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Escenarios energéticos sosteniblesa medio y largo plazo
Helena CabalYolanda Lechón
C1EMAT
La energía es fundamental para el desarrollo dela economía y la garantía del bienestar social deun país. El sistema energético ha de ser compa-tible con un desarrollo sostenible, esto es, res-petuoso con el medio ambiente, que garanticela seguridad en el suministro y contribuya alaumento de la competitividad de la economía.Estos tres principios quedan así reflejados en laLey 2/2011 de Economía Sostenible (Título IIIsobre Sostenibilidad medioambiental, CapítuloI Modelo energético sostenible).
NUESTRO SISTEMA ENERGÉTICO
Analizando nuestro sistema energético, sonvarias las características que podríamos des-tacar.
En primer lugar, la gran dependencia del ex-terior de nuestro sistema de abastecimientoenergético. En 2009, el 77% de la energía pri-maria total era importada, según datos de la Se-cretaría de Estado de la Energía (Secretaría deEstado de la Energía, 2010). Asimismo, nuestrosistema presenta una alta intensidad energética(IE), o lo que es igual, un alto consumo ener-gético por unidad de producto interior bruto,si lo comparamos con otros países europeos.Mientras que la intensidad energética mediade los países de la Unión Europea hasta 2005registraba una tasa descendente, en España la
tasa iba en aumento. Sin embargo, a partir de2005, la demanda energética ha experimentadodescensos superiores al PIB por lo que la inten-sidad energética ha bajado tanto en energía finalcomo en primaria. Se atribuye este efecto sobretodo al descenso del consumo energético en lossectores productivos como consecuencia de lacrisis económica, pero también a un aumentoen la eficiencia energética y a una mejora en latransformación de energía primaria en electri-cidad mediante la introducción de plantas deciclo combinado y tecnologías renovables (Se-cretaría de Estado de la Energía, 2010). No obs-tante, en el ario 2008 la IE española era todavía
Nuestro sistema de abasteci I toenergético tiene una grandependencia del exterior.En 2009, el 77% de la energíaprimaria total era importada,según datos de la Secretaría de
*Estado de la Energía. Además,alrededor de un 80% de nuestroabastecimiento de energíaprimaria en 2009 era de origenfósil
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Kilahca2t 96! Septiembre 2011
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un 19% superior a la de la UE-15. Esto tieneque ver con nuestra estructura económica, cen-trada en sectores de alto consumo energético ypoco valor añadido, como el sector de la cons-trucción, y por un alto consumo energético enel sector residencial y en el transporte privado(Mendiluce, 2010).
Nuestro sistema energético se caracteriza asi-mismo por una alta participación de las ener-gías fósiles. Así, según datos de la Secretaria deEstado de la Energía (SEE, 2010) alrededor deun 80% de nuestro abastecimiento de energíaprimaria en 2009 era de origen fósil.
Nuestro país tiene, sin embargo, un buenpotencial de energías renovables, en espe-cial de eólica y solar. En los últimos 5 añosestas tecnologías han experimentado un enor-me crecimiento tanto en capacidad instaladacomo en generación. En 2009, según datosdel barómetro europeo de las energías reno-vales (EurObserv'ER, 2011), España ocupóel primer lugar en producción de electricidadcon energía eólica, y el segundo en capacidadacumulada por detrás de Alemania. En cuantoa energía solar, se situó en segundo lugar encapacidad acumulada en solar fotovoltaica yen primer lugar en solar termoeléctrica, posi-
Figura 1. Consumo de energía primaria en el año 2009 (SEE, 2010)
• Carbón • Petróleo Gas • Nuclear • BiomasaGeotérmica • Hidráulica Eólica Solar
Como consecuencia directa de esta estructura,nuestro sistema energético genera altas emi-siones de gases de efecto invernadero. Hasta2007, la tendencia de las emisiones de gasesde efecto invernadero ha sido al alza con uncrecimiento muy por encima del objetivo com-prometido dentro del Protocolo de Kyoto, y seha sobrepasado en un 51% los niveles del ariobase. Esto hacía difícil, si no imposible, cum-plir con el compromiso. No obstante, a partirde 2008, las emisiones han ido disminuyendohasta situarse en 2010 en 247 MtCO 2 según da-tos provisionales de la Secretaría de Estado dela Energía (Secretaría de Estado de la Energía,2011). Para no sobrepasar el 15% de las emi-siones del ario base en el periodo 2008-2012—nuestro objetivo en el Protocolo de Kyoto—,en los dos próximos años no se debería superarlos 325 MtCO2.
tilliPinrix-i-Oet 58 /Septiembre 2011
Nuestro país tiene, sin embargo,im buen potencial de energíasrenovables. En 2009, Españaocupó el primer lugaren producción de electricidadcon energía eólica y el segundoen capacidad acumuladapor detrás de Alemania. Encuanto a energía solar, se situóen segundo lugar en capacidadacumulada en solar fotovoltaica
y en primer lugar en solartermoeléctrica
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ción que mantiene con un parque en continuocrecimiento. Este posicionamiento además hafavorecido el desarrollo y crecimiento de unsector industrial con gran potencial de expor-tación a países dentro y fuera de la UE (SanMiguel G. et al., 2010).
