Energía, fuentes renovables y sustentabilidad
GLOCALFILIA || Derecho Ambiental y Ecología || agosto 2020
Qué es la energía
Coloquialmente decimos que tenemos mucha energía o poca energía. Con lo cual queremos decir que nos sentimos capaces de hacer muchas o pocas cosas. En física, el concepto de energía es la capacidad de realizar un trabajo (la aplicación de una fuerza a un objeto para modificar su lugar o posición). Dicho de otra manera, la energía es la capacidad de mover cosas, de mover los objetos del mundo para satisfacer nuestras necesidades biológicas (y culturales) básicas.
Homo sapiens —como todo ser vivo— obtenemos la energía de los alimentos (las plantas que fotosintetizan son las únicas que la obtienen directamente del sol). Bien alimentados tenemos más energía para hacer más cosas. Así empezamos a construir nuestro mundo. Y cuando, hace alrededor de 1.4 millones de años, empezamos a utilizar el fuego, y hace poco más de 400 mil a producirlo, añadimos a nuestra vida una primera fuente externa de energía, distinta de los alimentos. Con el fuego, paulatinamente nos transformamos de típicos grandes primates recolectores —presas de los grandes carnívoros de entonces— a cazadores, y empezamos a ocupar nuevos nichos ecológicos en la trama de la vida.
Centenas de miles de años después, coincidiendo con el fin de la última gran glaciación hace 12 mil años, desarrollamos la agricultura, la domesticación de algunas plantas y, dos o tres milenios después, también de algunos animales. Así, abandonamos definitivamente aquel nicho ecológico, típico de grandes primates, que ocupábamos, para reposicionarnos como grandes modificadores de paisajes (agricultura) y depredadores clímax (cacería).
Hace poco más de 5 mil años aparecieron las primeras grandes civilizaciones. Apoyados en la energía de animales de tiro y carga, los sumerios construyeron las más antiguas ciudades del mundo. Los siguieron persas, egipcios, griegos, chinos, romanos y un largo etcétera, cuando la población global de Homo sapiens sumaba apenas alrededor de 15 millones de habitantes.
Durante los siguientes milenios continuó la domesticación de plantas (producción agrícola) y animales (producción pecuaria) y, ya para los siglos XVII y XVIII Homo sapiens había logrado una población, respectivamente, de 800 y mil millones de habitantes en el planeta y había construido las más conspicuas y hermosas ciudades del mundo.
Todo lo anterior, Homo sapiens lo hizo (mover recursos naturales para construir su propio mundo) con base en la energía que obtenía de sus alimentos, de los animales de tiro y carga y de la biomasa (leña y carbón) para producir fuego. Es decir, con base en fuentes renovables de energía.
Prácticamente todas las fuentes de energía (excepto la atómica) provienen del sol. Algunas de ellas suman la fuerza de gravedad. Se pueden distinguir dos clases de fuentes de energía: las de flujo (las renovables, que fluyen intermitentemente) y las de stock (no renovables, que se encuentran en depósitos minerales finitos) (Tabla 1). Técnicamente se clasifican como energías primarias las energías que provienen de la naturaleza y no han sido transformadas; y energías secundarias las que resultan de transformar las primarias a otras formas de energía utilizables (como el fuego, la electricidad o las gasolinas).
