTAJE INCREMENTO
8 % consumo final biocarburante
6 % consumo final biocarburante
5 % consumo final biocarburante
2,5 % consumo final biocarburante
0.1 % consumo final biocarburante
Estos porcentajes de variación entre 0 % y 5% los hemos tomado así, ya que la
directiva europea pretende llegar a un consumo del 5,75 % para el 2010, meta que con
las tendencias actuales no creo que se llegue a cumplir. Esta referencia del 5,75 % la
hemos tomado de un artículo publicado el 20 de julio del 2.005 por la APPA
(Asociación de productores de energías renovables) en la que leemos textualmente: “La
Estrategia de Biocarburantes para España (2005-2010) de APPA, elaborada con la
consultora PriceWaterhouseCoopers, propone actuaciones en los ámbitos fiscales,
normativos, logísticos, de abastecimiento de materias primas, comercialización de
vehículos e incentivo al consumo, entre otros. Su desarrollo y aplicación permitirán
alcanzar el objetivo comunitario de cubrir el 5,75% de las necesidades del
transporte en 2010”.
La otra expresión que interviene en la conjunción MIN es un valor máximo que
hemos establecido para el aumento de esta variable. Este valor depende de la variable
TIME ya que según evoluciona el tiempo aumenta cierto valor, ya que entendemos que
no se puede limitar por un único valor máximo, sino que ese valor máximo va a
depender del instante de tiempo en el que nos encontremos. Este valor máximo lo
hemos establecido a ojo después de muchas simulaciones y estableciendo que siguiese
las tendencias establecidas para el consumo de biocarburantes a nivel mundial que
12
hemos tomado como referencia y que al final de la definición del nivel biocarburantes
explicaremos. Finalmente queda reflejar la expresión analítica de la definición de la
variable según el programa powersim, que será la siguiente:
MIN(IF(consumo_biocarburantes<0.009*consumo_final_transporte,
0.08*(consumo_biocarburantes),
IF(0.009*consumo_final_transporte<consumo_biocarburantes<0.02
*consumo_final_transporte,
0.06*(consumo_biocarburantes),
IF(0.02*consumo_final_transporte<consumo_biocarburantes<0.04
*consumo_final_transporte,
0.05*(consumo_biocarburantes),
IF(0.04*consumo_final_transporte<consumo_biocarburantes<0.05
*consumo_final_transporte,
0.025*(consumo_biocarburantes),
0.001*(consumo_biocarburantes))))),2.5+0.001*(TIME-2005))
2.-Concienciación social: análogamente a la definición de la variable normativa
vamos a definir la variable concienciación social. Esta variable, en primer lugar, va a
depender del consumo final de biocarburante ya que cuanto más se consuma menos
falta hace estimular dicho consumo mediante la estimulación de la población civil y su
concienciación. En segundo lugar depende del consumo total de energía del sector
transporte ya que cuanto mas energía se demande por este sector más hace falta
incrementar la producción de biocarburante y viceversa, cuando menos demanda haya
de energía en el sector menos producción de biocarburante se necesitará. Para la
definición de la variable concienciación social hemos utilizado la conjunción MIN, que
representa el valor mínimo entre otras dos expresiones. Una de esas expresiones es un
bucle IF, que me va a ir dando valores a la variable concienciación social en función al
intervalo en el que se encuentre el consumo de biocarburantes frente al consumo total
del sector transporte. Estos intervalos y sus incrementos los reflejamos en la siguiente
tabla:
INTERVALO
PORCENTAJE INCREMENTO
Consumo biocarburante<0.9 % consumo
final transporte
7 % consumo final biocarburante
0.9 % consumo final transporte<
5 % consumo final biocarburante
Consumo biocarburante < 2 % consumo
final transporte
2 % consumo final transporte< Consumo
4 % consumo final biocarburante
biocarburante < 4 % consumo final
transporte
4 % consumo final transporte< Consumo
2 % consumo final biocarburante
biocarburante < 5 % consumo final
transporte
Consumo biocarburante > 5 % consumo
0.5
%
consumo
final
final transporte
biocarburante
Estos porcentajes de variación entre 0 % y 5% los hemos tomado así, ya que la
directiva europea pretende llegar a un consumo del 5,75 % para el 2010, meta que con
las tendencias actuales no creo que se llegue a cumplir. Esta referencia del 5,75 % la
13
hemos tomado de un artículo publicado el 20 de julio del 2.005 por la APPA
(Asociación de productores de energías renovables) que hemos mencionado
anteriormente en la definición de la variable normativa.