Es también de destacar la gran penetración enel sistema de las centrales de ciclo combinadode gas natural que en 2009 supusieron el 92%de la capacidad instalada de plantas de gas. Estatendencia se ha visto reducida en los últimosarios debido al descenso en el consumo eléctri-co (Secretaria de Estado de la Energía, 2010).
Finalmente, cabe señalar la incertidumbre enel futuro de las políticas nucleares. Aunque noexiste una moratoria nuclear, no hay planes amedio plazo para sustituir el parque nuclear.Esto nos llevaría a un abandono de la energíanuclear de fisión en 2028 con el cierre de laúltima central y sin tener en cuenta un posi-ble alargamiento de la vida de las centrales ola instalación de nuevas plantas de generaciónavanzada. El trágico accidente de la central deFukushima en marzo de este ario ha contribui-do además a que la sociedad se cuestione denuevo este tipo de energía.
Tras esta breve exposición, queda patente lainsostenibilidad de nuestro sistema y la necesi-dad de dar un giro hacia un sistema energéticosostenible a través de cambios tanto en la de-manda como en la oferta.
Desde el punto de vista de la demanda, es nece-sario introducir medidas de eficiencia y ahorroenergético en todos los sectores de consumo (re-sidencial, servicios, transporte, industria, etc).En cuanto a la oferta, hay que promover el usode fuentes de energía renovables y de tecnolo-gías más eficientes que disminuyan la necesi-dad de las importaciones de combustibles fósi-les y contribuyan al alcance de los objetivos dereducción de emisiones de CO2.
Estos cambios requieren de inversiones impor-tantes por lo que se hace imprescindible queexistan estudios de prospectiva que exploren
Es necesario dar un giro haciaun sistema energético sosteniblea través de cambios tanto enla demanda como en la oferta.Desde el punto de vista de lademanda, es necesario introducirmedidas de eficiencia y ahorroenergético en todos los sectoresde consumo. En cuanto a laoferta, hay que promover el usode fuentes de energía renovablesy de tecnologías más eficientesque disminuyan la necesidad delas importaciones de combustiblesfósiles y contribuyan al alcancede los objetivos de reducción deemisiones de CO2
los caminos posibles para llegar al objetivomarcado. Estos estudios han de tener en cuentala evolución de factores determinantes en la de-manda futura, como es el crecimiento de la po-blación y el crecimiento de la economía repre-sentado por el PIB. También han de considerarel sistema energético actual y su capacidad paracrecer con todas las alternativas tecnológicasposibles, presentes y futuras, de manera costeeficiente, así como las obligaciones en materiamedioambiental.
Los modelos energéticos de optimización sonherramientas que permiten combinar todos es-tos parámetros en un ejercicio de modelizacióny que dan como solución un sistema energéticoóptimo a medio y largo plazo en el que se satis-face la demanda energética bajo determinadasrestricciones medioambientales, políticas, tec-nológicas y/o económicas.
En este artículo se ha usado un modelo de estascaracterísticas a fin de mostrar un posible ca-
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001 Septiembre 2011
Escenarios energéticos sostenibles a medio y largo plazo
IV hace imprescindible queexistan estudios de prospectiva queexploren los caminos posibles parallegar a los objetivos marcados.Se ha optado para este ejercicio
epor el modelo TIMES-Spaindesarrollado en CIEMAT con elgenerador de modelos TIMES del
it„programa ETSAP de la AgenciaInternacional de la Energía
mino para alcanzar un modelo energético mássostenible en el ario 2030.
MODELO DEL SISTEMA ENERGÉTICOESPAÑOL, TIMES-SPAIN
Un modelo energético es una representaciónmatemática de un sistema energético. Hay mu-chos tipos de modelos energéticos, pero eneste artículo nos ocuparemos de los modelosenergéticos de optimización que sirven para larepresentación, optimización y análisis de sis-temas energéticos. Entendemos por optimiza-ción la maximización del beneficio total (con-sumidor y productor) dadas las característicasdel sistema energético (tecnologías, recursos) ysatisfaciendo las demandas de servicios energé-ticos finales y cualquier otra restricción medio-ambiental (emisiones de CO) , económica opolítica (Directiva 2009/28/CE).
Se ha optado para este ejercicio por el modeloTIMES-Spain desarrollado en CIEMAT (www.ciemat.es) con el generador de modelos TIMESdel programa ETSAP (Energy Technology Sys-tems Analysis Programme) de la Agencia Inter-nacional de la Energía (Loulou R. et al., 2005).
TIMES-Spain es un modelo tecnoeconómicodel sistema energético español, fruto de la par-ticipación de la Unidad de Análisis de SistemasEnergéticos de CIEMAT en dos proyectos euro-
ttilülkikwithi 56 / Septiembre 2011
peos, NEEDS y RES20202 , y forma parte delmodelo PanEuropeo Times (PET) del sistemaenergético de la UE27, más Noruega, Islandia ySuiza, resultado de ambos proyectos.
