Energía limpia y emisiones de gases de efecto invernadero en el sector eléctrico: ¿Cómo vamos?

1.- Introducción

El cambio climático es probablemente el reto más grande que enfrenta la humanidad [1]. A pesar de un proceso de diplomacia climática que lleva varias décadas, existe en la mayoría de los países del mundo un rezago importante en la implementación de la transición energética hacia fuentes y tecnologías que no impliquen la acumulación de gases de efecto invernadero (GEI) en la atmósfera y los océanos [2]. Sin embargo, existen razones para un optimismo cauteloso: (a) El 95% de las solicitudes de interconexión de centrales eléctricas nuevas en los Estados Unidos corresponden a parques eólicos, granjas solares y sistemas de almacenamiento basado en baterías [3],[4]. (b) El impulso a la electromovilidad en China [5] ha resultado en la masificación de vehículos eléctricos en dicho país; según [6], el 37% de las ventas nuevas de vehículos personales corresponde a vehículos eléctricos. En México ya se está notando el impacto de la disponibilidad de vehículos eléctricos de costo accesible, aunque nos encontremos todavía en una etapa temprana de la curva de absorción. (c) Existen ya soluciones prácticas para la descarbonización del calentamiento de espacios como lo demuestra el avance en la absorción de bombas de calor para la calefacción de casas y departamentos en Alemania [7], [8]. (d) Ya hay una serie de opciones tecnológicas y económicas para la descarbonización de sectores industriales retadores como el cementero [9].

Se puede concluir, entonces, que a pesar de un entorno geopolítico cada vez más complejo y retador existen razones técnicas y económicas sólidas para seguir invirtiendo en la transición energética, independientemente de que existan en todas partes las condiciones políticas y regulatorias óptimas. Pero también queda claro que la descarbonización del sector eléctrico es una condición sine qua non para la transición energética en general, ya que sin ella no habrá transporte sin emisiones de GEI, y la descarbonización del sector industrial se quedará corta. Por otro lado, es importante evitar que el crecimiento desmedido del consumo del sector digital causado por fenómenos no anticipados como las criptomonedas y recientemente la inteligencia artificial no impliquen un retroceso en el sendero de la descarbonización.

2.- La evolución de las energías limpias y las emisiones de gases de efecto invernadero del sector eléctrico mexicano (2017-2026)

La descarbonización del sector eléctrico ha sido un pilar fundamental de la estrategia mexicana para cumplir con los compromisos de México [10] derivados del Acuerdo de Paris [11]. Una forma simple de medir dicho avance ha sido a través de la figura del porcentaje de “energías limpias” del sector eléctrico. A pesar de la aparente sencillez de dicho concepto, existen varias complicaciones que limitan su utilidad para los fines de la medición de la descarbonización del sector eléctrico, como se discute en Miranda et al. [12] y Probst [13]. Después de la entrada en vigor de la Ley de la Industria Eléctrica (LIE) en 2014 se registró inicialmente un incremento importante en las instalaciones de nuevas centrales eólicas y fotovoltaicas a gran escala, en buena parte debido a licitaciones competitivas para el Suministro Básico y la concordancia entre la introducción del Mercado Eléctrico Mayorista (MEM) y una reducción importante en el costo nivelado de la electricidad generada a partir de estas tecnologías. Aunque el despacho de la electricidad seguía mostrando ciertas áreas de oportunidad, como se mostró en la referencia [12], sí se registró una avance consistente en la descarbonización.

Figura 1 Factor de emisión promedio del Sistema Eléctrico Nacional para el período 2017-2022 según información oficial de la SEMARNAT y según los resultados de modelación del autor, publicados en [13]. La curva azul y roja, respectivamente, corresponden a dos diferentes formas de determinar el consumo de gas natural para la generación eléctrica. Reproducido con permiso.

A pesar de un clima político no propicio para el desarrollo de las energías renovables durante los siguientes años el factor de emisiones de GEI del Sistema Eléctrico Nacional (SEN) mejoró de manera consistente, como lo evidencia la Figura 1. Esto se debió en buena parte a la inercia en el desarrollo de los parques eólicos y solares que habían sido desarrollados en años anteriores y que poco a poco entraron en operación.

Figura 2 Generación histórica y proyectada de electricidad a partir de combustibles fósiles (izquierda) y energías renovables, incluida la solar distribuida y la nuclear (derecha) para el período 2017-2026. Las áreas grises representan la incertidumbre asociada con la generación hidroeléctrica proyectada. Fuente: [13]. Reproducido con permiso.

