Estratègies energètiques i climàtiques a llarg termini per a Espanya: una anàlisi amb un model tecnoeconòmic

Exemples dels compromisos internacionals adquirits per Espanya serien els assumits en la ratificació del Protocol de Kyoto (+15% GEH), la proposta de reducció del 20-30% de GEH de la Comissió Europea en la seva política energètica per a Europa, així com els diversos objectius sectorials plantejats (eficiència energètica, participació de renovables en la cistella energètica o l'ús de biocombustibles en el transport). Aquest treball explora diverses estratègies energètiques i climàtiques per a Espanya en un horitzó a mitjà i llarg termini (fins 2050) considerant, entre d'altres: el Protocol de Kyoto, els objectius assumits per la Unió Europea (GEH i energia renovable), els aspectes relacionats amb la seguretat energètica (Espanya importa gairebé la totalitat del gas i del cru consumit), el desenvolupament de les energies renovables i la seva possible paper en les estratègies climàtiques i energètiques futures, el futur incert de l'energia nuclear, així com la possibilitat de comprar permisos d'emissió en els mercats internacionals.), així com diverses restriccions de tipus mediambiental o polític.), així com diverses restriccions de tipus mediambiental o polític.), així com diverses restriccions de tipus mediambiental o polític.satisfacin les demandes, especificades exògenament, dels diversos serveis energètics (per exemple la producció de ferro i acer, els quilòmetres recorreguts per passatger, les necessitats de calefacció del sector residencial, etc.), així com diverses restriccions de tipus mediambiental o polític. El model Times conté diversos milers de tecnologies en tots els sectors del sistema energètic que representen en detall l'extracció, el comerç, la transformació i l'ús final de l'energia. Els resultats obtinguts poden ser de gran utilitat en la presa de decisions sobre les futures polítiques i mesures energètiques i climàtiques a adoptar per Espanya.

La seguretat en el subministrament energètic, que alhora tingui un mínim impacte negatiu en el medi ambient i sigui totalment factible, és una preocupació comuna de tots els països ja que d'això depèn el benestar de la seva població i l'evolució de la seva economia. Tot país o regió necessita d'una planificació energètica a llarg termini on es tinguin en consideració els nous avenços en tecnologies convencionals i renovables ja existents, les tecnologies de nova aparició i les prediccions sobre tecnologies futures. A més, per crear escenaris a llarg termini es necessita conèixer o albirar les necessitats futures de consum sobre la base del desenvolupament econòmic i demogràfic de la regió. Aquests escenaris, amb un horitzó temporal de 30, 50 o més anys, només poden reproduir-se per mitjà d'avançats models energètics que incorporin totes aquestes variables.

Els models energètics s'utilitzen habitualment per part dels governs i les agències internacionals com a eina de suport al procés de presa de decisions. Per als responsables polítics en el camp de l'energia, la solució ideal requereix una combinació de mesures: reduir la demanda de serveis energètics, augmentar l'eficiència d'aquests i reduir les emissions de contaminants per unitat d'energia utilitzada. Els models energètics s'usen per assistir a aquest procés de presa de decisions, de manera que han de presentar les tecnologies energètiques actuals i futures amb les seves dades associades de costos i funcionament.

Els models energètics són representacions matemàtiques de la manera com l'energia s'obté, es transporta i finalment s'utilitza. Són, en primer terme, eines econòmiques que requereixen a més informació especialitzada sobre tecnologies i altres disciplines.

Times (Markale-Efom System) és una evolució del generador ("source code") de models Markale desenvolupat dins el programa Etsap (Energy Technology System Analysis Programme) de l'Agència Internacional de l'Energia. Es tracta d'un generador de models dinàmics d'optimització que permeten representar escenaris futurs de sistemes energètics complexos tant a escala nacional com regional, local o sectorial. Un model generat per Times ofereix la solució de menor cost baix determinades restriccions. Utilitza escenaris per explorar possibles desenvolupaments futurs d'un sistema energètic. Aquests escenaris consten d'una completa sèrie de dades d'entrada que reflecteixen els supòsits realitzats pel modelista com la projecció de l'evolució de la demanda energètica induïda pel canvi en la població i el producte interior brut (PIB) o la disponibilitat de noves tecnologies en determinat moment. Les bases de dades dels models Times contenen milers de tecnologies en tots els sectors del sistema energètic que representen en detall l'extracció, el comerç, la transformació i l'ús final de l'energia.