Las principales características de este modeloson las siguientes:
• Consiste en una extensa base de datos eco-nómicos, técnicos y medioambientales decientos de tecnologías energéticas actuales yfuturas del sistema energético español.
• Se trata de un modelo bottom-up que analizatoda esta información en detalle para llegar auna solución única.
• Su horizonte temporal llega hasta 2050, aun-que los mejores resultados son los producidoshasta 2020 o 2030 ya que las incertidumbresson menores.
• Es un modelo dinámico en cuanto que ge-nera resultados para distintos periodos detiempo a la vez.
• Es un modelo de equilibrio parcial. De equi-librio, porque los suministradores propor-cionan exactamente la cantidad de entradasen los procesos que necesitan los consumi-dores, y parcial porque solo se modeliza unaparte de la economía, en este caso, el sectorenergético.
• Considera un mercado competitivo con vi-sión perfecta donde ningún participantepuede ejercer individualmente ningún podersobre este, y todos los participantes tiene, ac-ceso a la información, todos conocen cuál vaa ser la demanda en un tiempo futuro y cómovan a ser las tecnologías y combustibles quecubran esa demanda.
• En el modelo la demanda es elástica, depen-de de la variación de los precios.
• Contempla 5 sectores de demanda: agricul-tura, residencial, comercial, industria y trans-porte.
' New Energy Extemalities Development for Sustainability,h t t p://www.needs-project . org.
Monitoring and Evaluation of the RES directives implemen-tation in the EU27 and policy recommendations for 2020,http://www.res2020 ,eu.
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• El sector suministro comprende las acti-vidades de obtención del combustible, laproducción de energía primaria, la transfor-mación en energía final, la importación y laexportación.
• El sector de generación eléctrica incluye alos auto-productores y a la cogeneración,además de las grandes instalaciones fósiles,nucleares y renovables.
• El modelo incluye información detalladasobre los potenciales de los recursos reno-vables y contempla distintos factores de dis-ponibilidad para las energías renovables enfunción de la estación del ario.
• Incluye las emisiones de gases de efecto in-vernadero de todos los procesos que se danen el sistema energético.
Entre las posibles aplicaciones del modelo es-tán la evaluación del potencial de nuevas tec-nologías para sustituir a otras en los mercadosenergéticos, el análisis de las consecuencias delagotamiento de los combustibles convenciona-les, el estudio de alternativas para mejorar laseguridad energética o para alcanzar los objeti-vos medioambientales, la valoración del impac-to del comercio entre regiones o de los efectosque tienen los instrumentos económicos, comolas tasas a las emisiones o las primas y subven-ciones a determinadas tecnologías y el análisisretrospectivo (backcasting en inglés) para llegara alcanzar el escenario de interés.
ESCENARIOS ENERGÉTICOSSOSTENIBLES
Teniendo en cuenta la dependencia del exterioren energía primaria, la escasez de los recursos fó-siles, las incertidumbres sobre el futuro nuclear,el potencial de energías renovables y la madurezde alguna de estas tecnologías en nuestro país,se ha planteado un escenario sostenible en 2020y 2030 como transición a un sistema energéti-co en 2050 en el que las emisiones de CO 2 sereduzcan un 80% sobre los valores de 1990.Este escenario de reducción ha sido ya analizado
por distintas organizaciones en un marco global(WWF/Ecofys/OMA, 2011), europeo (EuropeanClimate Foundation, 2010; Greenpeace/EREC,2010) y nacional (Fundación Ideas, 2009; Fun-dación CONAMA/ CCEIM, 2011), y supondríauna reducción de la concentración de CO2 hastalos 450 ppm con la consiguiente limitación delincremento de la temperatura global en 2 °C.
En este artículo se mostrarán los resultados deun análisis retrospectivo donde partiendo deuna situación futura a la que se quiere llegarretrocedemos para identificar las medidas ysoluciones intermedias necesarias para alcan-zarla. Para comparar los resultados, además deplantear el escenario sostenible, se plantea unescenario base que incorpora todas las políticasenergéticas y medioambientales en vigor.
Para construir ambos escenarios, es fundamen-tal conocer la evolución de la demanda en losdistintos sectores a lo largo de todo el periodode estudio para establecer el sistema energéticoque la satisfaga. Para ello, se calcula la proyec-ción de la demanda atendiendo a la evoluciónde dos parámetros socioeconómicos fundamen-tales: el producto interior bruto (PIB) y la po-blación. La evolución del PIB es el resultado dela ejecución de un modelo macroeconómico,el GEM-E3 3 , realizada en el marco del proyec-to RES2020. Esta evolución no ha podido serajustada al escenario de recesión económicaque vivimos actualmente, por lo que el ritmode la demanda de energía en valores absolutosestará sobreestimada, lo cual ha de ser tenidoen cuenta a la hora de interpretar los resulta-dos. En cuanto a la evolución de la población,se ha considerado la previsión del Instituto Na-cional de Estadística4 (INE).
