Mitigación en el sector energético I. Tecnologías, potenciales y costos. Jorge Raúl Gasca Ramírez, Moisés Magdaleno Molina, María Esther Palmerín, Luis Alberto Melgarejo Instituto Mexicano del Petróleo. Octubre de 2011

Obligaciones de México ante la Convención Marco sobre CC Informar periódicamente la cantidad de las emisiones de gases con efecto invernadero atribuibles a la actividad humana. Formular, aplicar, publicar y actualizar regularmente programas nacionales […] que contengan medidas orientadas a mitigar el cambio climático, teniendo en cuenta las emisiones antropogénicas por las fuentes y la absorción por los sumideros de todos los GEI, y medidas para facilitar la adaptación adecuada al cambio climático.” “teniendo en cuenta sus responsabilidades comunes pero diferenciadas y el carácter específico de sus prioridades nacionales y regionales de desarrollo, de sus objetivos y de sus circunstancias [….]”:

la Convención Marco sobre CC Oportunidades de México por haber firmado la Convención Marco sobre CC Recibir asistencia técnica y financiera de los países desarrollados para: Cumplir sus compromisos, fundamentalmente en materia de desarrollo limpio (con baja intensidad de emisiones de carbono). MDL Adaptarse al impacto del calentamiento global. Los países desarrollados deben facilitar el desarrollo y transferencia de tecnologías ambientalmente limpias, así como promover, apoyar y fortalecer la investigación científica y los sistemas nacionales de observación climática de los países en desarrollo.

Definición de Mitigación Cambios y reemplazos tecnológicos que reducen el insumo de recursos y las emisiones por unidad de producción. Aunque hay varias políticas sociales, económicas y tecnológicas que reducirían las emisiones, la mitigación referida al cambio climático es la aplicación de políticas destinadas a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y a potenciar los sumideros.

Emisiones totales de GEIs EL RETO Emisiones totales de GEIs Entre 1970 y 2004 las emisiones globales de GEIs aumentaron 70% GtCO2-eq/a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1970 1980 1990 2000 2004

El Dióxido de Carbono es el máximo contribuyente Gases fluorados Dióxido de Carbono Gt CO2eq/a 5 10 1970 1980 1990 2000 2004 CO2 deforestación3,4 CO2 putrefacción 5 HFCs, PFCs, SF6 1970 1980 1990 2000 2004 Dióxido de Nitrógeno Dióxido de Carbono 33 Gt en 2010 5 N2O otros 30 N2O agricultura Aumentaron 50% desde 1990 25 1970 1980 1990 2000 2004 20 Metano 15 10 10 CH4 desechos y otros CO2 otros5 CO2 de comb fósiles 5 CH4 agricultura 5 CH4 energía1 1970 1980 1990 2000 2004 1970 1980 1990 2000 2004

Igualdad de Kaya Emisiones CO2 = Contenido de Carbono/ Energía x Impulsores para el aumento de las emisiones de GEI Igualdad de Kaya Emisiones CO2 = Contenido de Carbono/ Energía x Energía/ PIB x PIB/Persona x Población _____ Aumentará, 120 millones de mexicanos en 2030. _____ Deseable que el PIB aumente cuando menos al 3.5 % anual _____ Tendencia a disminuir pero no a la velocidad deseada. “Estrategia” USA. _____ Su disminución limitada por la disponibilidad física, técnica y/o económica de las energías renovables. Energía nuclear a debate. Disponibilidad de tierra para producción de combustibles a debate.

Conclusión principal sobre la mitigación del Cambio Climático … Existe un potencial económico sustancial para la mitigación de las emisiones globales de GEIs durante las próximas décadas, capaz de sobrepasar el crecimiento proyectado de dichas emisiones o de reducirlas por debajo de sus niveles actuales … Potencial económico constituye el potencial de mitigación que tiene en cuenta los costes y beneficios sociales y las tasas de descuentos sociales, asumiendo que las políticas y medidas mejoran la eficacia del mercado y que se eliminan las barreras.

Opciones Generales de Mitigación para el Sector Energético 1. Reducción de la Intensidad Energética El aumento de la eficiencia energética es una medida que puede implantarse a lo largo de toda la cadena de transformación y uso de energía La Intensidad Energética muestra una disminución a nivel mundial de -0.75% cada año Obviamente es necesario hacer un mayor esfuerzo de ahorro de energía pero por limitaciones termodinámicas es imposible lograr toda la mitigación necesaria sólo con medidas de eficiencia energética.

