ESTUDIO DEL EFECTO DEL USO DE ENERGAS … · atmósfera en el calentamiento de la superficie terrestre. La atmósfera es prácticamente transparente a la radiación solar de onda

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: [email protected] Teléfonos: 983 182050 – 615 565423

(2) Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales, Paseo del cauce S/N

47011 Valladolid e-mail: [email protected]

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

1

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:

2

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

3

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

4

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

5

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

6

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

7

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:

8

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.

9

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

10

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:

11

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 PORCENTAJE INCREMENTO Consumo biocarburante<0.9 % consumo final transporte

8 % consumo final biocarburante

0.9 % consumo final transporte< Consumo biocarburante < 2 % consumo final transporte


2 % consumo final transporte< Consumo biocarburante < 4 % consumo final transporte



2,5 % consumo final biocarburante

Consumo biocarburante > 5 % consumo final transporte

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:












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.


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 PORCENTAJE INCREMENTO

Consumo biocarburante<0.9 % consumo final transporte




2 % consumo final transporte< Consumo biocarburante < 4 % consumo final


14

transporte 4 % consumo final transporte< Consumo biocarburante < 5 % consumo final transporte





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.


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_transporte, 0.045*(consumo_biocarburantes), IF(0.02*consumo_final_transporte<consumo_biocarburantes<0.04*consumo_final_transporte, 0.035*(consumo_biocarburantes), IF(0.04*consumo_final_transporte<consumo_biocarburantes<0.05*consumo_final_transporte, 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:












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.


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) PORCENTAJE INCREMENTO coste_barril_petroleo<50 0 % consumo final biocarburante

50<coste_barril_petroleo<55 1,5 % consumo final biocarburante 55<coste_barril_petroleo<60 2,5 % consumo final biocarburante 60<coste_barril_petroleo<65 3.5 % consumo final biocarburante 65<coste_barril_petroleo<70 5 % consumo final biocarburante

coste_barril_petroleo>70 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 no interesa aumentar ni disminuir el consumo de

Como política energética, interesa disminuir en 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 que ser una alternativa a corto plazo.

tanto la temperatura tendría un mayor gradiente.

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 ENERGÉTICAS PARA EL SECTOR GENERACIÓN ELÉCTRICA:

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

9.-BIBLIOGRAFÍA [1] Ambientum. (24-08-2005) Rusia da el visto bueno al Protocolo de Kioto a la

espera de la ratificación. Ver también: <http://www.ambientum.com/revista/2004_10/rusiakioto.htm >.

[2] Aracil, Javier. (1995) Dinámica de Sistemas. Editado por Isdefe. [3] Blanchard, Benjamín S. (1995) Ingeniería de Sistemas. Editado por Isdefe. [4] C&T Brasil. (05-08-2005) El Protocolo de Kyoto de la Convención del Cambio

Climático. Ver también: <http:// www.mct.gov.br >. [5] Chanton, Jeffrey. (07-09-2005) El calentamiento global causado por el uso de combustibles fósiles. Ver también: <http:// www.actionbioscience.org/esp/environment/chanton.html > [6] Datos estadísticos de Naciones Unidas publicado en el 2005 [7] Drew, Donald R. (1995) Dinámica de Sistemas Aplicada. Editado por Isdefe. [8] Encarta. (08-08-2005) Cambio Climático. Ver también:

http://mx.encarta.msn.com [9] Encarta. (08-08-2005) Dióxido de Carbono. Ver también:

http://mx.encarta.msn.com [10] es.wikipedia.org/wiki/Vehículo_híbrido - 25k (3-9-05) [11] Forrester, Jay W. (1995) Counterintuituve Behavior of Social Systems. Editado

por Forrester, Jay W., The MIT Press, Cambridge, Massachusetts. [12] http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Departamentos/DFyQ/energia/e-

3/energia1.htm (8-9-05) [13] http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Curiosid/Rc-63/Rc-

63d.htm ( 27-8-05) [14] http://www.chubut.gov.ar/dgpa/archives/009194.php (27-8-05) [15] http://www1.ceit.es/asignaturas/ecologia/trabajos/energias/biomasa.htm (6-9-05) [16] http:www.aeh2.org/ponencias/pres02.pdf (3-9-05) [17] http://www.alfinal.com/monografias/energiadelmar.shtml (9-9-05) [18] http://www.appice.es/nuevaweb/esp/2/1.php (2-9-05) [19] http://www.cofis.es/pdf/fys/fys15-22-25.pdf (13-9-05) [20] http://www.cogenspain.org/estaticos.php?fic=cogeneracion.htm# (22-8-05) [21] www.energias-renovables.com/paginas/

Contenidosecciones.asp?ID=6461&Tipo=&Nombre=Biocarburantes ( 27-8-05) [22] http://www.esi.unav.es/asignaturas/ecologia/Hipertexto/07Energ/195EficEner.htm

(4-9-05) [23] http://www.expansion.com/rec-

templating/templates/expansion/cmp/documento.jsp?contentId=e1dfd7f094344010VgnVCM100000831c200aRCRD (5-9-05)

[24] http://www.galeon.com/energiasolar/#_INTRODUCCIÓN (4-9-05) [25] www.geocities.com/fte_energia/foro/foroe104.html (5-9-05) [26] www.hispagua.cedex.es/documentacion/revistas/dyna/59.pdf (10-8-05) [27] www.infoagro.com /agricultura_ecologica/biocarburantes_transporte.htm (2-9-05) [28] http://www.monografias.com/trabajos14/biocarburantes/biocarburantes.shtml.