Las hipótesis consideradas en cada escenario enparticular se definen a continuación:
Escenario base: como se ha dicho, este esce-nario contempla las políticas existentes, comolos objetivos de penetración de energías reno-
http://www.gem-e3.net .' http://www.ine.es .
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vables marcados por la Directiva 2009/28/EC,donde un 20% del consumo energético finaly un 10% del consumo final de energía en eltransporte en 2020 han de ser con fuentes reno-vables, y las emisiones de CO 2 en 2020 serán un20% inferiores a las emisiones de 1990. Para ellose ha tenido en cuenta, por un parte, la existen-cia del mercado de emisiones de CO 2 para lossectores que participan en el mismo mediante laaplicación de una tasa de 20 euros 2005/tCO2 para2020, y de 24 euros2005/tCO2 , a partir de 2030 yhasta 2050. Y para los sectores que no entran eneste mercado, se han limitado las emisiones deacuerdo a las indicaciones de la Directiva sobreel reparto del esfuerzo de reducción, en nues-tro caso un 10% sobre las emisiones de 2005en el ario 2020. Además se ha limitado el CO2total en 2020 procedente de todos los sectoresal 80% de las emisiones de 1990. Estos mismoslímites se han mantenido en todo el horizontede modelización hasta 2050.
En cuanto a las mejoras en la eficiencia ener-gética, se ha considerado que mejorará en un22% en el sector residencial y de servicios res-pecto del ario 2000, en base a mejoras de laenvolvente térmica y optimización del disenode los edificios para reducir al máximo las de-mandas energéticas. En cuanto al sector trans-porte, se ha supuesto una mejora del 10%respecto de la existente en 2000, mediantediferentes medidas tendentes a mejorar lospatrones de conducción y a reducir los trans-portes innecesarios.
También, de acuerdo a los planes en prepara-ción del Gobierno para la introducción del co-che eléctrico, se ha supuesto que en 2020 elparque de automóviles contará con un millónde estos vehículos.
Por último, en lo que a energía nuclear se refiere,se ha considerado que no se instalarán nuevasplantas, y las plantas actuales se cerrarán al fi-nal de su vida útil.
Todas estas hipótesis se mantienen constan-tes hasta el final del periodo de modelización,2050.
tlüdbOaidItti 96 I Sephembre 2011
Escenario sostenible: este escenario parte delas hipótesis del escenario base y va más allá encuanto a medidas que actúan sobre los sectoresde demanda y oferta. Entre las primeras con-templa que, dentro del sector de la edificación,cada ario hasta 2050 se rehabilitarán 500.000viviendas con el fin de conseguir un ahorroenergético del 50% y que todas las nuevas vi-viendas tienen una demanda energética un 80%inferior a la actual. Esto supone un ahorro del46% en 2050. En el transporte se ha considera-do un aumento de la eficiencia en 2020 de un22% respecto de la existente en el ario 2000, yun parque de vehículos eléctricos de pasajerosde 2,5 millones en 2020, 5 millones en 2030 y15 millones en 2050. Se ha considerado asimis-mo que el transporte de mercancías experimen-ta un cambio modal radical hacia el transporteferroviario. De esta forma, en 2020, un 10% dela demanda de transporte total de mercancíaspor carretera pasa a transporte en tren, en 2030un 30% y, en 2050, un 70%.
En cuanto a las medidas de oferta, se considerauna penetración elevada de tecnologías reno-vables, basada en el elevado potencial dispo-nible y la previsible reducción de costes de lasmismas en contraposición a la subida previsi-ble del coste de los combustibles fósiles. Lospotenciales han sido tomados de la literatura(Greenpeace7EREC, 2007; Toom, 2007; Resch
et al, 2006; Fischer, G., Hizsnyik, E., Prieler,S., van Velthuizen, H., 2007; EUROELECTRIC,2006. RES2020 Deliverable D2.2 y D2.3). Másinformación se puede encontrar en el InformeCambio Global España 2020/50. Energía, eco-nomía y sociedad (Fundación CONAMA/CCE-IM, 2011).
En ambos escenarios se ha incluido el siste-ma de primas a las tecnologías eléctricas delRégimen Especial, actualizadas al ario 2009, ylas distintas ayudas a la inversión disponiblespara otras tecnologías renovables. En cuantoa los precios de los combustibles fósiles, elprecio del barril de petróleo considerado hasido el estimado por el WEO 2008 (OECD!
IEA, 2008) en alrededor de 100 $ por barrilen 2010.
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RESULTADOS
En este apartado se muestran los resultados ob-tenidos para los escenarios sostenibles en 2020 y2030 con el modelo energético TIMES-Spain.
