EFECTO DE OSCURECIMIENTO EN MEGACIUDADES

Por Gerardo Carbajal* y Fernando Nollas

La radiación solar que llega a la superficie terrestre está modulada por las estaciones del año, por lo tanto, por la inclinación del eje de rotación de la tierra respecto del sol en su traslación anual. Otro parámetro importante es la latitud, no es lo mismo estar en latitudes ecuatoriales, que en zonas medias y/o polares. La altitud es otra constante que hay que considerar, a medida que subimos en las capas de la atmósfera, habrá más radiación solar, por eso en montañas y zonas altas, registran los valores más altos. Dentro de las variables que afectan la radiación solar, se encuentran las nubes, que dependiendo del espesor, tendrán la capacidad de transmitir dicha radiación a la superficie, si son nubes tenues y poco espesas, permitirán pasar hasta un 86% de radiación solar a la superficie, pero si son nubes gruesas permitirán pasar apenas un 19% de radiación a la superficie y 2% a la superficie si son nubes de tormenta o granizo. Finalmente, otra variable que afecta, sobre todo en ciudades grandes es la contaminación atmosférica.

La radiación solar tiene tres componentes, Radiación Global (RG), Radiación Difusa (RDF) y Radiación Directa (RDI). La RG se define como la suma de la RDF más el producto del ángulo incidente de la radiación por RDI (RG = RDF + cosZ *RDI), que es toda la radiación solar que nos llega en la superficie. La RDF es la que se difunde a través de la composición de la atmósfera (gases, partículas, nubes, etc.) Finalmente, la RDI es la que llega directamente del sol, sin difusión.

Hace unos años atrás, se ha observado que en ciudades muy grandes ocurre un fenómeno que tiene que ver con la contaminación atmosférica generada por fuentes de emisión móviles y estáticas. Este fenómeno se le ha dado el nombre de “oscurecimiento” debido a que las fuentes de emisión generan gases y partículas; la mayoría de los gases emitidos, absorben radiación solar que se encuentra en el rango del espectro electromagnético visible y las partículas también tienen esta característica, por lo que la radiación solar se difunde en la atmósfera y disminuye la misma que llega a la superficie, produciendo déficit de radiación solar.

En la Ciudad de Buenos Aires, se mide la radiación solar Global desde 1941, en el Observatorio Central Buenos Aires perteneciente al Servicio Meteorológico Nacional. Inicialmente se midió con un instrumento llamado Piranógrafo, que fueron descontinuados a partir del año 1998 y remplazados por sensores más exactos y robustos, además de conectarse directamente a una computadora, estos son piranómetros tipo termoeléctricos, marca Kipp & Zonen modelo CM11.

Carbajal Benítez y colaboradores, en el año 2012, presentaron resultados preliminares de la medición de radiación en la Ciudad de Buenos Aires En un trabajo presentado en el Congreso de Meteorología CONGREMET XI realizado en la Ciudad de Mendoza. Los resultados son desde 1941 hasta 2009, discriminados por las cuatro estaciones del año. La figura 1 muestra el comportamiento promedio de los 68 años de estudio, de la radiación solar global durante las cuatro estaciones del año. Se puede observar que durante el verano los valores son máximos y durante el invierno son mínimos.

Figura 1. Variación media multianual de la Radiación Solar Global en la Ciudad de Buenos Aires.

La serie de tiempo total se dividió en las cuatro estaciones del año, para discriminar el comportamiento y la evolución de la radiación solar, tal como se observa en la figura 2.

Si observamos la figura 2, notamos que la estación del año, donde la pendiente negativa es más pronunciada es el verano, que es la estación donde más altas temperaturas hay, debido a que los valores de radiación solar también son elevados, porque el ángulo de incidencia con el sol, es menor, es decir llegan de una manera más perpendicular a la superficie. La estación con menor radiación solar es el invierno, donde la radiación tiene un ángulo de incidencia mayor, atraviesa más atmósfera, lo que hace dispersar y difundir, la radiación solar cuando llega a la superficie, por este motivo es que la pendiente en invierno, es casi constante.

Figura 2. Decrecimiento de la radiación solar global en la ciudad de Buenos Aires.

También podemos observar como la pendiente o tendencia es a disminuir la radiación global, con una disminución de hasta 18% en el verano, una disminución del 15% para el otoño, mientras que para el invierno, apenas 6%, finalmente en primavera tiene una disminución del 17%. Si consideramos que las contantes geográficas no se han modificado (latitud y altitud) tampoco hay cambios significativos en la rotación y eje de la Tierra, entonces nos quedan dos posibles causas, el posible aumento en la nubosidad o aumento en la contaminación en la ciudad de Buenos Aires.

Actualmente estamos realizando un estudio preliminar de la nubosidad, encontrándose que ésta parece haber disminuido en Buenos Aires. Por lo tanto, la relación de la RG sería inversa, es decir, tenemos más días claros pero menos RG. Para cerrar el círculo, lo único que queda por estudiar es el efecto de la contaminación, situación que otros estudios han realizado, encontrando una buena correlación.

Hasta el año 1976 en la Ciudad de Buenos se usaron los incineradores de basura, lo que provocaba nubes de smog (Ozono Superficial y Partículas). Este efecto se puede observar en la figura 3, disminuyendo la radiación global tal como se deduce de la figura 2 donde la pendiente negativa es más pronunciada.

Figura 3. Humo en la ciudad de Buenos Aires. Fuente: http://www.faba.org.ar/fabainforma/457/ABCL.htm

* Gerardo Carbajal Benítez es Magister en Química de la Atmósfera por la Universidad Nacional Autónoma de México. Es investigador de la Universidad Católica Argentina 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.

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]

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.