(14-8-05) [29] http://www.pce.es/mundoobrero/mopl.php?id=241 (3-9-05)

30

[30] IPCC. (1997) Resumen para Responsables de Políticas. Impactos Regionales del Cambio Climático: Evaluación de la Vulnerabilidad. Ver también: <http://www.ipcc.ch >.

[31] IPCC. (2000) Resumen para Responsables de Políticas. Cuestiones Metodológicas y Tecnológicas en la transferencia de Tecnología. Ver también: <http:// www.ipcc.ch >

[32] IPCC. (2000) Resumen para Responsables de Políticas. Escenarios de Emisiones. Ver también: <http:// www.ipcc.ch >.

[33] IPCC. (2000) Resumen para Responsables de Políticas. Uso de la Tierra, cambio de uso de la tierra y silvicultura. Ver también: <http:// www.ipcc.ch >.

[34] IPCC. (2001) Cambio Climático 2001. Informe de Síntesis. Ver también: <http://www.ipcc.ch >

[35] IPCC. (2001) Resumen Técnico. Cambio Climático, la Base Científica. Ver también: <http:// www.ipcc.ch >.

[36] IPCC. (2001) Tercer Informe de Evaluación. Cambio Climático 2001. Impactos, adaptación y vulnerabilidad. Ver también: <http:// www.ipcc.ch >.

[37] IPCC. (2001) Tercer Informe de Evaluación. Cambio Climático 2001. Mitigación. Ver también: <http:// www.ipcc.ch >.

[38] Javier. (1995) Dinámica de Sistemas. Editado por Isdefe. [39] Keeling, C.D. (12-07-2005) Atmospheric Observations. Ver también:

<http://cdiac.esd.ornl.gov/trends/co2/sio-mlo.htm >. [40] Lancieri, Elio. (06-08-2005) Evolución del PIB desde el año 1900. Ver también:

www.interrogantes.net/includes/documento.php?IdDoc=1147&IdSec=137 [41] Marcano, José E. (13-07-2005) Las plantas están prosperando con el Cambio

Climático. Ver también: <http:// www.jmarcano.com/notas/nota11.html>. [42] Martín García, Juan. (2003) Teoría y Ejercicios Prácticos de Dinámica de

Sistemas. Editado por: Martín García, Juan [43] Núñez Jiménez, Carmen. (2005) Apuntes de la Asignatura: Sistemas Dinámicos

de la Ingeniería. “Introducción al Estudio de los Sistemas Dinámicos”. [44] Petrillo, Martín. (23-08-2005) El efecto invernadero desde la geografía y la

historia. Ver también: <http://www.monografias.com/trabajos5/efeinver/efeinver.shtml >.

[45] Powersim Software AS. (2003) Powersim Studio 2003. User´s Guide. Ver también: <http://www.powersim.com/common/pdf/studio2003_users_manual. pdf>.(20-8-05).

[46] Proyecto fin de carrera de José Miguel Pérez Pérez (Septiembre 2005) [47] Russo, Ricardo O. (23-08-2005) Los sumideros de carbono y los biocombustibles:

Su papel en el cambio climático global. Ver también: <http://www.monografias.com/trabajos13/sumid/sumid.shtml >.

[48] Sarabia, Ángel A. (1995) La Teoría General de Sistemas. Editado por Isdefe. [49] Sterman, Jonh D. (2000) Business Dynamics. Systems Thinking and Modeling for

a Complex World. Editorial McGraw-Hill. [50] Torrón Durán, Ricardo. (1997) El Análisis de Sistemas. Editado por Isdefe. [51] Uherek, Elmar (22-08-2005) Carbono producido por la Actividad Humana. Ver

también: <http:// www.atmosphere.mpg.de/enid/0,55a304092d09/2__Radiacion_ y_gases_de_efecto_invernadero/-_CO2__CH4_2xj.html >

31

[52] UNEX – Universidad de Extremadura. (23-08-2005) Ciclo del Carbono. Ver también: <http:// ecologia.unex.es/asignaturas/Tema-12.pdf >

[53] Uriarte, Antón (23-08-2005) Incremento del CO2. Ver también: http://homepage.mac.com/uriarte/tco2.html

[54] Vargas, Gustavo y Leo, Julieta (07-04-2005) Calentamiento global de la tierra. Un ejercicio econométrico. Ver también: http://www.ejournal.unam.mx/momento_economico/No125/MOE12504.pdf (27-8-05)

[55] WWF/Adena. (24-03-2005) Protocolo de Kioto. Situación Actual y Perspectivas. Ver también: <http:// www.wwf.es>. (28-8-05)

[56] 2004 Systems Dynamics Society. (29-08-2005) 2004 International Conference of the Systems Dynamics Society. Ver también: <http://www.systemdynamics.org/conf2004/indexpapers.htm>. (15-8-05).

32

Documents

ESTUDIO DEL EFECTO DEL USO DE ENERGAS … · atmósfera en el calentamiento de la superficie terrestre. La atmósfera es prácticamente transparente a la radiación solar de onda