• Consumo de energía primaria
La evolución del escenario base muestra unatendencia creciente de consumo de ener-gía primaria que en 2030 es un 15% superioral consumo del año 2009. En 2020 la estruc-tura de consumo de energía primaria es si-milar a la existente en el ario 2009 con unamayor contribución del carbón y de las ener-gías renovables. En 2030, la energía nucleardesaparece y aumenta el consumo de car-bón, petróleo y también de energías renovables.
En el escenario sostenible, llama la atención elhecho de que el consumo de energía primaria enel ario 2030 se ve reducido en un 25% respecto alario 2009, debido sobre todo a las reducciones enlos sectores residencial, servicios y transporte.
La contribución de las energías renovables al-canza el 35%, mientras que la energía nucleardesaparece del escenario energético en 2030.
El consumo de energía primaria fósil tambiéndisminuye sensiblemente entre 2009 y el esce-nario sostenible en 2030, más en el caso del
carbón y el petróleo que en el gas. Su consumose mantiene sobre todo en el sector industria.
• Consumo de energía final
En cuanto a la evolución del consumo energíafinal, el escenario base muestra una tendenciacreciente y alcanzar en 2030 un consumo deenergía final un 19% superior al correspon-diente consumo en el ario 2009. La estructurade este consumo es similar a la actual con ma-yor contribución de las energías renovables ymenor participación del petróleo.
En el escenario sostenible, el consumo de energíafinal en el ario 2030 se reduce en un 12% conrespecto a 2009. Las medidas de eficiencia adop-tadas en los distintos sectores y el uso de tecnolo-gías más eficientes permiten ahorrar un 26% delconsumo energético final total en 2030 respectoal escenario base ese mismo ario. En cuanto a laelectricidad, su participación en el consumo deenergía final aumenta desde el 21% en 2009 has-ta un 27% en el escenario sostenible 2030.
La diferencia en la evolución del consumo dela energía primaria y final se debe a una mayoreficiencia del sistema energético en el escenariosostenible.
La biomasa en 2030 aumenta su participaciónen la energía final tanto en el escenario base
Figura 2. Consumo de energía primaria en los escenarios base y sostenible160.000
140.000
120.000
100.000
a, 80.000
-2 60.000
40.000
20.000
OSEE SEE Base Sostenible Base Sostenible
—20.000
2009
2020
2030
• Carbón • Gas u Nuclear • Petróleo • Biomasa/todas renovables en SEE 2020 SolarEólica • Hidráulica • Saldo eléctrico
114 mirieniketed 901 Septiembre 2011
SEE
2009 2020 2030
I Sostenible Base SostenibleSEE Base
Escenarios energéticos sostenibles a medio y largo plazo
Figura 3. Consumo de energía final por combustible en los escenarios basey sostenible
120.000
100.000
80.000
60.000
40.000
20 000
0SEE
SEE
Base Sostenible
Base Sostenible
2009
2020
2030
• Biomasa U Carbón • Electricidad • Gas • Geo Calor a Otras EERR • Petróleo Solar • Eficiencia Total
COMO en el sostenible. El carbón mantiene unacuota de participación en el consumo de ener-gía final debido a su uso en el sector industrial,así como el gas, que incrementa ligeramente sutasa de penetración. El consumo de petróleo sereduce desde un . 57% del total en 2009 hastaun 34% en 2030 en el escenario sostenible ymucho más en términos absolutos.
Por sectores, el transporte pasa de contribuir enun 39% al consumo final de energía en 2009a un 18% en el escenario sostenible 2030. Lossectores residencial, servicios y agrícola redu-cen su contribución al consumo final pasandodel 28% en 2009 al 24%. El único sector que
aumenta su participación en el consumo finalde energía entre 2009 y el escenario sosteni-ble 2030 es la industria (Figura 4) que pasa deun 33% a un 58%. Comparando los dos esce-narios de 2030 se observa que en el base la par-ticipación del sector industria es todavía mayorsiendo la diferencia de 10500 kteps lo que su-pone un ahorro del 18% en el consumo de estesector entre el escenario base y el sostenible.
En cuanto al consumo final de combustiblespor sector, ambos escenarios muestran un incre-mento del consumo de energía final en el sectorindustrial aunque bastante mayor en el caso delescenario base. En el escenario sostenible 2030, el
Figura 4. Consumo de energía final por sectores en los escenarios base y sostenible120.000
100.000
80.000
a. 60.000
40.000
20.000
o
• Industria • Agricultura • Servicios Residencial • Transporte
• Eficiencia • Usos diversos (residencial + servicios + agricultura) Total
,A
uruftämil.3ä] 11590 / Septiembre 2011
1 1SEE
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Figura 5. Consumo de energía final en el sector industria en los escenarios basey sostenible
70.000
60.000
50.000
40.000
30.000
20.000
10.000
Base
Sostenible
2030
Sostenible
2020
SEE
Base
2009
• Biomasa • Carbón • Electricidad • Gas • Geo Calor• Otras renovables • Petróleo Solar • Eficiencia Total
58% del consumo en la industria es de combusti-bles fósiles, mientras que la electricidad supone el27%, y la biomasa, el 11%. El carbón se consumefundamentalmente en la siderurgia e industria delcemento ya con tecnologías más eficientes y pro-vistas de sistemas de captura de CO2.