La otra expresión que interviene en la conjunción MIN es un valor máximo que
hemos establecido para el aumento de esta variable. Este valor depende de la variable
TIME ya que según evoluciona el tiempo aumenta cierto valor, ya que entendemos que
no se puede limitar por un único valor máximo, sino que ese valor máximo va a
depender del instante de tiempo en el que nos encontremos. Este valor máximo lo
hemos establecido a ojo después de muchas simulaciones y estableciendo que siguiese
las tendencias establecidas para el consumo de biocarburantes a nivel mundial que
hemos tomado como referencia y que al final de la definición del nivel biocarburantes
explicaremos. Finalmente queda reflejar la expresión analítica de la definición de la
variable según el programa powersim, que será la siguiente:
MIN(IF(consumo_biocarburantes<0.009*consumo_final_transporte,
0.07*(consumo_biocarburantes),
IF(0.009*consumo_final_transporte<consumo_biocarburantes<0.0*
consumo_final_transporte,
0.05*(consumo_biocarburantes),
IF(0.02*consumo_final_transporte<consumo_biocarburantes<0.04*
consumo_final_transporte,
0.04*(consumo_biocarburantes),
IF(0.04*consumo_final_transporte<consumo_biocarburantes<0.05
*consumo_final_transporte,
0.02*(consumo_biocarburantes),
0.005*(consumo_biocarburantes))))),2.4+0.001*(TIME-2005))
3.-Subvenciones: análogamente a la definición de la variable normativa vamos a
definir la variable subvenciones. Esta variable, en primer lugar, va a depender del
consumo final de biocarburante ya que cuanto más se consuma menos falta hace
estimular dicho consumo mediante la utilización por parte de los gobiernos de
subvenciones a los productores y consumidores de biocarburantes. En segundo lugar
depende del consumo total de energía del sector transporte ya que cuanto mas energía se
demande por este sector más hace falta incrementar la producción de biocarburante y
viceversa, cuando menos demanda haya de energía en el sector menos producción de
biocarburante se necesitará. Para la definición de la variable subvenciones hemos
utilizado la conjunción MIN, que representa el valor mínimo entre otras dos
expresiones. Una de esas expresiones es un bucle IF, que me va a ir dando valores a la
variable subvenciones en función al intervalo en el que se encuentre el consumo de
biocarburantes frente al consumo total del sector transporte. Estos intervalos y sus
incrementos los reflejamos en la siguiente tabla:
INTERVALO
Consumo biocarburante<0.9 % consumo
final transporte
0.9 % consumo final transporte<
Consumo biocarburante < 2 % consumo
final transporte
2 % consumo final transporte< Consumo
biocarburante < 4 % consumo final
PORCENTAJE INCREMENTO
6 % consumo final biocarburante
4,5 % consumo final biocarburante
3,5 % consumo final biocarburante
14
transporte
4 % consumo final transporte< Consumo
biocarburante < 5 % consumo final
transporte
Consumo biocarburante > 5 % consumo
final transporte
1 % consumo final biocarburante
0.1 % consumo final biocarburante
Estos porcentajes de variación entre 0 % y 5% los hemos tomado así, ya que la
directiva europea pretende llegar a un consumo del 5,75 % para el 2010, meta que con
las tendencias actuales no creo que se llegue a cumplir. Esta referencia del 5,75 % la
hemos tomado de un artículo publicado el 20 de julio del 2.005 por la APPA
(Asociación de productores de energías renovables) que hemos mencionado
anteriormente en la definición de la variable normativa.
La otra expresión que interviene en la conjunción MIN es un valor máximo que
hemos establecido para el aumento de esta variable. Este valor depende de la variable
TIME ya que según evoluciona el tiempo aumenta cierto valor, ya que entendemos que
no se puede limitar por un único valor máximo, sino que ese valor máximo va a
depender del instante de tiempo en el que nos encontremos. Este valor máximo lo
hemos establecido a ojo después de muchas simulaciones y estableciendo que siguiese
las tendencias establecidas para el consumo de biocarburantes a nivel mundial que
hemos tomado como referencia y que al final de la definición del nivel biocarburantes
explicaremos. Finalmente queda reflejar la expresión analítica de la definición de la
variable según el programa powersim, que será la siguiente:
MIN(IF(consumo_biocarburantes<0.009*consumo_final_transporte,
0.06*(consumo_biocarburantes),
IF(0.009*consumo_final_transporte<consumo_biocarburantes<0.0*consumo_final_tran
sporte,
0.045*(consumo_biocarburantes),
IF(0.02*consumo_final_transporte<consumo_biocarburantes<0.04*consumo_final_tran
sporte,
0.035*(consumo_biocarburantes),
IF(0.04*consumo_final_transporte<consumo_biocarburantes<0.05*consumo_final_tran
sporte,
0.01*(consumo_biocarburantes),
0.001*(consumo_biocarburantes))))),2.3+0.001*(TIME-2005))
4.-Industria automovilística: análogamente a la definición de las variables de
este nivel vamos a definir la variable industria automovilística. Esta variable, en primer
lugar, va a depender del consumo final de biocarburante ya que cuanto más se consuma
menos falta hace estimular dicho consumo mediante la actuación de la industria
automovilística que va a jugar sus bazas en función de los precios del petróleo y de los
costes de producir estos nuevos biocarburantes. En segundo lugar depende del consumo
total de energía del sector transporte ya que cuanto mas energía se demande por este
sector más hace falta incrementar la producción de biocarburante y viceversa, cuando
menos demanda haya de energía en el sector menos producción de biocarburante se
necesitará. Para la definición de la variable industria automovilística hemos utilizado la
conjunción MIN, que representa el valor mínimo entre otras dos expresiones. Una de
esas expresiones es un bucle IF, que me va a ir dando valores a la variable industria
automovilística en función al intervalo en el que se encuentre el consumo de
15
biocarburantes frente al consumo total del sector transporte. Estos intervalos y sus
incrementos los reflejamos en la siguiente tabla:
INTERVALO
Consumo biocarburante<0.9 % consumo
final transporte
0.9 % consumo final transporte<
Consumo biocarburante < 2 % consumo
final transporte
2 % consumo final transporte< Consumo
biocarburante < 4 % consumo final
transporte
4 % consumo final transporte< Consumo
biocarburante < 5 % consumo final
transporte
Consumo biocarburante > 5 % consumo
final transporte
PORCENTAJE INCREMENTO
6 % consumo final biocarburante
4,0 % consumo final biocarburante
3,0 % consumo final biocarburante
1.5 % consumo final biocarburante
0.1 % consumo final biocarburante
Estos porcentajes de variación entre 0 % y 5% los hemos tomado así, ya que la
directiva europea pretende llegar a un consumo del 5,75 % para el 2010, meta que con
las tendencias actuales no creo que se llegue a cumplir. Esta referencia del 5,75 % la
hemos tomado de un artículo publicado el 20 de julio del 2.005 por la APPA
(Asociación de productores de energías renovables) que hemos mencionado
anteriormente en la definición de la variable normativa.