Tabla 1. Diversas fuentes de energía
| Fuente | S | g | R | Explicación |
| Fotosíntesis | Sí | No | Sí | La fotosíntesis transforma agua y nutrientes, con base en la energía solar, en biomasa. Las plantas fotosintetizadoras son la fuente primaria de alimento para todos los demás seres vivos. La combustión de derivados de biomasa (leña, carbón vegetal, permafrost) produce el fuego. |
| Solar | Sí | No | Sí | Es la energía radiante del sol, en forma de fotones o calor.Los paneles fotovoltaicos realizan una fotosíntesis artificial para producir energía eléctrica. Los concentradores térmicos solares elevan la temperatura de dispositivos para calentar agua (nivel doméstico) o para obtener vapor de alta presión y mover turbinas que generan electricidad. |
| Hidráulica | Sí | Sí | Sí | La energía calórica solar evapora masas de agua marina y lacustre. El agua de las nubes así formadas cae en áreas continentales generando ríos y escorrentías. La lluvia en zonas altas contiene energía potencial que, al escurrir hacia tierras más bajas adquiere energía cinética y puede ser utilizada para mover molinos y turbinas. |
| Eólica | Sí | Sí | Sí | Las variaciones de temperatura por latitud, altitud y día-noche, producen diferenciales en la temperatura y densidad de grandes masas atmosféricas, generando corrientes cuya energía cinética puede ser aprovechada para mover barcos de vela, molinos y turbinas. |
| Mareomotriz | Sí | Sí | Sí | Las variaciones de temperatura por latitud, altitud y día-noche, producen diferenciales en la temperatura y densidad de grandes masas oceánicas que, con la fuerza de gravedad de la Luna, generan corrientes y mareas cuya energía cinética puede ser aprovechada para mover molinos y turbinas. |
| Geotérmica | No | Sí | Sí | Calor interno de la Tierra, remanente de la formación de sistema solar y derivado directamente de la tectónica de placas y tectónica regional. |
| Fósil (petróleo, carbón, gas) | Sí | Sí | No | Los combustibles fósiles (petróleo, gas, carbón) provienen de grandes depósitos de biomasa que se formaron hace millones de años y que, por procesos geológicos poseen, por unidad de masa, un potencial calórico mucho mayor que la biomasa no fósil. La energía de los combustibles fósiles proviene de fotosíntesis del pasado remoto. |
| Atómica | No | No | No | Aprovechable por fisión nuclear: el rompimiento de átomos de metales pesados como el uranio o el plutonio, que genera grandes cantidades de energía (y radioactividad), para producir calor y mover turbinas.También por fusión nuclear: la integración de átomos de hidrógeno para formar helio genera mucho mayores cantidades de energía. Es el proceso por el cual el sol y demás estrellas generan y emiten energía. Algunos centros de investigación han logrado la fusión nuclear, pero no ha sido posible resolver cómo almacenar o conducir las inmensas cantidades de energía calórica que produce para aprovecharla. |
Las fuentes fósiles
Algunas civilizaciones antiguas utilizaron petróleo virgen ocasionalmente, pero nunca como fuente principal primaria de energía. Su uso empezó a generalizarse a mediados del siglo XIX, cuando se resolvió cómo refinarlo para obtener aceites ligeros de uso en lámparas y se intensificó a principios del siglo XX con la aparición del automóvil. Su producción se volvió estratégica durante las dos grandes guerras del siglo XX. Y si hasta 1950 el carbón mineral continuaba siendo el principal combustible a nivel mundial, de entonces a la fecha el petróleo devino el más importante y el más utilizado.
Los combustibles fósiles fueron biomasa producida por fotosíntesis hace millones de años, que quedó atrapada bajo capas geológicas y transformó sus carbohidratos en hidrocarburos. Su potencial de energía calórica por combustión es muy superior al de la leña y el carbón vegetal, por lo que multiplicó exponencialmente las capacidades constructivas (y destructivas) de Homo sapiens.
En ecología se reconoce que los combustibles fósiles son un subsidio ecológico porque con base en ellos la población humana ha podido crecer muchísimo más y más rápido que si hubiera continuado utilizando solamente energías de flujo, que sí imponen límites de crecimiento a toda población biológica dentro de las capacidades de carga (productivas) de los ecosistemas.
