MODELO MEDEAS-WORLD. Límites climáticos y energéticos (post 3 de 3)

Además del Cambio Climático que hemos visto en el Post 2 existen otros factores limitantes.

MEDEAS tiene en cuenta límites al flujo de los recursos energéticos fósiles, nucleares y renovables y tiene en cuenta las implicaciones en las infraestructuras necesarias de acuerdo a cómo evolucione la Tasa de Retorno Energético (EROI): si el EROI del sistema energético global disminuye, se requieren más infraestructuras energéticas para dar los mismos servicios energéticos a la sociedad.

Con unas infraestructuras dadas, el efecto de una disminución del EROI es pues cubrir menos energía final en el sistema. El efecto introducido es dinámico, de tal forma que no importa el nivel final del EROI del sistema (siempre que sea mayor que uno), sino la velocidad de variación de ese EROI. Si se ponen demasiado rápidamente infraestructuras energéticas de baja EROI, baja el EROI del sistema rápidamente con un efecto de inadaptación mayor que si se va más lento. Para facilitar las cosas a los escenarios, MEDEAS da por supuesto que tenderán a crecer más rápido los nuevos sistemas energéticos renovables con mayor EROI; algo que no es así siempre pero que supone un sistema más inteligente del que tenemos ahora.

Para la realimentación de los flujos energéticos, la idea principal es dejar al usuario la opción de escoger posibles curvas de producción máxima anual para los recursos no renovables, atendiendo a la literatura basada en las curvas de Hubbert o similares. Se toman distintas curvas como puntos de partida y si la demanda esperada de alguno de los recursos no renovables supera en algún momento la oferta máxima de acuerdo a esas curvas de Hubbert, se limita a esa oferta y luego se filtra a la economía. Para las fuentes renovables se escoge un límite máximo (por defecto bajo respecto a la literatura y de acuerdo a nuestras publicaciones, aunque no va a tener mucha influencia), y se escoge un crecimiento deseado que se va matizando por la EROI de la fuente concreta.

Se tiene en cuenta además, y de manera por ahora muy conservadora, las necesidades de almacenamiento y de sobrecapacidad a añadir (con sus gastos en infraestructuras materiales y energéticos) para tener en cuenta la intermitencia de estas fuentes. Algunos sistemas o procesos energéticos que bajan muy rápidamente la EROI del sistema en cada escenario no se tienen en cuenta o se minimizan (almacenamiento de CO2, transformación del carbón en líquidos), tampoco se consideran “milagros” energéticos tipo “fusión nuclear con alta EROI”, pero se considera  un aumento de la eficiencia global (a través de una mejora en la intensidad energética), algo que es coherente con el pasado siempre que el sistema crezca, pero más dudoso si el sistema se estanca o decrece. Además, en algunas tecnologías se le añade una mejora a esta mejora global automática.

El resto de Warnings que atendíamos en el post 1 de esta serie se mantienen como tales para seguir manteniendo abierta la discusión y, sobre todo, por la dificultad de generar realimentaciones. Por ejemplo, siguiendo el esquema utilizado para los recursos fósiles energéticos podríamos haber tomado curvas de Hubbert análogas para recursos minerales, pues en algunos de ellos vemos que se sobrepasan las Reservas conocidas. Sin embargo, por seguir generando un modelo conservador, no lo hemos realimentado en base a que la incertidumbre sobre las Reservas y Recursos de los minerales es bastante mayor que los mejor estudiados petróleo, gas natural y carbón, y en base a que la sustitución por otros minerales o la tasa de reciclado permite en teoría –aunque a costa de organización y energía- alejar muchos de esos picos de producción más allá de las décadas de 2030-2050, que es donde ya encontramos las restricciones al crecimiento en todos los escenarios de MEDEAS con las realimentaciones ya hechas.

Es decir, los resultados de MEDEAS para los distintos escenarios hay que tender a verlos como curvas máximas, la realidad probablemente se sitúe por debajo mientras se mantengan las hipótesis de partida.

El mismo razonamiento se aplica al resto de Warnings (uso de agua y suelos por ejemplo). Y se aplicaría a todo lo que no hemos modelado en MEDEAS aún (mundo financiero, desigualdad humana, pérdida masiva de biodiversidad, disrupción de otros ciclos biogeoquímicos además de los que dan lugar al cambio climático, etc.).

Estos son los escenarios BAU y Escenario 2 cuando está MEDEAS-World con las tres realimentaciones: Recursos Energéticos, EROI (estándar) y Cambio Climático (intermedio entre débil y fuerte):

Figura 10. Incremento de temperatura respecto a la preindustrial en los escenarios BAU y Escenario2 a lo largo del siglo XXI.