Opciones Generales de Mitigación para el Sector Energético 2. Disminución de la Intensidad de Carbono de la Energía (a) Descarbonizando la transformación y uso de energía (uso de energía renovable). (b) Reciclando el CO2 a la cadena de transformación y uso de energía (por ejemplo mediante la producción de biodiesel a partir de algas utilizando gases de combustión). (c) Utilizando el CO2 en productos que lo fijen por un periodo largo de tiempo (por ejemplo polímeros). (d) Secuestrando el CO2 en la biósfera o en medios geológicos.

Igualdad de Kaya Unidades Intensivas con Opciones de Mitigación Emisiones per cápita incluyendo opciones de mitigación Igualdad de Kaya Unidades Intensivas con Opciones de Mitigación Emisiones CO2 / P = e E = (PIB/P) x ([En-E]/PIB) x ([ECO2-CO2]/En) E representa la suma de la energía ahorrada en un cierto periodo de tiempo tanto para el sector de la transformación como el de demanda de energía. CO2 es la suma del la reducción de emisiones por la utilización de energía renovable, por el reciclado de CO2 y por el uso o secuestro de CO2 en el mismo periodo

Emisiones Nacionales de GEI de la categoría Energía (Gg CO2 eq ) 1990 2006 Cambio Emisiones fugitivas 32,930.0 47,395.0 43.9 % Consumo propio 37,905.9 36,679.3 -3.2% Generación eléctrica 66,799.6 112,457.8 68.4% Industrial 56,003.5 56,832.2 1.5% Transporte 89,149.0 144,690.8 (33.6%) 62.3% Comercial 3,730.6 4,692.7 25.8% Residencial 19,664.8 20,187.4 2.7% Agropecuario 5,011.1 7,161.9 42.9% Total 311,194.70 430,097.10 38.2%

La economía de mercado es imperfecta

Tecnologías para el ahorro de energía en vehículos privados (AIE, 2009) Vehículo base a gasolina privado modelo 2005 con una eficiencia en el consumo de gasolina de 0.095 litros/km. Se consideró un periodo de vida útil de 15 años en los cuáles el vehículo base recorrería 200,000 km, consumiría 19,000 litros de gasolina y emitiría 44.1 toneladas de CO2. El análisis se hizo considerando dos costos de petróleo crudo, a saber: 60 USD/barril y 120 USD/barril.

Tecnologías para el ahorro de energía en vehículos privados (AIE, 2009) Se consideraron además dos escenarios de precios incrementales de vehículos por la introducción de la tecnología: en el corto y en el mediano/largo plazo. En el largo plazo se considera que hay una reducción del costo incremental por una mayor penetración de la tecnología. Se tomó una tasa de descuento del 3% considerando que se está resolviendo un problema que no justifica una visión de corto plazo.

Tecnologías para el ahorro de energía en vehículos privados (AIE, 2009) Costo Incremental por Vehículo (USD) Ahorro de Energía (%) Potencial de Reducción (tonCO2/vehículo) Costo de Petróleo (USD/barril) Costo de Mitigación (USD/ton CO2) Motor a gasolina gran eficiencia Corto plazo 2,200 24 10.6 60 50 120 -90 Mediano/largo plazo 2,150 28 12.4 15 -140 Motor a diesel gran eficiencia 3,220 30 13.2 67 -91 3,160 33 14.6 47 -108 Vehículos híbridos con motor gasolina gran eficiencia 2,980 41 18.1 32 -121 2,640 48 19.9 -8 -156 Vehículos híbridos con motor diesel gran eficiencia 4,470 42 18.5 80 -74 3,260 43 19.0 -36 -117

Opciones de Mitigación en el Sector Transporte Mexicano Tecnología Potencial de Reducción Emisiones en 2030 (MtonCO2e) Costo de mitigación (USD/ton CO2) Estudio Aumento de eficiencia en vehículos a gasolina, norma de eficiencia y verificación. 41.9 -32.0 MEDEC 39.0 22.5 McKinsey_INE Aumento de eficiencia en vehículos pesados a diesel. 8 87.0 Aumento de eficiencia en vehículos a gasolina y diesel 124 211 IIE_INE Sistema de Autobuses Rápidos (BRT) 4.2 -50.5 Sistemas de Autobuses Rápidos y Metro 16.0 75.9