La otra expresión que interviene en la conjunción MIN es un valor máximo que
hemos establecido para el aumento de esta variable. Este valor depende de la variable
TIME ya que según evoluciona el tiempo aumenta cierto valor, ya que entendemos que
no se puede limitar por un único valor máximo, sino que ese valor máximo va a
depender del instante de tiempo en el que nos encontremos. Este valor máximo lo
hemos establecido a ojo después de muchas simulaciones y estableciendo que siguiese
las tendencias establecidas para el consumo de biocarburantes a nivel mundial que
hemos tomado como referencia y que al final de la definición del nivel biocarburantes
explicaremos. Finalmente queda reflejar la expresión analítica de la definición de la
variable según el programa powersim, que será la siguiente:
MIN(IF(consumo_biocarburantes<0.009*consumo_final_transporte,
0.06*(consumo_biocarburantes),IF(0.009*consumo_final_transporte<
consumo_biocarburantes<0.02*consumo_final_transporte,
0.04*(consumo_biocarburantes),IF(0.02*consumo_final_transporte<
consumo_biocarburantes<0.04*consumo_final_transporte,0.03*
(consumo_biocarburantes),IF(0.04*consumo_final_transporte<consumo_biocarburantes
<0.05*consumo_final_transporte,0.015*(consumo_biocarburantes),
0.001*(consumo_biocarburantes))))),2.3+0.001*(TIME-2005))
5.-Coste: la variable coste del biocarburante depende exclusivamente del precio
del barril de petróleo, que viendo las tendencias actuales pronto este coste de
biocarburante será competitivo con los combustibles derivados del petróleo.
16
Para la definición de la variable coste de biocarburante hemos utilizado la
conjunción MIN, que representa el valor mínimo entre otras dos expresiones. Una de
esas expresiones es un bucle IF, que me va a ir dando valores a la variable coste de
biocarburante en función al intervalo en el que se encuentre el precio del barril de
petróleo. Estos intervalos y sus incrementos los reflejamos en la siguiente tabla:
INTERVALO (euros)
coste_barril_petroleo<50
50<coste_barril_petroleo<55
55<coste_barril_petroleo<60
60<coste_barril_petroleo<65
65<coste_barril_petroleo<70
coste_barril_petroleo>70
PORCENTAJE INCREMENTO
0 % consumo final biocarburante
1,5 % consumo final biocarburante
2,5 % consumo final biocarburante
3.5 % consumo final biocarburante
5 % consumo final biocarburante
10 % consumo final biocarburante
La otra expresión que interviene en la conjunción MIN es un valor máximo que
hemos establecido para el aumento de esta variable. Este valor depende de la variable
TIME ya que según evoluciona el tiempo aumenta cierto valor, ya que entendemos que
no se puede limitar por un único valor máximo, sino que ese valor máximo va a
depender del instante de tiempo en el que nos encontremos. Este valor máximo lo
hemos establecido a ojo después de muchas simulaciones y estableciendo que siguiese
las tendencias establecidas para el consumo de biocarburantes a nivel mundial que
hemos tomado como referencia y que al final de la definición del nivel biocarburantes
explicaremos. Finalmente queda reflejar la expresión analítica de la definición de la
variable según el programa powersim, que será la siguiente:
MIN(IF(coste_barril_petroleo<50,
0.0*(consumo_biocarburantes),
IF(50<coste_barril_petroleo<55,
0.015*(consumo_biocarburantes),
IF(55<coste_barril_petroleo<60,
0.025*(consumo_biocarburantes),
IF(60<coste_barril_petroleo<65,
0.035*(consumo_biocarburantes),
IF(65<coste_barril_petroleo<70,
0.05*(consumo_biocarburantes),
0.10*(consumo_biocarburantes)))))),2.1+0.001*(TIME-2005))
Después de la definición de todas las variables de las que depende este nivel
representaremos un gráfico sacado del programa de simulación en el que veremos todas
estas variables y su importancia.