Com en la majoria dels models de sistema energètics, els vectors energètics interconnecten a Times la conversió i el consum d'energia. Aquests inclouen tots els vectors energètics relacionats amb les fonts primàries (mineria, extracció del petroli, cultiu de la biomassa, etc.), La conversió i processat (centrals elèctriques, refineries, etc.) I l'ús final de serveis energètics (calderes, automòbils, etc.). La demanda de serveis energètics es pot desagregar per a cada sector (residencial, industrial, transport i comercial) i per funcions específiques dins d'un sector (aire condicionat, calefacció, il luminació, aigua calenta, etc.). La rutina d'optimització

usada en la solució del model selecciona cadascuna de les fonts, vectors d'energia i tecnologies de transformació per produir la solució de menor cost subjecta a una sèrie de restriccions posades pel modelista (per exemple: emissions de CO2).

Utilitzant el generador de models Times, s'ha desenvolupat el model tecno-econòmic Times-Spain que optimitza el sistema energètic espanyol durant el període 2000-2030 o 2000-2050 de manera que es minimitzi el cost net del sistema i es satisfacin les demandes, especificades exògenament, dels diversos serveis energètics de tots els sectors així com diverses restriccions de tipus mediambiental o polític. Aquest model s'ha desenvolupat en el marc del projecte europeu Needs i millorat en diversos aspectes relacionats amb les tecnologies renovables en el marc del projecte europeu Res2020. El model Times-Spain forma part d'un model Pa Europeu (Pem) desenvolupat dins el projecte Needs que integra els models nacionals dels 27 països de la UE més Noruega, Suïssa i Islàndia.

El model espanyol consta d'una única regió interna amb informació per als cinc sectors de l'energia (industrial, residencial, comercial, transport i elèctric). La projecció de la demanda es calcula en base a uns factors de creixement com la població, el producte interior brut o les unitats familiars que s'obtindran externament a través d'altres models o fonts. Les taxes de creixement del PIB s'obtenen mitjançant un model general d'equilibri, el Gem-E3 (General Equilibrium Model for STUDYING Economy-Energy-Environment interactions), que estudia les interaccions entre economia, sistema energètic i medi ambient en els països europeus inclosos en el model Pa Europeu. L'ús de Gem-E3 assegura la consistència global en el desenvolupament macroeconòmic considerat per als diferents països integrants del model Pem.

Per a les projeccions de població i unitats familiars s'utilitzen fonts externes, Eurostat en aquest cas. Aquestes projeccions s'han comparat amb les xifres de projeccions de població a curt termini del Ine per verificar la seva adequació a la realitat espanyola i les xifres utilitzades són similars. La Taula 2 mostra les taxes de creixement de la població considerades.

El subministrament en el sector de producció d'energia estarà dividit en producció primària, que proveeix els combustibles sense transformar, la biomassa i el combustible nuclear, la transformació secundària, que converteix les formes d'energia primària en combustibles per als sectors d'ús final i per la generació de calor i electricitat, i l'ús final. El model també fa un seguiment de les emissions de CO2, CH4 i N2O al llarg de tot el sistema. Times-Spain utilitza com a paràmetres econòmics el PIB i tots els costos d'inversió i costos variables i fixos de totes les tecnologies previstes en el model.

Finalment, el model s'ha calibrat per a l'any 2000 utilitzant dades de balanç energètic per a Espanya de la base de dades Eurostat.

Els escenaris analitzats han estat els següents:

· ESCENARIS BAU (Business as Usual): amb subvencions i primes a les energies renovables tal com existeixen en l'actualitat. En aquesta versió dels resultats s'han inclòs les tarifes regulades del RD 661/2007 de maig de 2007. Una nova versió amb les noves tarifes regulades de setembre de 2008 s'està desenvolupant.

· ESCENARIS Ref: escenari sense subvencions ni primes.

