Las emisiones de dióxido de carbono y el consumo de energía

Por Mariano Rabassa*

Recientemente la concentración de dióxido de carbono ha alcanzado la extraordinaria marca de las 400 partes por millón (ppm), según lo reportado por el Observatorio Mauna Loa de Hawaii (ver detalles en el post anterior). Los primeros registros de mediciones directas de la concentración de C02 en la atmósfera datan de la década de 1950,cuando se registraban concentraciones de alrededor de las 315 ppm. Los niveles actuales no solo son elevados respecto de los observados a mediados del siglo pasado, sino que también son los más altos de los últimos milenios de acuerdo a mediciones indirectas (como por ejemplo la concentración de CO2 en el hielo acumulado en el ártico).

Que la concentración de CO2 haya alcanzado los niveles actuales es preocupante ya que estabilizar dicha concentración en 450 ppm solo aseguraría no exceder el umbral de calentamiento de 2 grados centígrados -respecto de la era pre-industrial- con un 50% de probabilidad. Solo manteniendo el nivel de CO2 por debajo de 400 ppm podemos asegurarnos que el calentamiento no superaría los 2 grados centígrados. Estos umbrales están en constante revisión a medida que los modelos climáticos se perfeccionan. Si bien un aumento de 2 grados centígrados seguramente se traducirá en altos costos a nivel global, principalmente para ciertos ecosistemas y para las personas más vulnerables, parecería que mantener el clima por debajo de esa marca podría evitar una catástrofe.Es tanta la incertidumbre que es difícil predecir qué podría suceder con el sistema climático, y los costos aparejados, si superamos esa marca de 2 grados centígrados.

Las emisiones de CO2 están estrechamente relacionadas con el consumo de energía, aunque la concentración atmosférica puede también fluctuar por causas naturales. La Figura 1 muestra el consumo mundial de energía desde 1972 hasta el 2012 de acuerdo a reportado por el World Development Indicators del Banco Mundial. Lo primero que llama la atención es la tendencia, casi lineal, en el aumento del consumo de energía. El incremento es aproximadamente de un 2% anual. Esta tendencia indica que el consumo de energía a nivel mundial se duplica cada 35 años. El consumo de energía solo se estabilizó durante los shocks petroleros de 1973 y 1979, el desmembramiento de la antigua URSS y la crisis financiera mundial del 2008. Es decir, se necesitó de shocks importantísimos sobre la economía mundial para que el consumo de energía no aumentara.

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Figura 1: Consumo mundial de energía 1970-2012.

Si uno desagrega el consumo de energía a nivel mundial (ver Figura 2) se puede observar que durante gran parte del último medio siglo el mayor consumidor de energía del mundo fue los Estados Unidos, aunque desde el 2008 la República Popular China ha tomado el primer lugar. En conjunto estos dos países consumen aproximadamente el 39% de la energía del mundo. Muy por debajo se encuentran la India, Alemania, Japón y Brasil. La Argentina consume relativamente poca energía.

Parte de esto es obvio ya que el tamaño de la población influye sobre el consumo agregado.Aunque en términos de cambio climático lo que realmente importa es el agregado y no los términos per cápita. Es notable el aumento en el consumo de energía en China, especialmente desde el año 2002, lo cual se explica por su crecimiento económico a tasas inusualmente altas.

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Figura 2: Consumo de energía por país entre 1970-2012.

Ahora bien, cómo se traduce esto en emisiones de CO2. La Figura 3 muestra la evolución de las emisiones de C02 en las últimas décadas. A simple vista resalta la altísima correlación entre esta serie y la de consumo de energía de la Figura 1. En realidad no es tan sorprendente dada la enorme injerencia de los combustibles fósiles en la matriz energética mundial.

Pero antes de llegar a eso vale la pena resaltar que China es hoy en día el mayor emisor de CO2 del mundo y junto a los Estados Unidos son responsables por casi la mitad de las emisiones a nivel mundial.

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Figura 3: Emisiones de CO2 equivalentes entre 1970-2012.

Las emisiones de CO2 generan un alto costo a nivel global ya que de acuerdo con el IPCC son responsables del cambio climático. Para un economista lo que sucede es bien simple: existe un recurso (en este caso la atmósfera) el cual utilizamos para desechar nuestros residuos (en forma de dióxido de carbono) y no pagamos por ello. No pagar en este contexto quiere decir que al momento de emitir CO2 no tenemos en cuenta el costo social de tal acción. Si pensamos dentro de este marco, el “milagro” del crecimiento de China en las últimas décadas lo estuvo financiando el resto del mundo al permitirle utilizar gratuitamente la atmósfera. Obviamente que los Estados Unidos y el resto de los países de la OECD han venido realizando lo mismo desde mucho antes.

¿Cuál es panorama hacia el futuro? Es difícil de poder decir ya que hay al menos dos factores a tener en cuenta.