17
Una vez definidas las variables principales de este nivel, vamos a definir otras
variables de las cuales dependen estas o que hayamos definido para la compresión final
del proyecto mediante gráficas o comentarios. Definimos esas variables:
6.-Precio barril de petróleo: para definir la variable precio del barril de
petróleo, hemos utilizado la conjunción TIME, que me define esta variable mediante
una relación lineal que empieza en 65 euros y cuya pendiente es 0.1 por el tiempo
transcurrido. Esta relación no es una definición muy exacta pero debido a la tendencia
de aumento del precio del barril de petróleo en los últimos años, esta relación hace
competitivos todas las alternativas a los combustibles fósiles. La definición de esta
variable en el programa de simulación powersim es la siguiente:
65+0.1*(TIME-2005)
En el siguiente gráfico vemos como es la definición de esta variable:
7.- Aumento biocarburante: el aumento de consumo de biocarburante refleja la
tasa de aumento producida en este nivel debido al aumento de la demanda en el sector
transporte, que explicaremos en un punto posterior de este capítulo. Esta variable va a
depender en primer lugar de la diferencia entre la demanda del sector transporte y el
consumo real de este sector, de modo que cuanto mayor sea esta demanda mayor será el
aumento de consumo de biocarburante y viceversa, cuanto menor sea menor será este
consumo. Esta diferencia de demanda-consumo se va a repartir de forma proporcional a
lo que consumo cada nivel (biocarburante, pilas de combustible, motores híbridos y
combustibles derivados del petróleo), por lo tanto esta variable va a depender también
del consumo en cada instante de biocarburante y del consumo final del sector transporte.
Depende también de la tasa de variación de la demanda que ya explicaremos
posteriormente.
Para la definición de esta variable hemos utilizado la conjunción IF, de modo
que si la diferencia entre la demanda y el consumo del sector transporte es menor que 0.5 MTEP, entonces el reparto estimado para biocarburante es esa tasa de variación de
18
la demanda multiplicada por 0.001 (un valor muy bajo ya que el consumo está
superando a la demanda y no queremos que pase eso durante muchos intervalos de
tiempo seguidos) y todo ello multiplicado por el consumo de biocarburante dividido
entre el consumo total del sector transporte. Si la diferencia entre demanda y consumo
está entre -0.5 y -0.2 MTEP en vez de multiplicarlo por 0.001 multiplico por 0.5, de
manera que sigo corrigiendo ese consumo por encima de la demanda. Si la diferencia
está entre -0.2 y 0.1 MTEP el reparto estimado para biocarburantes es esa tasa de
variación de la demanda multiplicada por el consumo de biocarburante y todo ello
dividido por el consumo final del sector transporte. A todo ello le multiplico por 1.018
que es un factor de corrección estimado al realizar múltiples simulaciones y viendo que
el modelo se comporta correctamente. La otra expresión del IF, es cuando la diferencia
entre la demanda y el consumo del sector transporte es mayor a 0.1 MTEP, entonces la
definición de la variable es análoga a la anterior pero multiplicada toda ella por otro
factor de corrección (2.1) que lo que me hace es aumentar el consumo demandado en
ese intervalo de tiempo en un poco más del doble. Este factor de corrección sirve para
conseguir que en picos de demanda de combustible se consiga cubrir esa demanda
también proporcionalmente a este nivel. Análogamente este factor de corrección lo
hemos estimado haciendo diversas simulaciones y comprobando que el sistema
funciona correctamente. La definición de esta variable en el programa de trabajo,
powersim, será la siguiente:
IF(diferencia_demanda_consumo<-0.5,(consumo_biocarburantes/consumo_final_transporte)
*0.001*tasa_de_aumento_de_demanda,IF(-0.5<diferencia_demanda_consumo<-0.2,
(consumo_biocarburantes/consumo_final_transporte)*0.5*tasa_de_aumento_de_demanda,
IF(0.2<diferencia_demanda_consumo<0.1,(consumo_biocarburantes/consumo_final_transporte)
*1.018*tasa_de_aumento_de_demanda,2.1*(consumo_biocarburantes/consumo_final_transporte)
*1.018*tasa_de_aumento_de_demanda)))
8.- Porcentaje biocarburante: la definición de esta variable es simplemente
para obtener ya sea gráficamente o analíticamente el porcentaje final de biocarburante
consumido a nivel mundial frente al consumo mundial de combustible (energía) en el
sector transporte. Para su definición hemos usado operadores matemáticos básicos como
son la multiplicación y la división. La definición de esta variable en el programa de
trabajo, powersim, será la siguiente:
100*(consumo_biocarburantes/consumo_final_transporte)
9.- Tasa de aumento de biocarburante: la tasa de aumento de biocarburante
me indica que variación hay del mismo en función de las variaciones de las variables de
las que depende este nivel: normativa, concienciación social, subvenciones, industria
automovilística y coste. Para la definición de esta variable hemos usado el operador
suma para acumular todas las variaciones que se han producido en este nivel. La
definición de esta variable en el programa de trabajo, powersim, será la siguiente:
aumento_biocarburante+concienciacion_social_biocarburantes+coste_biocarburante
+industria_automovilista_biocarburantes+normativa_biocarburante
+subvenciones_biocarburantes
19
Posteriormente se ha procedido a la validación de estas definiciones según se
refleja en el proyecto final.