En el transporte, en ambos escenarios se ob-serva una reducción de consumo final en 2030que, en el caso del escenario sostenible es muyimportante suponiendo un 59% menos que en2009. La razón de esta reducción está en la in-troducción de vehículos eléctricos y más eficien-
tes, además de un cambio en el patrón de uso yconducción y un cambio modal en el transportede mercancías. El uso de los vehículos eléctri-cos y el aumento del uso de los trenes tambiéneléctricos hacen que se incremente el consumode electricidad y su participación en el consumototal. A su vez, el consumo de petróleo se reducea la mitad con respecto al año base.
En 2030 en el escenario sostenible, el consumode energías renovables en el transporte alcanzael 26%, de los cuales el 15% se debe al consu-mo de biocarburantes.
Figura 6. Consumo de energía final en el sector transporte en los escenarios basey sostenible
•Base Sostenible Base Sostenible
2009
2020
2030
40.000
35.000
30.000
25.000
20.000
15.000
10.000
5.000
o
• Biomasa • Carbón • Electricidad • Gas • Geo Calorei Otras renovables • Petróleo Solar • Eficiencia Total
116 ciilubUcuLei 80/ Septiembre 2011
30.000
25.000
20.000
15.000
10.000
5.000
oSEE
2009
160.000
24% 25%120.000
23%
80.000
40.000
oSEE Base Sostenible Base
2009
2020
32%
1 Sostenible
2030
Escenarios energéticos sostenibles a medio y largo plazo
Figura 7. Consumo de energía final en los sectores residencial, servicios y agrícolaen los escenarios base y sostenible
Base 1 Sostenible
2020
Base Sostenible
2030
• Biomasa • Carbón • Electricidad • Gas • Geo e Calor• Otras renovables • Petróleo Solar • Eficiencia Total
Por último, en los sectores residencial, de servi-cios y agrícola, igual que en el transporte, tam-bién se reduce el consumo de energía final enel ario 2030 respecto del ario 2009, en ambosescenarios, especialmente en el caso del esce-nario sostenible. Esta reducción se debe a la in-troducción de tecnologías más eficientes juntocon la mejora de la envolvente térmica de losedificios existentes y la optimización del dise-ño de las nuevas construcciones, todo ello paradisminuir la demanda energética.
Tanto el gas como el petróleo juegan todavía unpapel importante en 2030 en estos sectores y
suponen cerca del 32% del consumo final en elescenario sostenible. Esta elevada participaciónse debe a la gran disminución del consumototal. El consumo de energías renovables, in-cluyendo la electricidad que en 2030 es 100%renovable, supone el 45% del total.
• Dependencia energética
Como consecuencia inmediata de la reducciónde la demanda gracias a las medidas de ahorro ydel aumento de la participación de las energíasrenovables en el sistema, la dependencia energé-tica va a disminuir en el medio y largo plazo.
Figura 8. Importación de energía y grado de autoabastecimiento en los escenarios basey sostenible
• lmp biomasa • Imp carbón • lmp petróleo u lmp gas
• Balance eléctrico se Total IMP Prod nacional
117irt-iißtkiitittei 111 Soliemtwe 2011
111
Base Sostenible
2030
Base Sostenible
2050
400.000
300.000
200.000
100.000
MARM
Base Sostenible
2009
2020
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Figura 9. Emisiones de CO 2 en los escenarios base y sostenible
• IND • TRA • ELE • SUM • Otros Total • COM RES
Todos los escenarios futuros muestran un ma-yor grado de autoabastecimiento, especialmen-te en el caso del escenario sostenible. El nivelde autoabastecimiento pasa de un 22% en2009 (era del 17% en 2008) a un 32% en elescenario sostenible de 2030. Como además seha visto anteriormente, el consumo de energíaprimaria también se reduce en un 22%, por loque contribuye a que la importación de estaenergía descienda de un modo considerable ysupone en el escenario sostenible de 2030 un32% menos a 2009 al ahorrarse importacionesde 32.572 ktep. En comparación con el esce-nario base, se reducen fundamentalmente lasimportaciones de petróleo y carbón, pero tam-bién de biomasa.
• Emisiones de CO,
El objetivo de este estudio era plantear un es-cenario ambicioso de reducción del 80% delas emisiones de CO 2 en 2050 con unos ob-jetivos intermedios en los arios de transición2020 y 2030 en los que el descenso será del30% y 50% respectivamente. Igual que en elcaso de la dependencia energética, las reduc-ciones son consecuencia de la disminuciónde la demanda y de la incorporación masi-va de tecnologías bajas en emisión, de ahí ladiferencia entre las emisiones en el escenariobase y el escenario sostenible, mucho mayoren 2030 y 2050.