En primer lugar la matriz energética podría cambiar, aumentando la participación de las energías de fuentes renovables y la (controvertida) energía nuclear. Sin embargo, en las últimas décadas la participación de las energías renovales y nuclear se ha estancado a nivel mundial en torno al 10% del total (ver Figura 4). Algunos países tienen niveles de consumo de energías alternativas muy elevados, por ejemplo Francia, Noruega y Suecia, donde el consumo de energía de fuentes alternativas alcanza el 40-50% del total. El resto de los países está muy lejos de ellos. Los desarrollos recientes en explotación de yacimientos de hidrocarburos no-convencionales podría limitar el desarrollo de tecnologías más limpias.En particular, China consume mucha energía proveniente de quemar carbón.

En segundo lugar, el panorama futuro podría ser más alentador si se llegara a un acuerdo a nivel mundial para que las emisiones de dióxido de carbono paguen el verdadero costo social. Parece poco probable que este tipo de incentivos se puedan instaurar a nivel mundial en el corto plazo teniendo en cuenta cómo se han desarrollado las últimas Conferencias de las Partes (COP) de la Convención Marco de Naciones Unidas sobre el Cambio Climático.

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Figura 4: Participación de las energías renovable en el total de consumo de energía entre 1990-2011.

Sin embargo, no todo son malas noticias. En el último año las emisiones de CO2 no crecieron a pesar de que el PBI mundial creció alrededor de un 3%. Es decir, es la primera vez en los últimos 50 años en donde las emisiones de CO2 no crecieron sin que el mundo esté atravesando una crisis de gran magnitud y sin que se haya llegado a un acuerdo global vinculante sobre la mitigación de emisiones. Parte de esto se debe a que China ha bajado su tasa de crecimiento económico respecto de los altísimos niveles de las dos últimas décadas. Y fue precisamente China el principal contribuidor a la aceleración de las emisiones en los últimos 10 años (recordar la Figura 3). En realidad lo que pasó es que China redujo el consumo de carbón por primera vez en mucho tiempo. Lo interesante es que esto no se debió a una preocupación del país asiático por el cambio climático, sino lo que incentivó la reducción en el uso de carbón fue el inusitado nivel de polución del aire (smog) en las principales ciudades chinas. En este caso particular, una preocupación ambiental local ha servido para darle un respiro a un problema ambiental global.

Pero el camino que falta por recorrer para asegurarnos que el cambio en la temperatura media del planeta se mantenga dentro de los 2 grados centígrados es todavía muy largo.

*Mariano Rabassa es Doctor en Economía Agrícola y de los Recursos Naturales por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. Es investigador de la Universidad Católica Argentina en la Facultad de Cs. Económicas y en el Grupo de Estudios en Clima, Ambiente y Sociedad de la Facultad de Cs. Fisicomatemáticas e Ingeniería. 

Calor y suministro de electricidad: cuánto nos cuestan los cortes de luz

Por Mariano Rabassa*

Los veranos en la Ciudad de Buenos Aires no solo se han vuelto más cálidos y con temperaturas extremas más frecuentes, sino también más intolerables debido a los repetidos cortes del suministro de electricidad.

Es difícil encontrar estadísticas oficiales sobre la calidad del servicio que prestan las empresas en el Área Metropolitana de Buenos Aires (AMBA). El organismo encargado de supervisar el funcionamiento del sistema, el Ente Nacional Regulador de la Electricidad (ENRE), ha dejado de publicar estadísticas sobre el desempeño de las distribuidoras desde el año 2012. Por lo tanto, poco se sabe sobre la situación del sistema en los últimos tres veranos. La percepción es que esta ha empeorado.

Ya para el año 2011 el ENRE mostraba un preocupante deterioro en la calidad del servicio. Si bien el indicador basado en la frecuencia media de interrupción por usuario (SAIFI) no parecía mucho peor que en la década anterior, el indicador basado en el tiempo total de interrupción por usuario (SAIDI) mostraba el deterioro repentino del sistema, llegando a triplicar el tiempo promedio de interrupción respecto de años anterior. Los datos dan cuenta que en el semestre marzo-agosto 2012 un usuario de EDENOR estuvo alrededor de 28 horas sin luz (Figura 1), mientras que un usuario de EDESUR estuvo más de 55 horas sin suministro (Figura 2). Hay que remarcar que estos datos son en promedio, por lo tanto algunos usuarios estuvieron muchísimas más horas sin suministro.

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Figura 1: Indicadores de calidad en la prestación del suministro eléctrico de la empresa EDENOR entre semestres sept/1996-feb/1997 y mar/2012-ago/2012 [fuente: ENRE]

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Figura 2: Indicadores de calidad en la prestación del suministro eléctrico de la empresa EDESUR entre semestres sept/1996-feb/1997 y mar/2012-ago/2012 [fuente: ENRE]

Los datos sobre las causas mediatas de los cortes tampoco están disponibles para el AMBA, aunque claramente están relacionadas con las altas temperaturas. En otras latitudes las causas pueden diferir. Por ejemplo en los Estados Unidos el 40% de los cortes en los suministros son ocasionados por condiciones climáticas adversas (mayoritariamente huracanes e incendios). Cerca de un 30% se debe a fallas técnicas del sistema, y el restante 30% se divide entre errores humanos, sabotajes o una generación insuficiente de electricidad.