7.-SIMULACIÓN Y RESULTADOS:
En este capitulo se ha llevado a cabo la simulación de todo el sistema y se han obtenido
una serie de resultados, todos ellos contemplados en el proyecto. Además se han
realizado los pertinentes ensayos de sensibilidad de todas las variables para poder
predecir si grandes cambios en las mismas repercutirán o no en los resultados finales.
En este resumen daremos tan sólo como resultados los consumos de energías renovables
y el aumento de temperatura global de planeta.
7.1.-RESULTADOS GRÁFICOS SECTOR TRANSPORTE:
7.2.-RESULTADOS GRÁFICOS SECTOR CALEFACCIÓN/COCINA:
20
7.3.-RESULTADOS GRÁFICOS SECTOR ELÉCTRICO:
7.4.-AUMENTO DE TEMPERATURA:
Observamos que de seguir esta tendencia de aumento demandado de energía tan
elevado, la temperatura global del planeta aumentara 2,15 º para el 2060.
21
8.-CONCLUSIONES:
Es necesario insistir en que este proyecto sólo pretende obtener ideas
orientativas sobre el comportamiento de algunas variables relacionadas con el cambio
climático y en absoluto pretende competir en predicciones con grupos de expertos a
nivel internacional cuyo trabajo es éste, el de simular distintos escenarios posibles que
se pueden dar en el futuro, para ver que efectos tiene la emisión de CO2 a nivel de
Efecto Invernadero y en la Temperatura Global por extensión. Lo que hemos intentado
ha sido poner las bases de un proyecto que puede ser muy interesante para las distintas
modificaciones futuras que se quieran realizar y que nos pone de manifiesto que la
Dinámica de Sistemas es aplicable a cualquier ciencia posible. Además intentamos
poner de relieve las distintas tendencias que seguirán las variables que completan el
modelo, viendo la evolución de datos tan importantes como el consumo futuro de las
distintas energías renovables alternativas al petróleo, además de demostrar que pase lo
que pase y sin remedio, el CO2 en la atmósfera va a seguir creciendo y que la Tª global
no se va a estabilizar sino que crecerá igualmente.
Seguimos reiterando, que las conclusiones sacadas del proyecto serán relativas a
los comportamientos o tendencias definidas en las energías renovables, que son
realmente las que hemos intentado analizar, dejando evolucionar el consumo de las
energías clásicas en función de los consumos de las energías renovables.
El comportamiento del modelo que se ha obtenido para distintas situaciones de
cambio que se puedan producir es coherente con otros resultados conocidos y muestra
un comportamiento estable. El modelo se comporta de una manera robusta como ya se
explicó en los capítulos correspondientes de Seguimiento de Tendencias y Análisis de
Sensibilidad. Aún así la idea del proyecto como ya se ha comentado no es la de dar
datos fiables de qué va a pasar en el futuro. Eso es algo que nadie sabe ya que nos
enfrentamos a la extinción del petróleo y tenemos la necesidad de aplicar nuevas
energías a nuestras vidas, de modo que debemos intentar frenar la dependencia absoluta
que tenemos del petróleo.
En el proyecto no se han incluido variables capaces de romper con la
continuidad de la simulación, es decir, no hemos incluido catástrofes naturales como
huracanes (recordar que el huracán Katrina va a influir en la demanda energética y eso
va a desestabilizar cualquier simulación en continuo) o como la presencia de conflictos
bélicos, ocupaciones de territorios, destrucción de pozos petrolíferos, etc.(recordar la
guerra de Irak, que también va a influir negativamente en la simulación) porque no se
conoce cuando van a suceder ni las consecuencias numéricas (en datos) que una guerra
o un conflicto entre aliados puede provocar. Lo único que podemos simular es lo basado
en los datos que conocemos que es lo único real, lo que pueda suceder en un futuro es
algo incierto.
A continuación vamos a dar una serie de conclusiones sobre la simulación, pero
vamos a intentar proponer una serie de políticas energéticas que podríamos seguir para
intentar reducir la tasa de producción de CO2 de origen antropogénico y por lo tanto
intentar que el aumento de temperatura a nivel global no sea tan brusco. Estas políticas
22
energéticas las vamos a dividir por sectores y además van a estar relacionadas
principalmente con los análisis de sensibilidad que hemos realizado en el capítulo 6.