· ESCENARIS Res-2020: s'incorpora a l'escenari Ref els objectius de la Directiva d'Energies Renovables i els seus corresponents objectius per a les emissions de CO2, diferents per als sectors que participen en el mercat d'emissions (ETS) dels que no ho fan (no -ETS) segons es mostra a la Taula 4.

· ESCENARIS Res-2020T: igual que l'anterior però introduint a més la possibilitat d'un comerç interior de certificats verds. En aquest escenari, per cada unitat generada i per cada unitat consumida d'electricitat en tot el sector d'energia final, es posa un certificat verd que pot ser utilitzat per aconseguir l'objectiu de la Directiva o per comerciar amb altres països.

La comparació entre els escenaris RES-2020 i Bau donarà una indicació de com els incentius nacionals aplicats en els diferents països poden ajudar o no al compliment de la Directiva.

En general, el consum brut d'energia més alt correspon a l'escenari de referència, REF, que és aquell que no ha en compte cap política o mesura de suport a les energies renovables. És en aquest escenari en el qual també es dóna una menor penetració de les energies renovables en el sistema enfront d'un augment en l'ús del gas en períodes futurs. Queda reflectit d'aquesta manera el paper d'aquestes mesures, com són les primes a la producció amb energies renovables, en la promoció d'aquestes tecnologies fent que experimentin un desenvolupament major quan són aplicades com és el cas de l'escenari BAU que es correspon amb la situació actual.

No hi ha diferències notables en el consum d'un sector entre els diferents escenaris. El consum total el 2030 és menor en els escenaris RES. Aquesta reducció es deu en gran part al sector industrial. Quant al sector transport, s'observa la penetració dels biocarburants en els escenaris Res a partir de 2010 amb la consegüent reducció de consum en els combustibles fòssils als quals substitueixen. El 2010, el consum de biocarburants en aquests escenaris suposa un 5,75% del total, el 2020 un 10% (els objectius de la Directiva) i el 2030 un 10%.

Només els escenaris que inclouen els objectius per a les energies renovables de la Directiva arriben aquests objectius. Tant l'escenari BAU amb les primes i ajudes actuals com l'escenari Ref que no preveu res de l'anterior, quedarien per sota dels objectius marcats. S'observa que quan es posen objectius per a les renovables, el model opta per introduir l'energia eòlica en major mesura que la resta de les tecnologies renovables i en la mateixa quantitat que en el cas de l'aplicació de primes i ajudes. No obstant, només en el cas de les primeres, l'energia solar experimenta un gran avanç en la composició del sistema energètic que no passa quan es fixen els objectius.

Amb els escenaris Bau i Ref no s'aconseguiria l'objectiu del 20% de renovables en el sistema energètic el 2020.

Quant a les importacions de combustibles fòssils, a partir del 2020 s'observa una reducció deguda a la penetració de les energies renovables al sistema. Entre 2020 i 2025, aquesta reducció arriba a ser d'un 17% segons els resultats de l'escenari Res enfront dels resultats de l'escenari de referència en el qual no s'inclouen mesures de foment a les renovables. Respecte als biocarburants, per satisfer la demanda futura el model importa biocarburants però de països dins de la Unió Europea en què la seguretat del subministrament està garantida.

Amb tot això es pot concloure que entre els resultats més importants s'ha observat que els majors impactes de l'establiment d'uns objectius per a les energies renovables recauen sobre el sector elèctric. En concret, les tecnologies solar i eòlica penetren en el mercat de manera considerable enfront de l'escassa participació que tenen en l'escenari de referència en el qual no es consideren ajuts ni primes.

En relació amb l'impacte de les ajudes actuals, s'observa que sobretot beneficien les plantes solars que sense les primes ni incentius tenen una penetració molt menor fins i tot que quan s'inclou l'objectiu de la Directiva per al 2020. La participació dels biocarburants mai excedeix el nivell imposat per la Directiva.

Finalment, en termes de seguretat energètica, l'establiment d'uns objectius de participació de les energies renovables resulta en una reducció en les importacions de combustibles fòssils i un augment en les importacions dels biocarburants que no obstant això, atès que s'importen de països de la UE, no contribueixen negativament a la seguretat en el subministrament sinó al contrari.