Sin entrar a discutir los problemas de fondo de dichos cortes en la ciudad de Buenos Aires -tarifas subsidiadas, falta de inversión y planificación, etc.- lo cierto es que las frecuentes interrupciones conllevan un costo económico muy alto sobre la población. Entre estos costos no solo hay que contabilizar la pérdida de equipos electrónicos producto del deficiente suministro de electricidad, sino también los costos por los alimentos que no se pueden consumir, las ventas que se dejan de realizar, las pérdidas en productividad laboral, el costo de oportunidad del tiempo de las personas y los gastos extras relacionados con no poder contar con electricidad, y los costos en salud de las personas susceptible a las altas temperaturas que no tienen forma de resguardarse ante estos fenómenos climáticos extremos. También, aunque frecuentemente olvidados, habría que contabilizar a los costos del ruido y la contaminación del aire que producen el uso de los (cada vez más frecuentes) grupos electrógenos, y el embotellamiento producto de semáforos fuera de funcionamiento y cortes de calles por protestas.

Ahora bien, cómo se puede medir esta diversidad de costos económicos relacionados con la pérdida de suministro. En general los reguladores y las empresas del sector suelen utilizar el valor de carga perdido (en inglés value of lost load). Este valor se supone que es una estimación del promedio de lo que los usuarios estarían dispuestos a pagar para evitar un corte en el suministro. Si los mercados fueran eficientes este valor debería ser igual al precio mayorista de la energía en momentos de demanda pico. En general, debido a las distorsiones regulatorias, los consumidores no pueden expresar su disponibilidad a pagar, y por lo tanto esta debe ser estimada de alguna otra forma.

En la práctica existen tres formas de estimar el valor de carga perdido. El primer método se basa en encuestas a los consumidores en las cuales se les consulta sobre su disponibilidad a pagar por evitar cortes en el suministro. Esta alternativa se relaciona con los métodos de preferencias declaradas debido a que dicha valoración se obtiene directamente de lo que declaran los individuos antes una situación hipotética. Sin bien este método es muy utilizado, las preferencias declaradas son problemáticas para inferir valores ya que los consumidores pueden no declarar su verdadera disponibilidad a pagar (intencionalmente o por falta de experiencia en el consumo del bien) o porque lo que declaran como disponibilidad a pagar esté influenciado por el diseño del cuestionario. Hay varias formas de minimizar estos problemas aunque eliminarlos completamente en la práctica es muy difícil.

Un segundo método para inferir el valor de carga perdido se basa en estimaciones de costos provenientes de interrupciones de suministros previos. El supuesto que suele invocarse en estos casos es que el pasado y el futuro serán similares, lo cual puede no ser cierto ante situaciones macroeconómicas cambiantes. Sin embargo, el principal problema con esta metodología es que suele subestimar la disponibilidad a pagar para evitar cortes en el suministro ya que se basa en el precio de la energía durante momentos en que la demanda estaba insatisfecha.

Un tercer método para determinar el valor de carga perdido es mediante la utilización de funciones de producción. Esta alternativa relaciona al consumo de electricidad con la producción de una firma, o en el caso de los hogares, con el valor del tiempo en actividades no remuneradas. En otras palabras, en el método de función de producción, la electricidad es un insumo con el cual firmas producen bienes y servicios, y mediante el cual los hogares realizan diversas actividades (recreativas, aseo, etc.)

Generalmente el valor de carga perdido se expresa a través de una función de daño cuyos parámetros son la duración del corte, la temporada del año, la hora del día, etc. A su vez, generalmente se estiman diferentes funciones de acuerdo a los diferentes tipos de usuarios: residenciales, comerciales, e industriales pequeños, medianos y grandes.

Las estimaciones empíricas para los Estados Unidos suelen estimar un valor de carga perdido entre 2 y 20 dólares por kilowatt-hora. Los expertos suelen utilizar valores cercanos a los 5 dólares. Para un hogar con un consumo de 20 kilowatts por hora, las estimaciones del costo de pérdida de suministro suelen rondar los 40-80 dólares por día. En términos agregados las estimaciones dan cuenta que para los Estados Unidos las pérdidas ocasionadas por los cortes de suministro de electricidad se encuentran entre los 20 mil millones y los 150 mil millones de dólares por año.

Lamentablemente no hay estudios rigurosos que estimen el valor de carga perdido en la Argentina. Este concepto es importante ya que debería guiar decisiones de planificación de producción y distribución de la electricidad, como por ejemplo, determinar la inversión en nuevas fuentes de generación o el cierre de las fuentes más viejas, y menos eficientes. A medida que los fenómenos climáticos extremos se tornen más frecuentes, como parece indicarlo el IPCC, tener una mejor planificación de los servicios públicos se tornará indispensable.

*Mariano Rabassa es Doctor en Economía Agrícola y de los Recursos Naturales por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. Es investigador de la Universidad Católica Argentina en la Facultad de Cs. Económicas y en el Grupo de Estudios en Clima, Ambiente y Sociedad de la Facultad de Cs. Fisicomatemáticas e Ingeniería.