En la Figura 9 se representan las emisiones deCO2 por sector. Las mayores reducciones co-rresponden al sector de generación de electri-cidad, que en los escenarios sostenibles 2020y 2030 supone un 2% y 0% respectivamente,ya que en este ario la generación de electricidades 100% renovable. En el escenario sosteniblede 2030, la mayor contribución a las emisionestotales de CO 2 corresponde al sector industrialdebido a un mayor uso de combustibles fósiles.En este sector se hace necesaria la incorpora-ción de técnicas de captura y secuestro de CO2en las actividades industriales para reducir aúnmás las emisiones.
• Sector eléctrico
Las restricciones a las emisiones de CO 2 en 2020y 2030 hacen que aumente considerablementela participación de las energías renovables enel sistema, que alcanzan en 2020 un 70% de laelectricidad generada y en 2030 el 100%.
En la Figura 11 se puede comparar los resul-tados del modelo para 2020 con la proyeccióndel Plan de Energías Renovables de España(PER) 2011- 2020.5 En el escenario sosteni-ble 2020, la penetración de las renovables esun 30% mayor que la prevista por el nuevoPER.
IDAE, 2011
118 ffirlánfruril n 96 / Septiembre 2011
SEE Base Base BasePER
EficienciaSostenible Sostenible Sostenible
Escenarios energéticos sostenibles a medio y largo plazo
Figura 10. Producción de electricidad en los escenarios base y sostenible500.000
400.000
300.000
200.000
100.000
2009
2020
2030
2050
• Carbón • Gas • Nuclear• Petróleo • Geo• Hidro• Bombeo Solar Eólica • Biomasa • H2 • Marina
La introducción masiva de las renovables des-plaza el uso de los combustibles fósiles, porlo que desaparece el carbón en los escenariossostenibles 2020 y 2030, y el gas en el esce-nario sostenible 2030. También en el escena-rio sostenible 2030 desaparece la energía nu-clear como consecuencia de la finalización dela vida útil de las plantas actuales, de maneraque este escenario pasa entonces a ser 100%renovable.
Entre las renovables, la tecnología con mayorparticipación en todos los escenarios es la eóli-ca, que supone un 30% en 2020 y un 41% en2030 en el escenario sostenible de 2030, segui-da de la solar con un 16% en 2020 y un 22%en 2030 en el mismo escenario. La bioelectri-cidad alcanza una penetración del 4% en 2020y 2030, y aparecen las tecnologías marinas (demarea y de olas) también con un 4% en 2020y 2030.
En 2020 en, el escenario sostenible y en 2030en todos los escenarios, se incorpora al sistemala tecnología de pilas de combustible estacio-narias, que en el escenario sostenible de 2030supone un 17% de la producción eléctricatotal. Este hidrógeno es de origen renova-ble ya que procede de la gasificación de bio-masa.
ezakibLisiki 88 / Septiembre £011
COSTES DEL SISTEMA
Hasta ahora se ha tratado cómo es posible al-canzar escenarios energéticos futuros con menosemisiones de CO2 y menos dependencia energé-tica del exterior. Se ha visto qué tecnologías en-trarían a formar parte de estos sistemas y con quéparticipación. La siguiente cuestión que se plan-tea es el coste que esto supone y si es viable.
Partiendo de unos costes de tecnologías y accio-nes conservadores y de fuentes objetivas comola Agencia Internacional de la Energía, los re-sultados obtenidos muestran que los costestotales del escenario sostenible se reducen conrespecto al escenario base debido sobre todo alahorro en el consumo energético. ( Figura 11).
Un factor importante en la reducción del costetotal es el descenso de los gastos de operaciónvariables, 11% más bajos en el escenario sos-tenible debido a la reducción del consumo decombustibles fósiles. Otros costes, como los deinversión y de operación fijos, también se venaminorados, ambos en un 6%, respecto del es-cenario base.
Los costes de inversión de las nuevas tecnolo-gías se van reduciendo según se van incorpo-rando en el sistema y haciendo maduras y vanmejorando las economías de escala.
118
Figura 12. Coste total de la producción de electricidad en18
16
14
12
10
8o 6u
4
2
0
los escenarios base
Base Sostenible
2020
Base Sostenible
20302010
Helena Cabal y Yolanda Lechón
Figura 11. Costes4,5E+06
4,0E+06
del sistema energético hasta 2030 en los escenarios base y sostenible
ch
oo
4-1
3,5E+06
3,0E+06
-O 2,5E+06
oo 2,0E+067.2
1,5E+06
1,0E+06
5,0E+05
0,0E+00Base
Sostenible
• Costes de elasticidad de la demanda • Costes de operación fijos
• Costes de inversión • Costes de operación variables
Se ha visto cómo la reducción de la demanda esdeterminante en la disminución de costes, peroestas medidas de reducción también tienen asu vez un gasto que hay que tener en cuenta.Algunas medidas tienen asociados costes deadaptación, transición o pérdida de bienestar(Linares, P y X. Labandeira, 2010). Estos sonlos que se muestran en la figura como costesde la elasticidad de la demanda. Las medidasque se han considerado en este trabajo (véasedefinición del escenario sostenible y para másinformación el Informe Cambio Global España2020/50. Energía, economía y sociedad de laFundación CONAMA y el CCEIM) tienen uncoste social reducido al combinar el gasto tec-nológico con el cambio de hábitos a través deinformación a la población, concienciación ymejora de la planificación.