Tecnologías para Descarbonizar Introducción de biocombustibles como bioetanol y biodiesel. Esta opción tecnológica impacta tanto si estos biocombustibles se utilizan en vehículos de baja eficiencia como si se usan en vehículos híbridos con motores de gran eficiencia. Generación eléctrica con fuentes renovables. Esta opción tecnológica es fundamental para que la introducción de vehículos híbridos conectados a la red y de vehículos eléctricos sea una medida importante de mitigación. Generación eléctrica con captura y secuestro de CO2. Esta opción tecnológica es relevante para aumentar la sustentabilidad de los combustibles fósiles.

Opciones de Mitigación Uso Biocombustibles en México Tecnología Potencial de Reducción Emisiones en 2030 (MtonCO2e) Costo de mitigación (USD/ton CO2) Estudio Bioetanol de Caña de Azúcar. 16.8 11.3 MEDEC 6.0 -5.6 McKinsey_INE Bioetanol de Celulosa (Pasto) 10 5.0 Bioetanol de Sorgo 5.1 5.3 Biodiesel de Aceite de Palma 2.4 6.4

Costo de Producción de Etanol Renovable a Partir de Caña de Azúcar (IPCC, 2011) País Costo de Inversión (USD/kWtérmico) Costo Fijo Operación Anual (USD/kWtérmico) Costo Variable de Operación (USD/GJ Alim) Costo de Materia Prima (USD/GJ Alim) Costo de Producción (tasa 3%) (USD/GJ Prod) (tasa 10%) México 83–260 16–25 0.87 5.2–7.1 19 - 37 20 - 42 Brasil 100–330 20–32 2.1–6.5 2.4–38 4.5–44 Cuenca del Caribe 110–360 22–35 2.6–6.2 6.4–38 8.8–46 Argentina 110–340 21–34 6.5 28–39 31–46 Colombia 100–320 20–31 5.6 23–32 25–39 Estados Unidos 6.2 27–36 29–43 India 21–33 5.9–37 8.2–44

Opciones de Mitigación en la Generación Eléctrica en México Tecnología Potencial de Reducción Emisiones en 2030 (MtonCO2e) Costo de mitigación (USD/ton CO2) Estudio Geotermia 48.0 11.7 MEDEC 11.0 3.5 McKinsey_INE 61.2 -55.6 IIE_INE Mini hidráulica 8.8 9.4 16.0 -7.0 14.6 Eólica tierra adentro 23.0 2.6 21.0 49.3 37.6 -38.3

Potencial de Reducción de Emisiones en 2030 (MtonCO2e) Opción de Mitigación Captura y Secuestro CO2 en México Tecnología Potencial de Reducción de Emisiones en 2030 (MtonCO2e) Costo de mitigación (USD/ton CO2) Estudio Captura y secuestro de CO2 80.0 19.0 IIE_INE 8.0 88.0 McKinsey_INE

Conclusiones La diferencia en los costos se debe principalmente a la suposición de la tasa de descuento y el escenario de precios de los combustibles fósiles. Los estudios para México sobre la mejora de la eficiencia energética muestran una gran dispersión, tanto en el potencial como en el costo de mitigación al año 2030. Los estudios para México para la introducción de biocombustibles muestran una gran dispersión, tanto en el potencial como en el costo de mitigación al año 2030, pero este último siempre es inferior a 15 USD/ton CO2. En la introducción de combustibles renovables el costo de mitigación muestra una fuerte dependencia con el costo de la materia prima agrícola.

Conclusiones Los estudios para México para la generación con energías renovables con tecnología madura muestran una gran dispersión, tanto en el potencial como en el costo de mitigación al año 2030, pero este último casi siempre es inferior a 15 USD/ton CO2 Los estudios para México para la captura y secuestro de CO2 muestran una gran dispersión, tanto en el potencial como en el costo de mitigación al año 2030; hay una diferencia en un orden de magnitud en la estimación del potencial de mitigación y de cinco veces en el costo de mitigación.