 

En la Figura 10 observamos que antes del 2035 se cruzará el límite de los 1.5ºC, pero el Escenario2 consigue no sobrepasar los 2ºC. Esta observación vale para todos los escenarios que hemos elaborado: no se evita en ninguno de ellos que se sobrepase el límite de los 1.5ºC a lo largo de este siglo.

Y también de forma generalizada: todos los escenarios ensayados terminan haciendo que la economía deje de crecer para luego decrecer fuertemente a lo largo de este siglo:

Figura 11. Renta global en los escenarios BAU y Escenario2.

 

El Escenario 2, al evitar sobrepasar los 2ºC y aunque ralentiza su crecimiento económico, no evita el colapso del sistema energético-económico mundial en la segunda mitad del siglo XXI.

El enorme esfuerzo que supone el Escenario 2 pareciera quedar en vano:

Figura 12. Millones de Hectáreas ocupadas por infraestructuras solares e hidroeléctricas en el escenario BAU y Escenario2.

 

Las infraestructuras terminan cayendo porque la economía cae, dejando de demandarlas. En la Figura 12 vemos que para el Escenario 2 estaríamos ocupando más de 100 Millones de hectáreas en el mundo con pantanos y plantas fotovoltaicas, lo que supera todas las infraestructuras existentes de todo tipo en todo Europa en el momento presente.

 

Figura 13. Potencia instalada en baterías eléctricas para los escenarios BAU y Escenario2

 

MEDEAS trata de cubrir las necesidades de almacenamiento eléctrico generales primero con bombeo hidráulico inverso y luego con baterías eléctricas. Las necesidades para el transporte las cubre con éstas últimas. MEDEAS, en el Escenario 2, llega a tener una flota de 600 millones de vehículos eléctricos, muchos menos que la flota actual de vehículos fósiles, pero fracasa en el empeño.

Los subsistemas se vienen abajo en todos los escenarios por la confluencia de las tres realimentaciones estudiadas. El intento de evitar el Cambio Climático a base de una sustitución rápida del sistema energético fósil en uno renovable, refuerza las otras realimentaciones limitantes: si lo hacemos muy rápido necesitamos mucha energía (fósil al principio) para extraer y procesar los minerales y materiales de las nuevas infraestructuras, lo que atrae los picos de materiales y hace descender rápidamente las Tasas de Retorno Energético. El descenso de la tasa de retorno exige, para cubrir los consumos que demanda la sociedad fuera del propio sistema energético, añadir una sobrecapacidad de infraestructuras que requieren además unas infraestructuras extra y materiales extra para el almacenamiento de la electricidad. Como el Cambio Climático no desaparece, aunque suponga un mucho menor lastre, el sistema no puede evitar la caída, lo hace desde un sitio más alto y lo hace más rápido, generando la intuición de que la adaptación necesaria posterior sería mucho más difícil (“¿engordar más para morir peor?”).

Las tensiones que resultan en el sistema aparecen más allá de indicadores económicos:

Figura 14. Promedio mundial del Índice de Desarrollo Humano.

 

Dada la correlación actual que existe entre el Índice de Desarrollo Humano y la energía disponible, MEDEAS modeliza el indicador IDH de las Naciones Unidas para los distintos escenarios. Se considera un índice de desarrollo humano alto a partir de 0.8 (el que disfrutamos los países europeos por ejemplo). Los 4 países más empobrecidos del mundo bajo este indicador son Burkina Faso (0.40), Chad (0.40), Níger (0.35) y la República Centroafricana (0.35). MEDEAS no regionaliza ni entiende por ahora de desigualdad humana, por lo que es “optimista” acerca de cualquier posible warning/tensión/límite que podamos imaginar que provenga de ellos.

 

Podemos congratularnos al pensar que el modelo MEDEAS puede mantener el crecimiento económico y energético global en los escenarios de rápida transición renovable hasta al menos el 2050 (aunque con crecimientos que se van ralentizando hacia una economía estacionaria), que es el horizonte temporal para el que de hecho está diseñado MEDEAS. Podemos pensar que a partir de ese momento nuevas transiciones energéticas (renovables no imaginadas aún, fusión nuclear, reactores rápidos de fisión nuclear) o un cambio profundo en la matriz económica, permitiría salir de la tendencia sistemática al colapso que observamos.

Pero lo que en realidad observamos, salvo una fe “creacionista” en milagros tecnológicos u organizativos, es que cuanto más se retrasa la caída, más rápidamente viene esta (efecto Séneca). Algo que una y otra vez encontraron y discutieron ya los Meadows en sus Límites al Crecimiento y revisiones posteriores. MEDEAS refina pero corrobora las principales conclusiones de los Límites al Crecimiento: ya no es evitable el decrecimiento de variables como la energía, la renta mundial, etc. y las cuestiones que ahora se abren son de adaptación al decrecimiento material y energético del sistema y la evitación de los colapsos más catastróficos.