Es necesario tener en cuenta que los costes deimplantación de algunas de las distintas medi-das de eficiencia planteadas en los sectores dedemanda (mejora de la envuelta térmica de losedificios, precio de las infraestructuras nece-sarias para el cambio modal en el sector detransporte hacia el transporte por tren) no sehan contabilizado.
Con respecto al sector eléctrico, el aumento enel uso de la electricidad en el sistema energéticoy la mayor participación de las energías reno-vables hacen que los costes de generación eléc-trica suban tanto en el escenario base como enel sostenible hasta el ario 2020. Después, estatendencia se invierte en el escenario sostenible.Es interesante destacar la diferencia entre loscostes del sistema eléctrico sin la adopción de
Y sostenible
120 ffliaihrutteli 86 / Septiembre 2011
o
oo
90.000
80.000
70.000
60.000
50.000
40.000
30.000
20.000
10.000
o
• Eólica marina u Eólica tierra Solar term
Mini hidro • Geotérmica • 1-12
ica conc. Solar FV • Marina • Carbón con CCS
Gas CC
CM=
•E
2015o
2030 u"
0.1 U"X..TS
o 'c 2
11o2010 u"
7°:;."14,2,
O o2020 u"
Escenarios energéticos sostenibles a medio y largo plazo
Figura 13. Coste de las nuevas inversiones en el sector eléctrico en los escenarios basey sostenible
medidas de eficiencia ni de reducción de emi-siones y los del sistema sostenible, pues ya en2030 estos últimos son inferiores.
Si atendemos solo al aumento de los costes de laproducción de electricidad desde el ario de refe-rencia hasta 2030, estos son el doble debido algran aumento de la demanda total de electrici-dad (lo que implica que el precio por MWh noes tan alto) y debido también a los costes de elec-tricidad en nuestro país, que son artificialmentebajos e inferiores, en general, a los del resto deEuropa, por lo que existe todavía un importan-te recorrido para la equiparación de estos costescon los países de nuestro entorno.
Conviene recordar que mientras los gastos deinversión de las tecnologías renovables se vanabaratando con su incorporación al mercado yel recurso es libre e inagotable, los costes de loscombustibles fósiles van en aumento y hacia suagotamiento.
Respecto a los costes de inversión de las nue-vas tecnologías del sector eléctrico, la Figura 13muestra la inversión total necesaria en nuevascapacidades. Durante los primeros periodos, enambos escenarios es necesario realizar inversio-nes en energía eólica y solar fotovoltaica. Lasmayores inversiones se producen alrededor del
Kfribirikeiie 00 / Septiembre 2011
ario 2020 en los dos escenarios, momento en elque muchas de las plantas actuales agotan suvida útil. En este momento, ambos muestranla necesidad de invertir en nuevas tecnologíasrenovables y fósiles con captura de CO 2 . Así, seproducen importantes inversiones en solar fo-tovoltaica y térmica, eólica terrestre y tambiénmarina, así como en tecnologías marinas y cen-trales de carbón con captura de CO2.
En los periodos siguientes se sigue invirtiendoen solar fotovoltaica y eólica terrestre. A partirde 2025 en el escenario sostenible y de 2030en el escenario base, es necesario empezar a in-vertir en tecnologías de pilas de combustible dehidrógeno.
CONCLUSIONES
A lo largo de este artículo hemos tratado de mos-trar cómo puede evolucionar el sistema energé-tico español con las políticas y medidas actua-les en lo que hemos llamado escenario base, asícomo un camino posible para alcanzar un siste-ma energético más sostenible en el futuro.
Hemos visto cómo las medidas planteadas logranpromover la incorporación de energías renova-bles al sistema y reducir las emisiones de gases de
121
Helena Cabal y Yolanda Lechón
.E1 egtenario sostenible planteadoen el modelo, siendo mucho másexigente en cuanto a reducciónde emisiones y de medidasde eficiencia energética, nosmuestra cómo es posible alcanzarescenarios energéticos futuros con
*muchas menos emisiones de CO2 ymenos dependencia energética delexterior con un coste total menorque el del escenario base
efecto invernadero, aunque no logran que des-ciendan los consumos energéticos ni disminuirsensiblemente la dependencia energética.
El escenario sostenible planteado, siendo mu-cho más exigente en cuanto a reducción deemisiones y de medidas de eficiencia energéti-ca, nos muestra cómo es posible alcanzar esce-narios energéticos futuros con muchas menosemisiones de CO 2 y menos dependencia ener-gética del exterior con un coste total menor queel del escenario base.
Alcanzar un modelo energético más sosteniblees posible y viable. 4.
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