La gran aceleración y la transgresión de umbrales planetarios
En la biosfera y través de todos los seres vivos y sus poblaciones fluyen incesantemente energía y materiales para el mantenimiento de la vida. La energía primaria proviene del sol y de las plantas fotosintetizadoras. En el caso de Homo sapiens, el uso intensivo de combustibles fósiles ha permitido un crecimiento desmedido en la cantidad de energía y materiales que fluyen a través de nuestras economías y la población ha crecido exponencialmente. En 1830 alcanzamos la cota de mil millones de habitantes, en 1960 la de 3 mil millones y en 2000 la de 6 mil millones. Iniciamos la segunda década del siglo XXI con 7 mil millones de habitantes y actualmente sumamos más de 7 mil 700 millones.
Distinguiendo cuatro clases de materiales que fluyen a través de la economía global: minerales industriales y metálicos, minerales para la construcción, combustibles fósiles y biomasa, se estima (Krausmann et al, 2009 & 2017) que el flujo global de materiales era de poco más de 7 mil millones de toneladas a principios del siglo XX y creció a 90 mil millones para principios del siglo XXI, mientras que el consumo de energía primaria pasó de 112EJ (1 Exajoule = 1018 joules) en 1950 a 533EJ en 2008
Este crecimiento exponencial de la población humana y del flujo de materiales y energía ha configurado, a partir de 1950, una gran aceleración en la explotación de recursos naturales y la transformación de paisajes enteros, con la consecuente degradación de ecosistemas, pérdida de hábitats, y contaminación planetaria por químicos y desechos.
Las modalidades y magnitud de las actividades humanas transgreden umbrales planetarios de procesos claves de la biosfera, entre los que sobresalen la pérdida de biodiversidad y el ciclo bio-geoquímico del carbono. La transgresión a este ciclo bio-geoquímico produce el cambio climático antropogénico. Dos son las causas principales: la pérdida de cobertura vegetal por deforestación; y la quema intensiva de combustibles fósiles, que año tras año vierte a la atmosfera terrestre mucho más carbono del que la fotosíntesis terrestre y marina es capaz de capturar, lo que genera un exceso creciente de carbono en la atmósfera e intensifica el efecto invernadero. Hasta antes de la revolución industrial, en 1750, las concentraciones de CO2 en la atmósfera eran de 280 partes por millón (ppm); ahora, en 2020, se elevan a 416ppm. Por eso, es cada vez más urgente avanzar hacia la descarbonización de la economía, dar pasos firmes en la sustitución de fuentes fósiles con fuentes renovables de energía.
La CMNUCC y el Acuerdo de París
La Convención Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático (CMNUC) sufre de grandes retrasos en el cumplimiento de sus artículos centrales. El Protocolo de Kioto fue abandonado por los países desarrollados y solamente la Unión Europea cumplió. Sin embargo, el Acuerdo de París (AP) logró incorporar a todas las naciones del mundo en un compromiso común para frenar el incremento de las emisiones de gases y compuestos de efecto invernadero (GyCEI) y evitar que la temperatura promedio superficial global del planeta se eleve más allá de 2 Centígrados. Como instrumento principal para conducir esfuerzos de mitigación, el AP estableció las Contribuciones Nacionalmente Determinadas (CND), que no son otra cosa que cada país indique cuánto quiere reducir sus emisiones en plazos de cinco años. Es decir, todos asumen un compromiso multilateral común, pero limitado a cumplir lo que cada uno dice que reducirá sus emisiones, sin mecanismos de imposición, evaluación, o penalización de por medio. El caso es que, sumadas las reducciones de los 186 países que ya presentaron sus CND, el total equivale al 23% de lo necesario para evitar los +2ºC.