Es verdad que MEDEAS no habilita de hecho políticas de adaptación o de gestión de la demanda, pero pensar en estas debe ser en el contexto del decrecimiento del sistema.

Para los recalcitrantes que piensen que MEDEAS es pesimista por “colapsista”, recordemos que:

El Escenario 2 se come entre el 60% y el 250% (según minerales) de las Reservas conocidas de: cadmio, cobre,  cromo, litio, molibdeno, neodimio, plata y zinc (no todo se lo comen las renovables, pues suponemos que el sistema que crece requiere más de los minerales en extrapolación al pasado). Reciclar a altas tasas requiere organización y energía. Difíciles de imaginar en un sistema en decrecimiento rápido. Y si no colapsara el sistema, las reservas se las comería antes y en mayor cantidad…

En los escenarios no hay realimentaciones limitantes por el uso de suelos y agua. No hay realimentaciones limitantes por la pérdida de biodiversidad, la contaminación, etc. No hay corrupción, burbujas financieras, tensiones geopolíticas, etc.

En los escenarios suponemos que pase lo que pase la eficiencia del sistema para transformar energía en economía siempre va a seguir aumentando (la intensidad energética global va mejorando).

Las gráficas anteriores no han considerado ningún efecto de Tasas de Retorno Energético más allá del concepto estándar del mismo, permitiendo que siga funcionando el sistema con EROI < 5 (lo discutiremos en un próximo post).

Puede parecer que MEDEAS es desesperante porque no hay forma de salvar el sistema de un fuerte decrecimiento o quizás incluso colapso civilizatorio. Pero no es así salvo que uno desee verlo así. MEDEAS muestra la necesidad de un cambio de paradigma económico/energético/material y la necesidad de una fortísima adaptación a un mundo en el que va a decrecer pronto, o muy pronto, los indicadores actuales de economía y energía. MEDEAS no tiene fe ciega en la tecnología y calificarlo como “optimista” o “pesimista” tiene más que ver con el optimismo o pesimismo existencial de cada cual.

 

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2 Responses to MODELO MEDEAS-WORLD. Límites climáticos y energéticos (post 3 de 3)

  1. “Las gráficas anteriores no han considerado ningún efecto de Tasas de Retorno Energético más allá del concepto estándar del mismo, permitiendo que siga funcionando el sistema con EROI < 5 "

    Hay un gran numero de articulos cientificos que estudian en EROI de las energias renovables.

    Solar-PV energy payback and net energy: Meta-assessment of study quality, reproducibility, and results harmonization

    R.H.E.M.Koppelaar

    “An input correction with recent technological improvements for all studies resulted for mono- and polysilicon solar-PV in an adjusted mean harmonized EPT of 3.5 and 2.4 years and NER of 9.7 and 11.4 times, respectively.”

    ¿Que valor de TRE para la fotovoltaica han considerado?
    ¿Han probado a emplear un valor de TRE=10?

    • MEDEAS no escoge a priori un EROI para la fotovoltaica, lo que hace es calcular DINÁMICAMENTE los insumos que se requieren para las infraestructuras año a año lo que convierte al EROI en una “cantidad” no estática (si instalas mucho hoy el EROI de hoy es menor que 1 e irá creciendo conforme te vaya dando la fuente energía). Además, la cosa se va mezclando porque MEDEAS va sumando las necesidades en sobrecapacidad y/o almacenaamiento que requieren las fuentes intermitentes, cosa que si se asigna a la fuente inicial, la fotovoltaica por ejemplo, rebajaría su EROI (estática y dinámica), pero el sentido que le damos es al sistema en su conjunto. El que funcione el sistema con EROI < 5 se refiere al EROI del sistema, no de ninguna fuente en particular, cada una podría tener una EROI estándar calculada con las armonizaciones de Koppelaar > 5 y sin embargo el sistema tener una EROI < 5. No asignamos a nadie en concreto las pérdidas energéticas debidas al bombeo inverso o a las baterías eléctricas que forman parte del sistema energético y no son fuentes como tales. En todo caso, MEDEAS calcula también EROIst dinámicos y estáticos de algunas fuentes a partir de las necesidades materiales e infraestructuras directamente asociadas (si se requiere una red eléctrica a mayores por ejemplo) y se ha hecho un esfuerzo grande no en “armonizar” con promedios sino en tomar el mayor número de fuentes posible de materiales que se usan (no tiene sentido hacer una media de un trabajo que olvida los plásticos en el cálculo de la EROI con uno que olvida el diesel gastado en las máquinas que aplanaron el terreno).
      Publicaremos algún post dedicado al tema específico del EROI y los interesantísimos resultados obtenidos. La metodología dinámica que empleamos deja a nuestro juicio un tanto obsoletas metodologías “estáticas” (aunque sigan aportando información relevante).

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