La pregunta que evidentemente se impone es: ¿Cómo evolucionará el sendero de emisiones y de energías limpias en los próximos años? Aunque usualmente este tipo de pronósticos en la literatura dependen de escenarios y suposiciones acerca del contexto político, en este caso podemos realizar extrapolaciones bastante certeras acerca del futuro cercano, ya que las decisiones de inversión ya fueron tomadas y la cola de centrales deseando entrar en operación se puede reconstruir a partir de información disponible. Haciendo algunas suposiciones plausibles acerca de factores de planta y criterios de redespacho, considerando también tres escenarios para la generación hidroeléctrica (alta, mediana y baja), ha sido posible reconstruir la posible trayectoria de generación y de emisiones de GEI para los próximos años [13]. Los resultados se muestran a la Figura 2, donde se han graficado la generación fósil (izquierda) y la limpia (renovable y nuclear) para el período 2017-2026. Se puede ver que – a pesar de la variación considerable entre la generación hidroeléctrica de un año “húmedo” con respecto a uno “seco” – el impacto en la generación fósil proyectada es relativamente pequeño. La generación fósil esperada para el 2026 (unos 290 TWh/a) es similar la generación total de electricidad de México en 2014 (unos 300 TWh/a). La generación limpia, por otro lado, difícilmente superará los 80 TWh/a, es decir, unos 80/ (290 + 80) = 22% de la generación total.

Figura 3 Emisiones de GEI históricas y proyectadas (gráfico izquierdo) y fracciones de energía limpia (gráfico derecho) para el período 2017-2026. En el gráfico derecho se ha considerado el escenario hidroeléctrico promedio, excepto para la curva que identifica las energías renovables a gran escala (LS) y la nuclear, para las que también se ha indicado el rango de hidroeléctrica baja-alta. Las adiciones de energía limpia de los rubros energía fósil libre de combustibles y refrigeración auxiliar para el año 2022 en adelante se basan en el Acuerdo A/018/2023. La biomasa distribuida solo se menciona en los informes recientes del Balance Energético Nacional (BNE). Las áreas grises representan la incertidumbre asociada con la generación hidroeléctrica proyectada. Fuente: [13]. Reproducido con permiso.

Los resultados anteriores se pueden traducir en una trayectoria de emisiones de GEI para los próximos años, como lo muestra la Figura 3 (gráfico izquierdo). Se puede ver que las trayectorias de 2017 a 2022 varían un poco debido los dos diferentes métodos para determinar el consumo de gas natural en la generación eléctrica, como se explicó anteriormente, pero los resultados son similares. Se puede ver que el mínimo de la emisiones de GEI ocurrió entre el 2020 y el 2021, con un total de emisiones de entre 140 y 150 megatoneladas al año (Mton/a). Para el 2026 se pronostica que la emisiones aumentarán a 190 Mton/a, es decir, aproximadamente un 25% más alto que el valor mínimo. De manera consistente, el factor de emisiones se recuperará, alcanzando nuevamente un valor cerca de 0.5 kg CO2,eq/kWh en 2026. Por otro lado, como lo evidencia el lado derecho de la Figura 3, el porcentaje de energías limpias se mantiene estancado. Dependiendo de las formas alternativas de acreditar energías limpias que se deseen incluir, el porcentaje podría variar entre unos 22% (sólo energías renovables y la nuclear) y unos 27% (incluyendo todos los conceptos acreditables según el Acuerdo A/018/2023), pero de cualquier forma este número permanecerá significativamente por debajo de la meta del 35% que se había planteado ya para el año 2024. Más importante aún, la evolución del porcentaje de energías limpias no guarda ninguna relación con la trayectoria de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y por ende no sirve de predictor de las emisiones.

3.- Conclusiones

El sector eléctrico mexicano se descarbonizó de manera importante entre el 2017 y el 2022, con una reducción de la intensidad de carbono del orden de 20%. Sin embargo, esta tendencia ya se ha revertido, observándose un alza aproximadamente lineal en las emisiones de GEI y un incremento pronosticado del orden de 25% para el 2026 con respecto al valor más bajo registrado (en 2020/2021). Esta tendencia no deseable podría extenderse más allá del 2026 si se continúa privilegiando a centrales basadas en combustibles fósiles o revertirse con una estrategia ambiciosa de desarrollo de centrales eólicas y fotovoltaicas a gran escala. Dichas tecnologías representan la forma más barata para producir electricidad y por lo tanto han sido privilegiadas en la mayoría de los países del mundo. El argumento recurrente pero falso que la variabilidad (“intermitencia”) de la generación eólica y solar fuera un impedimento para alcanzar una penetración alta en la generación eólica y solar puede refutarse con argumentos técnicos basados en consideraciones de confiabilidad del sector eléctrico, lo cual será tema de una o varias columnas futuras.

Referencias:

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