Si lo anterior se ve en términos de presupuesto de carbono, la Tabla 2.2, de la página 108, del Reporte 1.5ºC, 2018, del IPCC informa que —como tanto ha insistido Greta Thunberg—, al 1º de enero 2018 nos quedaban un máximo de 420 mil millones de toneladas (mMt) a emitir de CO2 para evitar, con 67% de probabilidades, que la temperatura se eleve +1.5ºC; o bien sólo 1.17 billones de toneladas para evitar +2ºC. Considerando que cada año se emiten alrededor de 50mMt de CO2 equivalente y que las emisiones crecen 1.5% anual, a la fecha nos queda, respectivamente, un presupuesto de 300mMt o 1.05 billones. Lo que equivale a 18 años más de emisiones para evitar +2ºC y solamente seis años para evitar +1.5ºC. Lo anterior en el entendido que, agotado el presupuesto de carbono, ya no podríamos emitir ni una sola tonelada más…
La coyuntura mexicana
En este contexto internacional de insuficientes esfuerzos para reducir emisiones lo más rápidamente posible, México se ha distinguido por construir capacidades que le permitan iniciar una transición energética hacia fuentes limpias y fuentes renovables de energía. Lo cual es resultado de décadas de esfuerzos y batallas, desde la sociedad civil, por avanzar en la dirección correcta hacia la descarbonización de la economía. Así, en sus CND México asumió el compromiso ante la CMNUCC de reducir 22% sus emisiones hacia 2030, respecto de su escenario tendencial (business as usual) de crecimiento de emisiones.
Para cumplir este compromiso, será indispensable lograr la tasa cero de deforestación, así como realizar las metas obligatorias progresivas de energía limpia (renovables y gas natural) para el Sistema Eléctrico Nacional (SEN), que establece la Ley de Transición Energética: 25% de energía limpia para 2018, 30% en 2021 y 35% en 2024.
Para facilitar el cumplimiento se establecieron los Certificados de Energía Limpia (CEL), que acreditan los montos de producción de energía eléctrica a partir de energías limpias. El artículo 3 fracción XXII de la Ley de la Industria Eléctrica (LIE), define como energías limpias a las fuentes de energía y procesos de generación de electricidad cuyas emisiones o residuos no rebasen los umbrales establecidos en las disposiciones reglamentarias que para tal efecto se han establecido, como por ejemplo la energía solar, eólica, geotérmica, mareomotriz, biomasa y gas natural, entre otras. La promoción se realizó mediante subastas de electricidad producida con fuentes limpias. La CFE —cuyos costos promedio por Megawatt/hora (Mwh) generado en sus plantas es superior a 100 dólares (USD)— estableció un tope de 70USD por Mwh generado con energías limpias. En la primera subasta el costo promedio fue de 41.8USD por Mwh; en la segunda subasta fue de 33.5USD; y en la tercera, de sólo 20.5USD; es decir, la cosa iba bastante bien.
Sin embargo, con base en el argumento de que la entrada de energías renovables causan inestabilidad en el SEN y porque la demanda descendió debido al COVID19, la SENER y la CFE decidieron cancelar las subastas de energías renovables y modificar las reglas de los CEL, impidiendo la entrada de nuevas plantas generadoras ya construidas (Acuerdo CENACE), bajo el supuesto de que las renovables no ofrecen «confiabilidad» (Acuerdo SENER), con lo cual se da prioridad a las plantas térmicas de la CFE.
Y todo parece indicar que estas decisiones tienen que ver con que de la refinación del pesado petróleo mexicano resulta alrededor de 25% de combustóleo, el cual contiene un alto contenido de azufre (hasta 6%) que lo inhabilita para ser vendido a barcos (las nuevas reglas internacionales lo impiden). Por consiguiente, el combustóleo se acumulará y habrá que canalizarlo…, a las termoeléctricas de la CFE; sin importar los daños a la salud de las poblaciones circunvecinas, ni el incumplimiento de los compromisos internacionales asumidos por México en el marco del Acuerdo de París.
En estas circunstancias, algunas partes interesadas han interpuesto demandas en contra de los Acuerdos del CENACE y de la SENER, obteniendo suspensiones provisionales o definitivas. El gobierno federal ha manifestado que litigará en contra de tales suspensiones. Habrá que ver si México cumple sus compromisos internacionales en el marco del Acuerdo de París…
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