8.1.-POLÍTICAS ENERGÉTICAS PARA EL SECTOR TRANSPORTE:
NIVEL
CORTO PLAZO
LARGO PLAZO
BIOCARBURANTES
Como política energética
no interesa aumentar el
consumo de biocarburante
a corto plazo ya que no
modificaría apenas nada el
escenario global en cuanto
al aumento de temperatura
global.
Como política energética si
interesa
aumentar
el
consumo de biocarburante
a largo plazo ya que
reduciríamos algo el nivel
de CO2 emitido a la
atmósfera.
PILAS DE
COMBUSTIBLE
Como política energética si
interesa
aumentar
el
consumo de pilas de
combustible a corto plazo,
ya que este tipo de energía
apenas contamina, con lo
que
reduciríamos
la
producción de CO2 y por
tanto evitaríamos un mayor
aumento de temperatura.
Como política energética si
interesa aumentar también
el consumo de pilas de
combustible a largo plazo,
ya que este tipo de energía
apenas contamina, con lo
que
reduciríamos
la
producción de CO2 y por
tanto evitaríamos un mayor
aumento de temperatura.
MOTORES HÍBRIDOS
Como política energética si
interesa
aumentar
el
consumo de los motores
híbridos a corto plazo, ya
que reducen un porcentaje
las emisiones de CO2 con
respecto a los motores
convencionales.
Como política energética si
interesa
aumentar
el
consumo de los motores
híbridos a largo plazo, ya
que reducen un porcentaje
las emisiones de CO2 con
respecto a los motores
convencionales, pero es
mejor otra política que
contamine menos, ya que
parte del consumo de los
motores híbridos proviene
del petróleo y contamina.
DERIVADOS DEL
PETRÓLEO
Como política energética Como política energética,
disminuir
en
no interesa aumentar ni interesa
disminuir el consumo de consumo de petróleo a
23
petróleo a corto plazo, sino
que hay que cubrir la
demanda no cubierta por
las renovables con el
petróleo
largo plazo, si se puede, e
intentar no tener tanta
dependencia por una fuente
energética que contamina
bastante.
8.2.-POLÍTICAS ENERGÉTICAS PARA EL SECTOR CALEFACCIÓN/ COCINA:
NIVEL
CORTO PLAZO
LARGO PLAZO
ENERGÍA SOLAR
TÉRMICA
Como política energética si
interesa
aumentar
el
consumo de energía solar a
corto plazo, ya que es una
energía limpia y evitamos,
de esta manera, aumentar
la tasa de producción de
CO2 antropogénico y por lo
tanto, evitamos el aumento
de la temperatura.
Como política energética si
interesa
aumentar
el
consumo de energía solar a
largo plazo, ya que es una
energía limpia y evitamos,
de esta manera, aumentar
la tasa de producción de
CO2 antropogénico y por lo
tanto, evitamos el aumento
de la temperatura. Esta
política, si es posible, es
una de las mejores, debido
a que es una fuente
energética inagotable.
EFICIENCIA
ENERGÉTICA DE
EDIFICIOS
Una
buena
política
energética, tanto a corto
plazo como a largo plazo,
siempre es fomentar el
ahorro de energía, ya que
la energía que no se
consume no contamina. La
eficiencia energética de
edificios va a ser una
política tanto a corto plazo
como a largo plazo.
Una
buena
política
energética, tanto a corto
plazo como a largo plazo,
siempre es fomentar el
ahorro de energía, ya que la
energía que no se consume
no contamina. La eficiencia
energética de edificios va a
ser una política tanto a
corto plazo como a largo
plazo.
BIOMASA
La biomasa va a ser una
política a corto plazo para
intentar aprovechar los
residuos orgánicos urbanos
(RSU), pero tenemos que
destacar que este tipo de
biomasa contamina más
La biomasa, desde el punto
de vista ambiental, no
puede ser una política
energética a largo plazo, ya
que
las
emisiones
producidas son mayores
que las del petróleo, y por
24
que el petróleo, luego tiene tanto la temperatura tendría
que ser una alternativa a un mayor gradiente.
corto plazo.
GAS NATURAL
Como política energética si
interesa
aumentar
el
consumo de gas natural a
corto plazo, ya que
contamina menos que el
gasoil, por lo tanto hay que
consumir más gas natural
que gasoil o carbón, que
contaminan más.
Como política energética,
interesa
disminuir
en
consumo de gas natural a
largo plazo, si se puede, e
intentar no tener tanta
dependencia
por
los
derivados del petróleo.
CARBÓN
Como política energética si
interesa
disminuir
el
consumo de carbón a corto
plazo, ya que es de los
combustibles
orgánicos
que más consumen, y por
lo
tanto
que
más
contaminan.
Como política energética,
interesa
disminuir
en
consumo de carbón a largo
plazo, si se puede, e
intentar no tener tanta
dependencia por fuentes
orgánicas
tan
contaminantes.
GASOIL
Como política energética si
interesa
disminuir
el
consumo de gasoil y
sustituirlo por renovables o
gas natural que contaminan
menos, a corto plazo.
Como política energética,
interesa
disminuir
en
consumo de petróleo a
largo plazo, si se puede, e
intentar no tener tanta
dependencia por una fuente
energética que contamina
bastante.
ELECTRICIDAD
A corto plazo no existe
ninguna política energética,
sino
que cubrimos la
demanda, a ser posible, con
gas natural o electricidad,
ya que contaminan menos.
A largo plazo, hay que
intentar
disminuir
en
consumo
eléctrico
proveniente
de
la
generación eléctrica de
combustibles
contaminantes
(carbón,
biomasa,
gasoil…)
e
intentar
generar
electricidad limpia (solar,
eólica, hidroeléctrica…
25
8.3.-POLÍTICAS
ELÉCTRICA:
ENERGÉTICAS
PARA
EL
SECTOR
GENERACIÓN
NIVEL
CORTO PLAZO
LARGO PLAZO
ENERGÍA EÓLICA
Como política energética si
interesa
aumentar
el
consumo de energía eólica
a corto plazo, ya que es una
energía totalmente limpia,
por lo que su tasa de
producción de CO2 es
prácticamente nula. De esta
manera intentamos frenar
el
aumento
de
la
temperatura a nivel global
Como política energética si
interesa
aumentar
el
consumo de energía eólica
a largo plazo, debido a que
la energía eólica es una
energía
renovable
y
contamina muy poco, de
esta manera conseguiremos
frenar el aumento de la
temperatura
y
conseguiremos bajar la
dependencia
de
los
derivados del petróleo que
tenemos actualmente.
ENERGÍA SOLAR
Como política energética si
interesa
aumentar
el
consumo de energía solar a
corto plazo, ya que es una
energía limpia y evitamos,
de esta manera, aumentar
la tasa de producción de
CO2 antropogénico y por lo
tanto, evitamos el aumento
de la temperatura.
Como política energética si
interesa
aumentar
el
consumo de energía solar a
largo plazo, ya que es una
energía limpia y evitamos,
de esta manera, aumentar
la tasa de producción de
CO2 antropogénico y por lo
tanto, evitamos el aumento
de la temperatura. Esta
política, si es posible, es
una de las mejores, debido
a que es una fuente
energética inagotable.
BIOMASA
La biomasa va a ser una
política a corto plazo para
intentar aprovechar los
residuos orgánicos urbanos
(RSU), pero tenemos que
destacar que este tipo de
biomasa contamina más
que el petróleo, luego tiene
que ser una alternativa a
La biomasa, desde el punto
de vista ambiental, no
puede ser una política
energética a largo plazo, ya
que
las
emisiones
producidas son mayores
que las del petróleo, y por
tanto la temperatura tendría
un mayor gradiente.
26
corto plazo.
ENERGÍA OCEÁNICA
Como política energética si
interesa
aumentar
su
consumo a corto plazo, ya
que esta energía es limpia y
totalmente renovable. El
principal problema es la
limitación geográfica que
tiene esta energía, por lo
que
no
podemos
aumentarla todo lo que
nosotros queramos.
Igual que a corto plazo,
interesa
aumentar
el
consumo de energía a largo
plazo, con el mismo
problema, la limitación
geográfica, no podemos
aumentar el consumo de
esta energía todo lo que
queramos, por lo que a
largo plazo necesitaremos
tirar de otras fuentes de
energía más abundantes.
ENERGÍA
HIDROELÉCTRICA
Como política energética
interesa
aumentar
el
consumo de esta energía a
corto plazo, aunque con el
mismo problema que la
oceánica, la limitación
geográfica, de modo que
no podemos aumentar su
consumo todo lo que
queramos.
Análogamente a largo
plazo, una buena política
energética sería aumentar
el consumo de energía
hidroeléctrica, teniendo en
cuenta
su
limitación
geográfica, por lo que no
podemos aumentarla todo
lo que deseemos.
COGENERACIÓN
Una
buena
política
energética, tanto a corto
plazo como a largo plazo,
siempre es fomentar el
ahorro de energía, ya que
la energía que no se
consume no contamina. La
cogeneración va a ser una
política tanto a corto plazo
como a largo plazo.
Una
buena
política
energética, tanto a corto
plazo como a largo plazo,
siempre es fomentar el
ahorro de energía, ya que la
energía que no se consume
no
contamina.
La
cogeneración va a ser una
política tanto a corto plazo
como a largo plazo.
GAS NATURAL
Como política energética si
interesa
aumentar
el
consumo de gas natural a
corto plazo, ya que
contamina menos que el
gasoil, por lo tanto hay que
consumir más gas natural
Como política energética,
interesa
disminuir
en
consumo de gas natural a
largo plazo, si se puede, e
intentar no tener tanta
dependencia
por
los
derivados del petróleo.
27
que gasoil o carbón, que
contaminan más.
CARBÓN
Como política energética si
interesa
disminuir
el
consumo de carbón a corto
plazo, ya que es de los
combustibles
orgánicos
que más consumen, y por
lo
tanto
que
más
contaminan.
Como política energética,
interesa
disminuir
en
consumo de carbón a largo
plazo, si se puede, e
intentar no tener tanta
dependencia por fuentes
orgánicas
tan
contaminantes.
GASOIL
Como política energética si
interesa
disminuir
el
consumo de gasoil y
sustituirlo por renovables o
gas natural que contaminan
menos, a corto plazo.
Como política energética,
interesa
disminuir
en
consumo de petróleo a
largo plazo, si se puede, e
intentar no tener tanta
dependencia por una fuente
energética que contamina
bastante.
ENERGÍA NUCLEAR
Tanto a largo plazo como a
corto plazo el consumo de
energía nuclear tal y como
la entendemos hoy en día,
debe ir bajando en relación
al aumento del resto de
energía renovables, debido
al concepto social de
peligrosidad
de
esta
energía
Tanto a largo plazo como a
corto plazo el consumo de
energía nuclear tal y como
la entendemos hoy en día,
debe ir bajando en relación
al aumento del resto de
energía renovables, debido
al concepto social de
peligrosidad
de
esta
energía
8.4.-CONCLUSIONES SOBRE LA SIMULACIÓN:
Con respecto a los resultados obtenidos en la simulación de nuestro modelo,
decir que al corroborarlos con los datos bibliográficos del IPCC [33], hemos encontrado
que son coherentes con alguno de los escenarios propuestos lo cual nos hace creer que
el modelado ha sido correcto y que los datos obtenidos son coherentes con la realidad,
siempre y cuando como hemos dicho se cumplan las distintas hipótesis que se
propusieron como ciertas al inicio del proyecto y que los cambios en el consumo y la
explotación de los recursos siga los cauces adecuados sin intervenciones de tipo
externo.
28
A la vista de los datos obtenidos y sin el afán de ser catastrofistas, se puede
concluir que la tendencia actual nos dice que como es obvio los recursos fósiles llegará
un momento que se dejen de usar por su escasez y por lo tanto debemos intentar
fomentar aún más el uso de otras alternativas energéticos como son las energías
renovables, que van a ser energías limpias y de gran abundancia.
El Análisis de Sensibilidad realizado para algunas de las variables más
importantes del modelo nos da a entender que existirán ciertas variables que no influirán
en gran medida en el aumento o en la disminución de las emisiones de CO2 y en el
consiguiente aumento de temperatura, y sin embargo antes de realizar el estudio se
podía pensar que esas variables eran de gran interés para el control de emisiones de
GEIs – Gases de Efecto Invernadero. De todos modos, estas variables, aunque influyen
poco, si que influyen y no podríamos despreciarlas porque sería incompleta nuestra
definición del problema.
Siguiendo con las conclusiones del modelo se debe observar que pase lo que
pase la cantidad de CO2 que se acumula en la atmósfera va a seguir subiendo, que para
nuestro modelo se llegaban a valores de 595,12 ppm por unidad temporal
aproximadamente, pero que para los distintos escenarios propuestos por el IPCC [30] se
observa que la variación esté entre 480 y 650 ppm para el año 2060, y de entre 540 y
970 ppm para el año 2100. De lo anterior decir que a lo largo de la historia el valor del
CO2 acumulado en la atmósfera se mantenía alrededor de las 280 ppm [33], lo cual
quiere decir que para las proyecciones de nuestro modelo estamos en el año 2060 casi al
230% de lo que estábamos históricamente, es decir se habría más que doblado la
concentración de CO2 en la atmósfera.
Algo no menos preocupante es la evolución que ha seguido el aumento de Tª a
nivel global en la Tierra. Para el modelo del proyecto se obtiene que la temperatura
global subirá algo así como 2,15ºC desde 2005 hasta 2060, valor que tiene sentido
cuando los escenarios para el IPCC [33] dan valores de aumento de 0.8ºC a 3ºC para el
mismo periodo de tiempo e incluso de entre 1.2 ºC y 5.7 ºC para el intervalo entre 1980
y 2100. Es verdad que hay escenarios dentro del IPCC que pueden ser poco probables,
pero en cualquier caso posibles como son los que defienden que todo el consumo de
energía en los próximos años será de origen renovable, o que toda la energía que se
consumirá sea fósil, pero lo que si es un hecho es que en de cualquier forma la
temperatura global va a seguir aumentando en mayor o menor medida, y de este
aumento se desprenden las diferentes consecuencias que en los días actuales se están
empezando a observas como mayor número de inundaciones, tornados, etc.
Sólo decir respecto al Cambio Climático que las últimas glaciaciones ocurridas
sobre la Tierra únicamente variaron la temperatura global en 5 ºC [5] por lo que al
hablar de aumentos de 1 ºC que parece un valor despreciable, hay que pensar que se ha
recorrido 1/5 del camino hacia una nueva glaciación o lo que es peor a una glaciación
inversa con sequías catastróficas, inundaciones, etc.
29
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http://mx.encarta.msn.com
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(08-08-2005)
Dióxido
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[22] http://www.esi.unav.es/asignaturas/ecologia/Hipertexto/07Energ/195EficEner.htm
(4-9-05)
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0VgnVCM100000831c200aRCRD (5-9-05)
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